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第六章 质量与密度
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致老师同学们
视频资源清单
①演示实验—《温度对密度的影响》
②视频讲解—《水在4℃时密度最大》
③课堂总结—《密度与社会生活》
第4节 密度与社会生活
在上海世博会湖南活动周庆典上，姑娘们穿着节日盛装，表演苗族银饰舞《苗山银月》。漂亮的苗银饰物把她们打扮得美丽、动人。你知道这些银白色的饰物是由什么材料制成的吗？我们怎样才能鉴别出来？
第六章 质量与密度
密度与温度
1
密度与物质鉴别
2
目 录
6.4 密度与社会生活
知道密度与温度的关系，并能解释简单的与社会生活相关的密度问题。
1
正确理解密度是物质的一种特性，能运用密度鉴别物质。
2
学习目标
6.4 密度与社会生活
在北方的冬天，对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管里的水结了冰，不仅影响正常生活用水，还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。水管为什么会被冻裂？
课堂导入
飞机制造所用的材料主要是超硬铝和钛合金。而钢铁的硬度也比较理想，价格又低，但是为什么很少用呢？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}材料
密度（kg/m3）
超硬铝
2.7×103
钛合金
4.5×103
钢、铁
7.8×103
这都与密度有关，密度知识在工农业生产、社会生活中有重要的应用，今天我们一起学习。
第4节 密度与社会生活
课堂导入
01
PART
密度与温度
1. 物质密度与温度的关系
（1）将一个变瘪了的乒乓球放入热水中，观察发生的现象。
实验现象：变瘪了的乒乓球会重新鼓起来。
一 密度与温度
瘪乒乓球 放入热水中鼓起来
（2）在室温下，把一个气球套在空锥形瓶的瓶口上，然后把瓶子放入热水中，观察气球的变化；再把瓶子放在冷水中，观察气球的变化。
实验现象：放入热水中时，气球会凸起来。放入冰水中时，气球又瘪了下去。
一 密度与温度
（3）分析论证
根据 ρ=m/V进行分析：
①瘪了的乒乓球放入热水中时，球内气体受热膨胀，体积变大，质量不变，根据 ρ=m/V可知，密度变小。
②套在锥形瓶瓶口上的气球，放入热水中时，瓶内气体受热膨胀，体积变大，密度变小；放入冰水中时，体积变小，密度变大。
（4）实验结论：
一 密度与温度
一定质量的气体，其密度受温度的影响较大。当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密度变大。
（5）热胀冷缩
自然界中的绝大多数物质都有温度升高时体积变大，温度降低时体积变小的性质，物质的这种性质可简称为“热胀冷缩”。
在我们常见的物质中，气体的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。
一 密度与温度
（1）风的形成
按如图所示做一个纸风车。把风车放在点燃的酒精灯上方，观察现象。
现象：把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。你知道是什么推动了风车吗？
2. 风的形成
一 密度与温度
分析：当酒精灯上方空气温度升高时，受热膨胀，密度变小而上升，气流流过风车时，带动风车转起来。热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来补充，从而形成风。
（2）自然界中风的形成原因
原因：风的形成是温度引起空气的热胀冷缩所致。气体受热膨胀，体积变大，根据密度ρ=m/V 可知密度变小，所以气体会上升。
热空气上升后，温度低的冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。地面附近的风总是从低温地区吹向高温地区。
一 密度与温度
（3）风的利用
风力提水、风力发电、风帆助航等。
风帆助航
一 密度与温度
风车
风力提水
演示实验——《温度对密度的影响》
3. 冬天自来水管被冻裂的原因
在我国的北方，冬天对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管内的水结了冰，不仅影响正常的生活用水，有时还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。那么，自来水管为什么会被冻裂？
一 密度与温度
从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度小，所以水冻成冰后，因为质量不变，根据 V=m/ρ可知，体积增大，所以就把水管胀裂了。
ρ水＝1.0g/cm3
ρ冰＝0.9g/cm3
分析图象，回答以下问题：
①图象中AB段反映的物理规律是：
__________________________________。
② BC段反映的物理规律是：
___________________________________。
（1）水的热膨胀规律
如图所示，是科研人员通过探究“一定质量的水的体积随温度变化的关系” 做出的图像。
水温低于4℃时，水温升高，体积减小　
水温高于4℃时，水温升高，体积增大　
4. 水的反常膨胀现象
一 密度与温度
以上现象揭示了水的膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～ 4℃的水是热缩冷胀，把这种现象称为反常膨胀。
（2）水的密度与温度的关系
根据ρ=m/V可知：水的质量不变，在温度4℃时，体积最小，所以密度最大。温度高于4℃时，随着水温的升高，密度越来越小；温度低于4℃时，随着温度的降低，水的密度也越来越小。
一 密度与温度
4℃的水密度最大
结论：在温度为4℃时，水的密度最大.
（3）与水的反常膨胀有关的现象
①水在4℃时的密度最大，下沉到水底。如图所示：水的反常膨胀使得水从上到下结冰。在寒冷的冬天，水面冰封了，但较深湖底的水却有可能保持4℃的水温，利于生物存活。
②各种饮料都含有水分，由于水在4℃时的密度最大，体积最小，所以储存或运输在温度为4℃时最安全的。
一 密度与温度
视频讲解——《水在4℃时密度最大》
【例题1】在室温下，吹鼓两个气球，分别把它们放在冰箱的冷藏室和炉火附近，过一会儿，你会发现：在冷藏室的气球体积_______，在炉火附近的气球体积________。由于密度ρ =m/V ，一定质量的气体体积膨胀后，密度________；可见，温度____（选填“能”或“不能”）改变物质的密度。
能
气体具有热胀冷缩的性质，室温环境下的气球，温度降低，体积缩小，火炉边的气球温度升高，体积膨胀。
气体的质量不变，当温度升高时，体积膨胀，根据 ρ=m/V可知密度减小，温度降低时，体积收缩，密度增大，故温度能改变物质的密度。
缩小
减小
膨胀
一 密度与温度
【例题2】如图所示是水的密度随温度变化的关系图，由图中的关系不能得出的结论是（　　）?
D
由水的密度随温度变化的关系图，可得出结论：水在4℃时密度最大；水在0～4℃，随着温度的降低，密度变小；水在4～8℃，随着温度的升高，密度变小。不能得出水凝固成冰时体积会变大。所以选D。
A．水在4℃时密度最大
B．水在0～4℃，随着温度的降低，密度越来越小
C．水在4～8℃，随着温度的升高，密度越来越小
D．水凝固成冰时体积会变大
一 密度与温度
02
PART
密度与物质鉴别
1. 鉴别物质的种类
物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是不同的。所以可用密度鉴别物质。
先根据ρ=m/V测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品真伪。如果测量值和理论值吻合，材料可能为真，不吻合则说明材料有假。
????=????????
?
二 密度与物质鉴别
想一想：如何鉴定一枚“金牌”的密度?
要测金牌的密度，可用天平测质量，用借助于溢水杯和量筒，利用排水法测量体积，根据密度公式ρ=m/V计算出密度。
例如，某运动员获得了一枚金牌，为了鉴别金牌是否是纯金制成的，他测出了金牌的质量为12.5 g，体积为0.75 cm3，问金牌是否是纯金制成的？(金的密度ρ金＝19.3g/cm3)
【解析】此“金牌”的密度为
ρ=m/V ＝125g/10.5cm3 ＝11.9g/cm3 <ρ金。
所以不是纯金制成的．
二 密度与物质鉴别
用密度鉴别物质，这种鉴别方法是不是绝对可靠？
不是绝对可靠。因为有些不同物质的密度是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。在知道密度的基础上，通过对两者气味的比较，可以鉴别酒精和煤油。
一些混合物的密度和一些物质的密度相等，要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等。
煤油
0.8×103kg/m3
酒精
0.8×103kg/m3
二 密度与物质鉴别
2. 密度在社会生活中的其他应用
（1）测量密度，确定矿藏种类。勘探队员在野外勘探时，通过采集的样品的密度等信息，可以确定矿藏的种类及经济价值。
（2）根据密度，鉴别产品优劣。例如用盐水选种，把种子放到盐水里，饱满的种子因为密度大而沉到盐水底。瘪壳和杂草的种子因为密度小而浮在盐水表面。
二 密度与物质鉴别
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}材料
密度（kg/m3）
超硬铝
2.7×103
钛合金
4.5×103
（3）根据密度大小选择合适的材料
根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小，质量越小，密度越大，质量越大。
①航空器材中，常采用高强度、低密度的合金或新型合金材料，减小自身的质量。
二 密度与物质鉴别
②机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用坚固、密度大的材料来制作。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}材料
密度（kg/m3）
钢、铁
7.8×103
压路机的滚筒
机器底座
二 密度与物质鉴别
③拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的特技镜头时，要求道具的质量要小，人们常选用密度很小的泡沫塑料做道具。
④在产品包装中，常采用密度很小的泡沫塑料作填充物，减小质量，同时起到防震作用，便于运输，价格低廉。
二 密度与物质鉴别
【例题3】物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是________（选填序号）。
①1kg的水和1kg的冰的密度相同；
②可以利用密度来鉴别物质，因不同物质的密度一定不同；
③为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料；
④发生火灾时，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，是因为含有有害物质的空气温度较高，密度较小，大量聚集在房间的上方。
二 密度与物质鉴别
③④
解析见下页
①1kg的水和1kg的冰的质量相同，但状态不同，水结成冰后体积变大，密度减小，故①错误；
②不同物质的密度一般不同，所以可以利用密度来鉴别物质，但也有个别的不同物质具有相同的密度，故②错误；
③航空器材的体积一定，由m=ρV可知，材料的密度越小，器材的质量越小，故航空器材采用强度高、密度小的材料制造，③正确；
④发生火灾时，温度较高，室内有毒气体体积膨胀，密度减小；有毒气体会流向房间上方，所以为有效避免吸入有害气体或被灼伤，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，故④正确。 故选③④。
二 密度与物质鉴别
【例题4】如图所示是我国自行研制的C919大型喷气客机。工程师将一质量是7.9kg的钢制零件改用等体积的第三代铝锂合金替换，该零件的体积是______m3，用铝锂合合制成的新零件质量为_____kg。可见，用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的 。
锂合合制成的新零件质量为
m锂=ρV件＝2.4×103kg/m3×10-3m3 ＝2.4kg
用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的质量。
该零件的体积是?? ????件=????????钢=7.9kg7.9×10?3kg/m3=1×10?3m3
?
（钢的密度为7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度为2.4×103kg/m3）
二 密度与物质鉴别
03
PART
课堂总结
密度与
温度关系
密度与
物质鉴别
①密度与温度关系：一定量的气体，当温度升高时，
体积膨胀，密度变小；当其温度降低时，密度变大.
②热胀冷缩：气体热胀冷缩最显著，其密度受温度的影响最大。固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小.
③水的膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而
0℃～4℃的水是热缩冷胀，称为反常膨胀.
④ 4℃水的密度最大.
①利用密度可以鉴别物质.
②密度在生产、生活中的应用：盐水选种、根据密度大小选择合适的材料.
课堂总结（1）
密度与社会生活
课堂总结（2）
04
PART
动手动脑学物理
方法一：实验器材：天平、砝码、量筒、烧杯、水。
实验步骤：①先用天平称出10枚1角硬币的质量。
②在量筒中倒入适量的水读出此时水的体积V?
③将10枚一角硬币放在量筒的水中，读出此时水的体积V?。
1. 有一种1角硬币，看上去好像是铝制的。它真是铝制的吗？请你想办法测量它的密度。写出你选用的实验器材、实验方法、你所采用的实验步骤。1角、5角和1元硬币所用的金属一样吗？通过实验验证你的判断。
一枚1角硬币的密度?????=????/10（????2?????1）/10=????????2?????1
?
动手动脑学物理
方法二:
实验器材：刻度尺、两只直角三角尺、天平（砝码）。
实验步骤：①用刻度尺、两只直角三角尺分别1角、5角和1元硬币的直径，算出各硬币的面积s，用刻度尺测出硬币的厚度d，从而计算出各硬币的体积V。
②用天平分别测出个硬币的质量，利用密度公式ρ=m/V便可计算出各硬币的密度，进行判断。
提示：该方法测量体积误差较大。
动手动脑学物理
2. 1cm3的冰熔化成水后，质量是多少？体积是多少？
1cm3的冰的质量
m冰＝ρ冰V冰＝ 0.9g/cm3×1cm3 ＝0.9g
冰熔化成水后，质量不变， m水＝ m冰＝0.9g
V水＝m水/ρ水＝ 0.9g /1.0g/cm3＝0.9cm3
动手动脑学物理
3. 根据气体的密度随温度升高而变小的现象，试分析房间里的暖气一般都安装在窗户下面的道理。
暖气片周围的空气受热后体积膨胀，密度变小而上升。靠近窗户的冷空气密度大，下沉到暖气片周围，又受热上升。利用这种冷热空气的对流，可以使整个屋子暖和起来。
动手动脑学物理
05
PART
课堂练习
1．做一个纸风车，如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来，如图。这是因为一定质量的气体受热膨胀后，密度　 　（选填“变小”、“变大”、“不变”）而上升，热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。根据气体这个特点，则安装暖气时应该靠近______（选填“地面”或“天花板”）。
变小
地面
点燃酒精灯，上方的空气吸收热量，温度升高，体积膨胀，密度变小，密度小的热空气上升，形成对流。
实验说明温度能够改变气体的密度，根据气体的这种变化规律，安装暖气时暖气片应该靠近地面，暖气周围的空气温度高，空气密度比较小，流向上方，使整个房间温度比较高。
课堂练习
2. 有一枚2022年北京冬奥会纪念币，小明测量出它的质量为150g，体积为17cm3，试判断这枚纪念币是不是金制作的？（已知金的密度为19.3g/cm3 ）
所以这枚纪念币不是纯金制作的。
????纪念币?=????????=150g17cm3=8.8g/cm3
?
????纪念币?＜????金?=19.3g/cm3
?
课堂练习
3．严寒的冬天，室外的自来水管常会被冻裂，原因是（　　）
A．水结成冰以后密度变大
B．水结成冰以后体积变大
C．水结成冰以后质量变大
D．水管本身耐寒程度不够
B
严寒的冬天，室外的自来水管常会被冻裂，原因是水结冰后，质量不变，密度变小，体积变大。
所以选B。
课堂练习
4．图所示为体积和质量都相等的铜、铁、铝的空心球（已知ρ铜>ρ铁>ρ铝）的示意图，图中白色部分表示各球的空心部分，请用笔线分别连接对应的金属球。
因为铜、铁、铝的质量相等，且ρ铜>ρ铁>ρ铝，根据ρ=m/V 可得，铜的实际体积最小，铝的实际体积最大，又因为三球的体积相等，因此铜球的空心部分体积最大，铝球的空心部分最小，对应连线如图所示：
课堂练习
5. 社会生活中密度用途很广，下列说法正确的是（　　）
A．拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的镜头时，常选用密度很小的泡沫塑料做道具。
B．一杯牛奶喝掉一半后，质量变小，密度变小
C．冬天户外的水管容易冻裂，是由于水结冰后密度变大
D．小兰估测教室空气的质量，大约是25kg
（空气密度约为1.29kg/m3）
A
密度不变
水结冰，
密度变小
D. 先估算教室的体积约为V=10m×7m×4m=280m3，
空气的密度为1.29kg/m3 ，近似取1kg/m3 ，
由公式ρ=m/V 得m=ρV＝1kg/m3×280m3=280kg
课堂练习
6．室内火灾发生时，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离，以尽量减少有害气体的吸入。这是因为燃烧产生的有害气体（　　）
A．温度较低，密度较大 B．温度较低，密度较小
C．温度较高，密度较大 D．温度较高，密度较小
D
室内火灾发生时，温度较高，室内有毒气体体积膨胀，密度减小，有毒气体漂浮在房间的上方。所以，为有效避免吸入有害气体或被灼伤，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场。 答案：D。
课堂练习
7．一般来说，同种物质温度越高密度越小，但是水比较特殊，水在4℃时密度最大，温度高于4℃时，随着温度的升高，水的密度越来越小；温度低于4℃，随着温度的降低，水的密度也越来越小，如图所示是冬天湖水温度分布示意图，下列说法正确的是（　 ）
A．温度高于4℃时，水具有热缩冷胀的性质
B．在0~4℃范围内，水温度升高，体积会变大
C．较深湖底⑤处的水可能保持4℃的水温
D．湖水的温度只要达到0℃，就会凝固成冰
C
课堂练习
解析见下页
A．由题意可知，水在4℃时密度最大，温度高于4℃时，随着温度的升高，水的密度越来越小，体积变大，水具有热胀冷缩的性质，故A错误；
B．水在0~4℃范围内反常膨胀，即当水温低于4℃时，水是热缩冷胀的，故B错误；
C．水在4℃时密度最大，所以较深湖底⑤处的水可能保持4℃的水温，故C正确；
D．湖水的温度达到0℃，要继续放热才会凝固成冰，故D错误。 故选C。
课堂练习
8．课外科技活动中，小丽等同学将一定质量的水放在一个加盖的量筒中，探究水的体积随温度变化的情况，根据实验数据画出体积V～温度t图像（如图所示），请根据图像中的信息回答问题。
①用简洁的语言描述“水的体积随温度变化的情况”，　 　；
②在0℃～4℃间温度升高，水的密度　 　，超过4℃之后，温度上升，水的密度　 　（变大/变小/不变）；
③根据前面的探究可以发现，常用的液体温度计不用水为测温物质的原因是 　；
④小丽等同学在探究时，量筒里水的质量
为　 　g．（4℃时水的密度为1×103kg/m3）
先变小后变大
变大
变小
水在4℃以下出现反常膨胀现象
104
课堂练习
解析见下页
（1）由图像可以看出：温度低于4℃时，水的体积随温度升高而变小；温度高于4℃时，水的体积随温度升高而增大。
（2）由图像可知，在0℃到4℃间温度升高，水的体积变小，水的质量不变，由密度公式ρ=m/V 可知，水的密度变大。
超过4℃之后，温度上升，水的体积变大，则密度变小。
（3）相同质量的水，在0 ～ 4 ℃时冷胀热缩，4℃以上时热胀冷缩，即有反膨胀现象，所以不用水作为测温物质。
（4）由图可知，在4℃时，量筒内水的体积为104cm3，由 ρ=m/V可得，量筒里水的质量
m=ρV =1.0g/cm3 × 104cm3=104g
课堂练习
9．加油站加油时，合格汽油的密度为0.71×103kg/m3，若汽油的成分中含重油偏大，就是不合格产品，重油的密度大于汽油的密度，不合格的汽油的密度会偏大。有的加油站通常使用密度瓶来检验汽油的密度，如果密度瓶空瓶的质量为120g，装满水后质量为320g，若装满汽油质量为266g，试判断该汽油是否合格？
（1）瓶中水的质量为：m水=320g-120g =200 g
瓶的容积为：????=????水????=200g1.0g/cm3 = 200cm3
?
（2）装满汽油，汽油质量m油=266g-120g=146g，则汽油的密度为：
?????=???????? =146g200cm3 =0.73g/cm3=0.73×103kg/m3 汽油不合格。
?
课堂练习
10．细心的小明发现北方寒冷的冬天，室外的自来水表常常被冻裂，如图所示，是什么原因呢？小明设想用一个水桶装满水后，然后将其放在寒冷的室外。若桶内装满水后，水的质量为7.2kg。请你先帮他做个计算（ρ冰=0.9×103kg/m3）：
（1）质量为7.2kg的水的体积是多少？
（2）质量为7.2kg的水，全部结为冰时，冰的体积是多少？
（3）现在你能帮他找出这种现象出现的原因了吗？
课堂练习
解析见下页
（1）由 ρ=m/V 得，水的体积是

（2）水全部结为冰时，质量不变，由 ρ=m/V 得，冰的体积是

（3）比较（1）和（2）中同质量的水和冰的体积，V冰>V水，自来水表常常被冻裂的原因是：冬天室外的密闭在自来水表中的水凝固成冰时体积膨胀，将自来水表胀裂。
课堂练习

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