资源简介

第2节 密度
素养目标
1.能通过实验探究同种物质的质量与体积的关系。
2.知道密度的定义、公式和单位，理解密度的物理意义。
3．掌握密度公式，能利用它来正确计算物体的密度。
4.会用密度知识解决简单的实际问题。
重点难点
探究同种物质的质量与体积的关系，由图象找规律。
理解密度的概念、公式、单位。
教学过程
新课导入
（情景导入）课前准备两个外观一模一样的哑铃，其中一个用泡沫制成，另一个用石膏制成，上课时找一名身体强壮的学生与老师一起比赛，看谁举的哑铃次数多一些。学生举的是石膏制成的哑铃，老师举的是泡沫制成的哑铃。结果不言而喻。在老师获胜的同时，问同学们，谁想看看老师比赛用的哑铃，当某位同学想要看的时候，老师把哑铃抛向那位同学，同学们在惊慌之中发现了老师获胜的原因：体积相同的两个物体，质量却相差这么大！
课堂探究
探究点一、物质质量与体积的关系
根据日常生活经验我们知道，体积相等的铁块、铝块，铁的质量大；质量相同的铁块和铝块，铝块的体积大；如果铁块和铝块质量、体积都不同，我们可类比着物体运动快慢的比较方式，将它们转换为相同质量或相同体积的情况下来比较。
实验1：探究同种物质质量与体积的关系
1.提出问题：同种物质的质量和体积之间会有什么样的关系呢？
2.猜想与假设：同种物质的质量和它的体积成正比（或反比）
3.制定计划与设计实验
取3个质量和体积都不相同的铝块进行实验。用天平测出它们的质量，用刻度尺测出它们的边长后计算出它们的体积，列出表来，并分别计算每个物体质量与体积的比值。
4.分析数据：利用描点法作出质量——体积图象，我们得到过原点的两条直线，即正比例函数图象。
5.实验结论：同种物质的质量与体积成正比；
不同种物质的质量与体积之比一般不相等。
探究点二、密度及其基本性质
物质相同，质量跟体积的比值相同，物质不同，其质量跟体积的比值一般不同，质量跟体积的比值与物质的种类有关，质量跟体积的比值反映了不同物质的不同性质，在物理学里用密度来表示物质的这种性质。
问题1：密度是怎样定义的，表示什么含义？
某种物质组成的物体的质量与体积比值叫做这种物质的密度。符号：ρ。
这种定义物理量的方法叫做比值定义法。
密度表示单位体积某物体所含物质的多少。只与物质种类和状态有关系。
定义式： 有定义式可得变形式：或
常用符号名称及单位换算：
对密度公式的理解：
（1）同种物质：
①密度ρ为定值，密度不随质量、体积的变化而变化；
②质量与体积成正比；
③质量之比等于体积之比，即：
说明：在正比、反比的说法中，只有一句话是对的，即同种物质，质量与体积成正比。
不同的物质：
①体积V相同时，质量之比等于密度之比，即：
②质量m相同时，体积之比等于密度的反比，即：
（3）不同的物质密度一般不同，即不同物质单位体积的质量是不同的。
（4）的大小等于的值，但不是由或决定的。
探究点三、常见物质的密度
问题1：根据密度表可以得出哪些规律？
（1）每种物质都有自己的密度。不同物质的密度一般是不同的。
（2）密度相同，可能是不同的物质，如煤油和酒精、冰和蜡。
（3）同种物质在不同的状态下，密度也可能不一样，如水和冰。
（4）水的密度为1.0×103kg/m3，其物理意义为：1m3的水质量为103kg；
（5）一般情况下，固体密度液体密度气体密度，即；
（6）液态水银的密度较大，比一般的金属密度都大，油类的密度小于水的密度；
（7）常见物质的密度：ρ铜=8.9×103kg/m3、ρ铁=7.9×103kg/m3、ρ铝=2.7×103kg/m3、ρ水=1×103kg/m3、ρ冰=0.9×103kg/m3、ρ煤油（酒精）=0.8×103kg/m3、ρ人体≈1×103kg/m3。
探究点四、密度的相关计算
问题1：根据密度的特点可以有哪几种应用。
(1)计算密度鉴别物质：利用密度公式测算出物质的密度，查找密度表，看跟何种物质的密度相等，便可知道物体可能是由什么物质组成的。
(2)计算不便测量的质量：利用公式m=ρV，对于不便直接测量的物体质量，只要知道这个物体是由什么物质组成的，从密度表中查出这种物质的密度，再设法测出其体积，便可计算出这个物体的质量。
(3)计算不便测量的体积：对于难于直接测量的物体体积，只要知道这个物体是由什么物质组成的，从密度表中查出这种物质的密度，再设法测出其质量，便可计算出这个物体的体积。
(4)合金类问题：首先要抓住合金体的总质量与总体积分别等于各种物质的质量之和与体积之和这一特征，然后根据具体问题，灵活求解。
(5)空心类问题：包括判断物体是实心还是空心和求算空心部分体积两种情况。判断空心还是实心，可选用比较密度、比较体积、比较质量的三种方法中的任何一种方法，求算空心部分体积时则必须求材料的体积，有V空=V-V材。
课堂小结
板书设计
一、质量与体积的关系
同种物质的质量与体积的比值是一定的，物质不同，其比值一般也不同。
二、密度
1.定义：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度，用字母表示。
2.计算公式：。
3.单位：kg/m3　g/cm3　1 g/cm3=1×103 kg/m3。
4.密度是物质的一种特性，与质量和体积的变化无关，它只与物质的种类和物质的状态、温度有关。
三、密度公式的应用
计算质量：　计算体积：
当堂检测
1.关于物质的密度理解正确的是（　C　）
A．物质的密度与质量成正比，密度与体积成反比
B．不同种类的物质，物质的密度一定是不相同的
C．不同种类的物质，单位体积的质量一般不同的
D．物质密度不随状态、位置、形状的变化而变化
2.根据公式ρ＝m／V，下列说法中正确的是（ B ）
A.物质的密度和它的质量成正比
B.物质的质量和它的体积成正比
C.物质的质量和它的体积成反比
D.物质的密度和它的体积成反比
3.小明同学阅读下表后，得出了一些结论，其中正确的是（　D　）
一些物质的密度（kg/m3）
水 1.0×103 水银 13.6×103
冰 0.9×103 干松木 0.5×103
煤油 0.8×103 铜 8.9×103
酒精 0.8×103 铅 11.3×103
A.不同的物质，密度一定不同
B.固体的密度都比液体的大
C.质量相等的实心铜块和实心铅块，铜块的体积比铅块的体积小
D.同种物质在不同状态下，其密度不同
4. 一瓶水倒掉一部分，则剩余部分的水的质量__减小_，体积___减小_，密度___不变__。
5、一块质量为20 g的冰化成水后，质量不变（填“变大”“变小”或“不变”），水的体积为20cm3。
6、在密度知识应用交流会上，同学们想知道一个质量是14.4 kg的课桌的体积是多少，于是他们找来和课桌相同材质的木料做样本，测得其质量是14.4 g，体积为20 cm3，则样本的密度为 0.72 g/cm3；课桌的体积为0.02 m3。
教学反思
本节课是概念教学，物理概念的建立要符合学生的认知规律和生活经验，避免强行把密度概念直接灌输和强加给学生，教学过程中应通过形象化的实验，充分发挥学生主动探究的积极性，引导学生在合作探究、小组讨论的过程中自主建构密度概念，让学生经历概念和规律的发现过程，能够通过自己的直观经验知道密度公式的含义和应用。教师在这个过程中仅仅是学生概念学习的引导者、促进者和帮助者。
备课资源
气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。密度为3kg每立方米。一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。aerogel是个组合词，此处aero是形容词，表示飞行的，gel显然是凝胶。字面意思是可以飞行的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。
因为密度极低，目前最轻的硅气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，略低于比空气密度，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小（纳米量级），所以可见光经过它时散射较小（瑞利散射），就像阳光经过空气一样。因此，它也和天空一样看着发蓝（如果里面没有掺杂其它东西），如果对着光看有点发红。（天空是蓝色的，而太阳看起来有点红）。由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰也会丝毫无损。气凝胶在航天探测上也有多种用途，在俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”的探测器上都有用到这种材料。气凝胶也在粒子物理实验中，使用来作为切连科夫效应的探测器。位在高能加速器研究机构B介子工厂的Belle 实验探测器中一个称为气凝胶切连科夫计数器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鉴别器，就是一个最新的应用实例。这个探测器利用的气凝胶的介于液体与气体之低折射系数特性，还有其高透光度与固态的性质，优于传统使用低温液体或是高压空气的作法。

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