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6.4 密度知识的应用
第六章 物质的物理属性
1、在物理学中，把单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。
2、密度是物质的一种特性，同种物质的密度（同种状态下）是相同的。
3、通常我们用字母ρ(rou)表示密度，m表示质量，用v表示体积。
则密度=质量/体积，
即 ρ=m / v
复习：密度的概念，单位及换算
密度的物理意义： 表示单位体积的某物质的质量为 kg
学习目标
1、知识和技能：（1）通过测定密度的实验进一步领会密度的物理意义；（2）学会测量液体密度的方法;（3）会应用密度知识鉴别物质、间接测量物体的质量或体积。
（4）影响密度大小的因素
2、过程与方法：（1）通过探究活动学会测量液体或固体密度的方法；（2）通过活动学会利用公式间接测定一个物理量的方法。
请同学们思考应如何应用所学物理知识解决以下几个问题：
（1）体育课上用的4kg的铅球，如何判断这种铅球是否用铅制成的？
（2）农民播种时必须选用结实饱满的良种，用什么方法可以既快又准确地选出良种呢？
（3）自然界有着丰富的矿产资源，勘探队员如何确定矿藏的种类呢？
可不可以应用密度来鉴别它们呢？
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，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，造成设备的损坏。那么，水管为什么会被冻裂？从密度表中，我们可以看到冰的密度比水的密度小，所以水冻成冰后体积增大就把水管胀裂了。
想想做做
在室温下，用绷紧的橡皮膜把一个空锥形瓶的瓶口封上，然后把瓶子放入热水中，橡皮膜会凸起来。过一会，再把瓶子放入冰水中，观察橡皮膜的变化。
按图做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。
你知道是什么推动了风车吗？
6.4.1影响密度大小的因素
一般来说，物体受热膨胀，遇冷收缩，即温度变化时体积改变，因此，物体的密度在温度升高时会变小，在温度降低时会变大，但水例外，它在4℃时密度最大。
物态：
物体发生物态变化时体积会发生改变，物体的密度也会随之发生改变。通常情况下，同种物质组成的物体，固态时密度最大，液态次之，气态时密度最小，但水例外，冰比水的密度小。
温度
影响密度大小的因素
物质的密度是物质的一种特性，它只与物质的种类、温度、物态和压强有关，与物体的质量和体积等无关。
知识点1：密度与温度：一般来说，物体受热膨胀，遇冷收缩，即温度变化时体积改变，因此，物体的密度在温度升高时会变小，在温度降低时会变大
2.特例：水的反常膨胀
水的温度高于4℃时热胀冷缩；水的温度低于4℃时热胀冷缩。
（1）当水凝固成冰时，密度变小；
（2）由于水的反常膨胀现象，4℃的水温度升高或降低其密度都要减小，因此，4℃的水的密度最大。
特别警示 因气体受热体积膨胀最明显，故气体的密度受温度影响最大；固体和液体的热胀冷缩不明显，所以温度变化不大时，可以忽略温度对固体、液体密度的影响。
知识点2：密度的应用及物质鉴别
1.密度作为物质的一个重要属性，在生活、生产中有着广泛的应用
（1）不同物质构成体积相同的物体，密度小的质量小，其应用于航空器材制造、矿石鉴定、盐水选种、风车分拣、电影道具、产品包装等；
（2）密度小于液体（或气体）密度的物质，在液体（或气体）中会上浮，其应用于木船、氢气球和热气球等。
知识点2：密度的应用及物质鉴别
2.鉴别物质
（1）密度是物质的一种特性，同种物质，特别是固体和液体的密度一般是不变的，而不同物质的密度一般是不同的，所以可以用密度来鉴别物质。在测量过程中不可避免的会产生误差，因此在鉴别物质时要考虑到实验误差的影响。
特别警示 一个容器的容积是固定的，容器能装液体质量的大小取决于液体的密度。对于同一容器，液体密度越大，能装的此液体质量越大；反之则越小。
例 1：不漏气的橡皮氢气球由地面上升过程中，球内气体的质量与密度的变化情况是（ ）
B
A. 质量增加，密度增加 B. 质量不变，密度减小
C. 质量减小，密度减小 D. 质量不变，密度不变
【解析】气球在由地面上升的过程中，压强会越来越小，故球的体积会越来越大，而球内气体不会泄漏，故其质量不变，所以其密度变小。
6.4.2 测量密度的方法
压入法
配重法
思考：如果被测的不规则物体是木块，应如何测它们的体积？
石块的体积
石块放入前水的体积
石块和水的总体积
测定固体（小石块）的密度
测量器材：
天平、量筒
测量步骤：
1、用调好的天平测出小石块的质量m0
2、向量筒中倒入适量的水V1
3、将小石块浸没到量筒内的水中，测出总体积V2
4、算出小石块的密度ρ=m0 /(V2 -V1 )
烧杯、水
思考：a.能否先测小石块的体积，后测质量？
b.若小石块不能直接放入量筒中测体积？
等积替代法
①用调好的天平测出小石块的质量m1同时测出小桶的质量m0
②在溢水杯中装满水
③将石块放入溢水杯中，同时将溢出的水，接入小桶中，在倒入量筒中测出体积V2
④用调好的天平测出溢出水和小桶的总质量m2
溢水杯
②
溢水杯
③
V2
④
等积替代法
②
③
④
V1
V2
⑤
①用调好的天平测出小石块的质量m1
②将小石块浸没在盛有适量水的烧杯中，在水面出，做一标记
③将小石块从烧杯中取出，同时测出量筒中的体积为V1 ，并向烧杯中倒水，直至液面再次到达标记处
④测出量筒中剩余的水的体积V1
⑤算出小石块的密度为
ρ=m1 /（V1 –V2）
思考：此方案测出的小石块密度是偏大还是偏小
测定液体（植物油）的密度
测量器材：
步骤：
天平、量筒
①用调好的天平测出空烧杯的质量m0
②将植物油倒入烧杯中，用调好的天平测出植物油和烧杯的总质量m1
③将烧杯中的植物油倒入量筒中，测出植物油的体积V油
④算出植物油的密度ρ=
m1 –m0
V油
这种方法测量密度，会导致密度偏大还是偏小？
测定密度的基本测量工具是天平和量筒（或 量杯），当这两种仪器不齐全时，就要设法巧测密度，一般让已知密度的水的质量或体积与待测物体相等，测算出水的质量或体积，即待测物体的质量或体积，这就是一种等量替代的方法
用“替代法”测密度：
6.4.3 用密度解决实际问题
判断空实心问题
判断空实心问题
比较物体的体积和物质的体积
实心
V球 =V铁
空心
V球>V铁
判断空实心问题
比较物体的密度和物质的密度
实心
空心
ρ球
=
m
V球
ρ铁
=
m
V铁
=
ρ球
=
m
V球
ρ铁
=
m
V铁
<
例题1、有一体积为30 cm3的空心铜球，它的质量为178g，铜的=8.9g/ cm3求(1)空心部分体积(2)若在空心部分装满水，求该球的总质量。
例题2、有一件标称纯金的工艺品，其质量100g，体积为6cm3，请你用两种方法判断它是否由纯金（不含有其他常见金属）制成的？
冰融化成水问题
例题．北方寒冬，为制作冰雕所需的冰块，艺术家找来如图所示的长方体箱子，箱内空腔长1m、宽0.7m、高0.6m。在箱内加深度为h0的水，一夜之后水完全结冰，且冰块恰好与空腔形状完全一致。已知ρ水＝1×103kg/m3，ρ冰＝0.9×103kg/m3，则h0为（　　）
A．0.4m B．0.45m C．0.54m D．0.6m
小样问题
例题：一个薄壁的瓶子内装满某种液体，已知液体的质量为m，小明同学想测出液体的密度，他用刻度尺测得瓶子高度为L，瓶底的面积为S，然后倒出部分液体（约小半瓶，正立时近弯处），测出液面高度L1，然后堵住瓶口，将瓶倒置，测出液面高度L2，则液体的密度为（　　）
A．
B．
C．
D．
判断比值问题
密度的图像问题
例题．（2022春 南京期末）在测量物体的密度（ρ）时，用相同的容器分别装入三种物质的液体，测量了各自的总质量（m）与体积（V），共测了四组数据，并在m﹣V坐标系上画了出来，如图所示．根据图像有六个判断：①ρA＞ρB；②ρA＝ρB；③容器的质量为60g；④ρC＝ρD；⑤ρA＝3ρD；⑥ρB＝3ρC．以上判断中正确的是（　　）
A．①⑥ B．②④ C．①④⑤ D．②③⑥
谢谢观看!

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