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6.2 密度（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 6.2 密度
教学 目标 1. 探究同种物质的质量与体积的关系，体会利用比值不变反映的数量关系来定义物理量的方法。 2. 知道密度的定义、公式和单位，理解密度的物理意义。 3. 会查密度表。 4. 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。
教材 分析 密度是在学习了质量之后引入的一个新物理量，是这一章的核心内容。它在全章中起着承上启下的作用，并为以后学习压强和浮力等知识作铺垫。课程标准要求通过实验理解密度的概念。教材首先让学生体会到体积相同的不同物质（如木块、铝块、铁块）的质量不等，表明不同的物质在这方面的性质上存在差异。然后，让学生进行“同种物质的质量和体积的关系”的探究。利用探究结果让学生思考，同种物质的质量与体积成正比，其比值是一定的。物质不同，其比值一般也不同，这反映了物质的一种性质，从而引出密度的概念：由某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫作这种物质的密度。 通过本节教学应使学生掌握密度的概念、会查密度表、知道水的密度。让学生掌握密度的概念是本节教学的重点，理解“密度是物质的一种性质”是本节的教学难点。教材是通过实验引入密度的。因此，做好实验是本节教学的关键。 在生活中，尽管学生对密度已有了一些相关的知识和经验，如同样大小（体积）的铁棒比木棒要重、油比水轻……但是，物理学中的“密度”是表征物质性质的一个重要物理量，概念比较抽象，学生学习时往往感到难以理解，这一节也是初中物理教学的一个难点，应给予充分的重视。
学情分析 本章第一节已学过质量、质量的测量，学习速度时接触过比值法定义物理量，小学学习过长度、体积的单位换算，这为密度知识的学习奠定了基础。但初二年级学生第一次接触密度这个抽象概念，对密度是物质的特性理解困难，因此根据初二年级学生对实验及操作感兴趣的特点，教学中要充分发挥实验的教学功能，通过探究物质的质量与体积的关系，建立密度的概念。
教学重点 1．密度的概念； 2．用比值的方法定义密度的概念。
教学难点 理解“密度是物质的一种性质”。
教学 器材 托盘天平和砝码；长方体铝块和铜块各3个；用纸套包裹的体积相同（含有不同）的圆柱体铝块、铜块多个。 多媒体ppt，包含视频：《探究同种物质的质量与体积的关系》、《温度与密度》。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 长度和横截面积都相同的铝柱和钢柱，哪个质量大 如果它们的体积很大，质量不便直接测量，我们如何间接地得到它们的质量呢 铝柱 思考问题，进入情境。
学习新课 一、物质的质量与体积的关系 1. 提出问题 【展示并提出问题】在讲台上摆放几组由不同物质组成的物体（如铝块和铜块、水和酒精、盐水和糖水、木头和海绵等），请学生进行分辨，并说明判断方法。 根据物质的颜色、气味、味道、软硬程度等性质可以分辨不同的物质，这些性质常常是某种物质所特有的。事实上，我们分辨不同的物质，就是利用了它们所具有的某些性质。 【继续展示并提问】你能分辨出来吗？ （1）两块用纸套包裹的体积相等的铜块、铝块； （2）两块用纸套包裹的质量相等的铜块、铝块； （3）两块用纸套包裹的体积、质量都不相等的铜块、铝块。 体积、质量都不相等的铜块、铝块 【总结引入】此时既不能仅通过比较质量来分辨，也不能仅通过比较体积来分辨。究竟通过比较什么能够分辨出铜块和铝块呢？这正是我们探究的问题。 2. 猜想 既然单纯比较质量或体积不能分辨它们，那么通过寻找质量和体积的关系，也许能找到一种方法…… 3. 实验设计 （1）取几个不同体积的长方体铝块，用天平分别测量它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （2）取几个不同体积的长方体铁块，用天平分别测量它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （3）通过比较、分析，寻找这些数据中包含的规律。 （4）实验器材： 天平、砝码、刻度尺、体积不同的铝块和铁块。 4. 进行实验 （1）调节天平平衡； （2）用天平分别称量不同体积的铝块（铁块）的质量，记入表格； （3）用刻度尺测量铝块（铁块）的边长，计算出他们的体积记入表格。 （4）实验数据： 5. 分析论证 【提出问题】①比较不同的铝块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的铝块有什么相同点？ ②比较不同的铁块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的铁块有什么相同点？ （1）根据表格数据分析 ①从测量数据上看，会得到同种物质的体积增加了多少倍，它的质量也增加了相同的倍数，即“同种物质的质量与它的体积成正比”。 ②分别计算每个铝块、铁块质量与体积的比值，可得出：物质相同，质量跟体积的比值相同；物质不同，质量跟体积的比值不同。质量跟体积的比值m/V与物质的种类有关。 （2）用图象来处理数据 ①画出铝块和铁块的m-V图像 以体积V为横坐标，以质量m为纵坐标，在坐标系中再加上一个m=0，V=0的点，根据表中数据画出铝块和铁块的m-V图像。 ②分析图像（以铝为例） 由图象可看出同种物质的质量与体积的关系是一条过原点的倾斜直线，说明同种物质的质量与体积成正比。其一般式为m=kV，代入一组（m，V）数据，即可算出k=2.7g/cm3（铝块），k=7.9g/cm3（铁块）。 （3）实验结论 同种物质的质量与体积成正比，质量与体积的比值m/V是一个恒量。对于不同物质，这个比值一般不同，说明这个比值反映的是物质的某种特性。 （4）引出密度概念 通过比较质量跟体积的比值可以分辨不同的物质，它反映了物质的一种性质，在物理学中就用密度表示物质的这种性质。 物体的质量与它的体积之比叫作这种物质的密度。 【播放视频】——《探究“同种物质的质量与体积的关系”》 6. 评估与交流 （1）为便于比较，实验中最好选用体积相同的铁块和铝块。 （2）在实验中，天平调节平衡后就不能再调节平衡螺母。 （3）描点作图时，由于体积为0时，质量也为0，因此根据m=0和V=0，也可以作出一个点。 （4）实验中需要多次测量的目的：避免实验的偶然性，从而使实验结论更具有普遍性。 【例题1】如图为探究甲、乙两种物质组成物体的质量跟体积的关系时作出的图象。以下分析正确的是（　A　） A．甲物质组成物体的质量跟体积的比值比乙物质的大 B．甲物质组成物体的质量跟体积的比值比乙物质的小 C．同种物质组成物体的质量跟体积的比值是不同的 D．不同物质组成物体的质量跟体积的比值是相同的 【详解】AB．由图像可知，物体的质量与体积成线性关系，且图像过原点，说明物体的质量与体积成正比，在体积相同时，甲物体的质量大于乙物体的质量，由此可以判断甲物体的质量与体积的比值大于乙物体质量与体积的比值，即甲物体密度大于乙物体密度，故A正确，B错误； CD．物理学中，某种物质质量与其体积之比叫做这种物质的密度，密度是物质本身的一种特性，同种物质的质量与体积之比是相同的，不同物质组成的物体的质量与其体积的比值一般是不同的，故CD错误。 故选A。 【例题2】为了探究物质质量和体积的关系，某同学用甲、乙两种物质做实验，实验数据如下表，请回答下列问题： 实验 序号甲乙体积（cm3）质量（g）体积（cm3）质量（g）110.05.010.010.0220.010.020.020.0330.015.030.030.0440.020.040.040.0
（1）请在图示的坐标中，描绘甲物质的质量随体积变化的图线； （2）实验中多次改变两种物质的质量，其目的是 （填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”）； （3）分析表中数据可知，同种物质的不同物体其质量与体积的比值 ，不同物质的物体其质量与体积的比值 。（填“相同”或“不同”） 【答案】 见解析 寻找普遍规律 相同 不同 【详解】（1）由表格中每组对应的质量和体积的数据在坐标中描出各点，再用线将各点相连，作图如下： （2）实验中多次改变两种物质的质量，可避免实验的偶然性，寻找普遍规律。 （3）由表格数据知，甲的每组数据中，质量与体积的比值0.5，乙的每组数据中，质量与体积的比值为1，所以同种物质的不同物体其质量与体积的比值相同，不同物质的物体其质量与体积的比值不同。 进行分辨并说出判断方法。 小组进行交流讨论，代表回答分辨或不能分辨的理由。 进行猜想，进入主题。 小组进行讨论，设计实验方案，并进行展示交流。 根据方案进行实验，并记录数据。 各小组根据数据进行分析论证，归纳出结论。 画出铝块和铁块的m-V图像，用图像处理数据，归纳得出结论。 观看视频，进一步理解探究的过程。 做例题1，会用图像分析物体的质量跟体积的关系。 做例题2，知道探究物体的质量与体积的关系这一实验过程，会分析实验数据，归纳结论。
学习新课 二、密度 根据上面的探究结论，给出密度的概念并讲解。 1．密度的定义：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫作这种物质的密度，符号为ρ。 2. 密度的公式： 密度＝ ρ＝ （1）公式中物理量的意义及单位 m 表示质量，单位为千克（kg） V 表示体积，单位米3（m3） ρ 表示密度，单位千克/米3（ kg/m3 ） （2） 变形公式： 质量 m= ρV 体积 V=m/ρ （3）对密度公式 的理解 ①密度是物质的一种特性，同种物质在一定状态下，密度是一个定值，与物体的质量、体积无关。不能认为与质量成正比，与体积成反比。 ②同种物质组成的物体，其质量与体积成正比。即
③不同物质组成的物体，在体积相同时，其质量与密度成正比。即
④不同物质组成的物体，在质量相同时，其体积与密度成反比。即
3. 密度的单位 （1）基本单位：千克/米3 （kg/m3） m单位用kg、V单位用m3时，则ρ的单位是kg/m3. （2）常用单位： 克/厘米3 （g/cm3）。 m单位用g、V单位用cm3时，ρ的单位是g/cm3. （3）单位换算 1g/cm3=103kg/m3 换算过程： 1g/cm3= =103kg/m3 4. 密度的物理意义 密度是物质的一种特性，它表示单位体积的某种物质的质量，如水的密度为1.0×103kg/m3，表示体积为1m3的水的质量为103kg。 5. 对密度是物质的特性的理解 （1）每种物质都有它确定的密度，同种物质，密度是不变的，与物体的质量、体积、形状、运动状态等无关。 （2）密度与物质的种类有关，不同物质的密度一般是不同的。 （3）密度与物质的温度和状态有关。 ①同种物质的密度受温度变化的影响。物质在温度变化时，体积发生改变（如热胀冷缩），而质量不变，因此物质的密度会改变。 ②物质发生物态变化时，质量不变，但体积会变化，所以密度也随之变化。 例如水结冰后，密度变小（0.9g/cm3）。 6. 常见固体、液体、气体的密度值 充分利用教材中的密度表，让学生查阅密度表，提出以下问题： ①表中固体、液体和气体中密度最大、最小的各是什么物质 有没有密度相同的物质 有哪些 ②水的密度是多少 冰的密度是多少 同种物质的密度与物态有关吗 （1）一些固体的密度（常温常压） （2）一些液体的密度（常温常压） （3）一些气体的密度（0℃，标准大气压） （4）由密度表可得出如下结论： ①物质的密度值都是有条件的。如“常温常压”、“0℃，标准大气压” 等，若这些条件（温度，压强）改变，密度也会变化。 ②通常情况下，不同物质的密度是不同的。大部分固体的密度较大，液体的密度次之，气体的密度最小。但也有例外，如水银的密度为13.6×103kg/m3，比许多固体的密度都大，油类的密度一般比水的密度小；氢气是密度最小的气体等。 ③密度相同的不一定是同种物质，如常温常压下冰和蜡的密度相同，煤油和酒精的密度相同。 【例题3】关于质量和密度，下列叙述正确的是（　C　） A．氧气瓶中的氧气用去一半后，其密度不变 B．水结成冰后，密度不变 C．从地球带到太空的食品，质量不变 D．一瓶矿泉水被喝掉一半后，剩余矿泉水的密度变小 【解析】A．氧气瓶的容积不变，当瓶内氧气用去一半后，体积不变，质量减半，由ρ=m/V可知，瓶内氧气的密度变为原来的一半，故A错误； B．质量是物体本身的属性，水结成冰后，只是物质的状态变化，质量不变，体积变大，ρ=m/V可知，ρ变小，故B错误； C．从地球带到太空中的食品，只是位置发生了变化，组成食品的物质多少没有变化，所以质量不变，故C正确； D．密度是物质的一种特性，与物体的质量、体积无关，故一瓶矿泉水被喝掉一半后，剩余矿泉水的密度不变，故D错误。 故选C。 【例题4】如表给出了部分物质在常温、常压下的密度，根据表格中的信息，下列说法正确的是（　　） 物质酒精水干松木密度（kg/m3）0.8×1031.0×1030.5×103物质冰铜铅密度（kg/m3）0.9×1038.9×10311.3×103
A．固体的密度都比液体的密度大 B．相同质量的实心铜球和铅球，铜球更小些 C．能装下1kg酒精的塑料瓶，装不下1kg水 D．同种物质的密度不一定相同 【答案】D 【解析】A．由表格数据可知，干松木的密度小于水的密度，因此固体的密度不一定比液体的密度大，故A错误； B．由表格数据可知，铅的密度大于铜的密度，由V=m /ρ可知，质量相同的实心铜球和铅球相比，铜球的体积更大，故B错误； C．由表格数据可知，水的密度大于酒精的密度，由V=m /ρ可知，质量相同的水和酒精相比，酒精的体积更大，所以能装下1kg酒精的塑料瓶，能装下1kg水，故C错误； D．由表格数据可知，冰的密度小于水的密度，冰、水属于同种物质，所以同种物质的密度不一定相同，故D正确。 故选D。 【例题5】已知铝棒的直径d为0.1 m，长l为2.5m，铝棒的质量是多少 【解析】铝棒的体积 V＝πr2l=3.14×（0.05 m）2×2.5 m＝0.02 m3 根据公式 ，有 m铝＝ρ铝V＝2.7×103 kg/m3×0.02m3＝54 kg 铝棒的质量是54kg。 根据探究结论建立密度的概念。 知道密度的概念，知道密度的公式及其各物理量的意义。 理解并会应用密度公式。 知道密度单位及其换算，会读、会写。 理解密度是物质的特性。知道密度的影响因素是温度和状态。 阅读课本第148页，查阅密度表，观察固体、液体及气体的密度值，回答问题。 交流讨论，通过阅读密度表所发现的一些规律。 小组进行讨论，代表回答。 做例题3并解析，理解密度是物质的一种特性。 做例题4并解析，综合应用密度知识分析有关问题。 做例题5并解析，会应用密度知识计算物体的质量。
学习新课 三、温度与密度 1. 密度与温度的关系 （1）气体密度与温度的关系 气体的密度受温度的影响较大。一定质量的气体，当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密度变大。 （2）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。 （3）冬天自来水管被冻裂的原因 从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度小，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。 2. 水的反常膨胀现象 （1）水的热膨胀规律 分析图3所示图像可知，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。 图3 水的体积-温度图像 图4 水的密度--温度图像 （2）水的密度与温度的关系 分析图3所示图像，水在温度4℃时体积最小，由可知，其密度最大。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（如图4所示）。 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5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。 【播放视频】——《温度对密度的影响》 【例题6】气体受热会膨胀，家里的空调一般将风口安装在房间里靠近天花板的位置，这是因为房间的空气遇冷后，密度变_____（选填“大”或“小”），从而向下运动；但水却有反常膨胀的特性，如图所示是水的密度在0~8℃范围内随温度变化的曲线。根据图像可知，在0~4℃之间，水具有_______（选填“热胀冷缩”或“热缩冷胀”）的性质，4℃时水的密度最_____，因为水的这一性质，从而保护了水底生物的安全。 【答案】大 热缩冷胀 大 【详解】气体受热会膨胀，家里的空调一般将风口安装在房间里靠近天花板的位置，这是因为房间的空气遇冷后，体积收缩，质量不变，密度变大，从而向下运动。 由图像可知，在0~4℃之间，温度越高，密度越大，而质量不变，由ρ=m/V得，水的体积变小，说明水具有热缩冷胀的性质。由图得，4℃时水的密度最大。 阅读课本第149页《科学世界》中“温度与密度”。 知道密度与温度的关系。 分析水管被冻裂的原因。 分析水的热膨胀规律，知道0 4℃的水是“热缩冷胀”。 举出与水的反常膨胀有关的实例。 做例题6，知道0 4℃的水是“热缩冷胀”，会分析有关现象。
课 堂 练 习 课 堂 练 习 1. 盛夏天气炎热，小华将奶茶喝掉一半后盖上盖子放入冰箱，一段时间后，她拿出奶茶，发现奶茶全结成冰，请问奶茶结冰前后不变的物理量是（　　） A．质量 B．体积 C．密度 D．状态 【答案】A。 【解析】盛夏天气炎热，奶茶的开始温度为室温，放入冰箱一段时间后，温度要降低很多，结冰后，状态改变，体积变大，而所含物质的多少没有变化，即质量不变，密度变小，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2. “天问一号”火星探测器和火星车都使用了一种新型材料——纳米气凝胶，能在“极热”和“极寒”两种严酷环境下，保证工作平台正常工作不受环境温度影响。同时这种材料具有超轻特性，它的质量大约只有同体积水的质量的 1/66，极大地减轻了火星车的负担，让它运动更灵活。纳米气凝胶具有极轻特性，是指它的（　　） A．质量小 B．密度小 C．重力小 D．体积小 【答案】B。 【解析】纳米气凝胶具有超轻特性，是指其密度小，相同体积的纳米气凝胶和其他物质相比，纳米气凝胶的质量小，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 3. 冬天气温在0℃以下时，裸露的自来水管常会被冻裂，这是由于（ ） A．气温降低后，水管的容积收缩，盛不下管内的水 B．水在4℃时密度最大，气温降低后管中水的体积反而膨胀 C．管中水结冰后不能流动，而相同质量的冰的体积比水的体积大 D．气温降低后，水管收缩受阻而产生的破坏作用 【答案】C. 【解析】冬天气温在0℃以下时，裸露的自来水管里面的水不能流动，自来水结冰时，因水结冰后质量不变，密度减小，所以体积会变大，导致水管被冰撑坏，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 4．如图所示是甲、乙两种物质的质量m与体积V的关系图像，由图像可知，甲、乙两种物质的密度ρ甲、ρ乙和水的密度ρ水之间的关系是（ ） A．ρ乙＞ρ水＞ρ甲 B．ρ乙＞ρ甲＞ρ水 C．ρ甲＞ρ水＝ρ乙 D．ρ水＝ρ甲＞ρ乙 【答案】D 【分析】本题是图像题，从甲、乙两物质的图像可以看出其质量和体积的关系，再由图像中的数据可计算出它们的密度值．然后比较即可得出结论． 【解析】从图像中我们可以看到：甲、乙两种物质的质量与体积比值都是一条直线，是正比例函数，因此质量与体积成正比。 由图中的数据 ρ甲== =1g/cm3=ρ水 ρ乙== =0.5g/cm3。 由计算可知，ρ水=ρ甲>ρ乙。故选D。 5. 如图，冰墩墩是2022年北京冬季奥运会的吉祥物。它将熊猫形象与富有超能量的冰晶外壳相结合，头部外壳造型取自冰雪运动头盔，装饰彩色光环，整体形象酷似航天员。若测得某个实心陶瓷冰墩墩纪念品质量为120g。（查阅资料已知：ρ陶瓷=2g/cm3，ρ玻璃=2.5g/cm3） （1）该“冰墩墩”所用陶瓷的体积为多少？ （2）若用玻璃打造一个实心的外形相同的“冰墩墩”纪念品，则玻璃冰墩墩的质量是多少？ 【答案】（1）60cm3；（2）150g 【解析】（1）根据密度公式知，该“冰墩墩”所用陶瓷的体积为 （2）实心玻璃冰墩墩的质量为 6．为了研究物质的某种物理属性，同学们找来大小不同的蜡块和大小不同的干松木做实验，得到的数据如表所示。 实验序号蜡块干松木体积V/cm3质量m/g体积V/cm3质量m/g①109105②20182010③30273015④40364020
（1）请在图中分别画出蜡块和干松木质量随体积变化的图像 。（要标明蜡块和干松木） （2）根据图像分析可知：同种物质的不同物体，质量与体积的比值是 （选填“相等”或“不相等”）的；不同物质的物体，质量与体积的比值一般是 （选填“相等”或“不相等”）的。 【答案】（1） 见解析；（2）相等，不相等。 【详解】（1）根据表格中的数据描点、连线作出蜡块和干松木的质量随体积变化的图像，如图所示： （2）根据图像分析可知 同种物质的不同物体，质量与体积的比值是相等的；不同物质的物体，质量与体积的比值一般是不相等的。
板书 设 计 6.2 密度 一、同种物质的质量与体积的关系 同种物质的质量与体积成正比，质量与体积的比值m/V是一个恒量。对于不同物质，这个比值一般不同，说明这个比值反映的是物质的某种特性。 二、密度 1. 定义：某种物质组成物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。 2. 公式：密度＝ ρ＝ 3. 密度是物质的一种特性。同种物质，密度不变；不同种物质，密度一般不同。 4. 单位：由质量和体积的单位组成的。 国际单位：kg/m3或kg·m-3 常用单位：g/cm3或g·cm-3 单位换算： 1 g/cm 3 =103 kg/m3 三、温度与密度 1. 密度与温度的关系：温度能够改变物质的密度。 2. 水的反常膨胀现象：水在4℃时密度最大；0 4℃的水是“热缩冷胀”。
课 堂 小 结 第2节 密度
作 业

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