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第六章 跨学科实践——材料与社会发展
【解读】试题常结合实例，以新技术、新研究为情境，让学生了解一些新材料的特点及其应用，体会与展望新材料技术的研发与应用对社会发展的影响.
典例4 气凝胶是世界上最轻的固体，它的密度仅为 3 mg/cm3(空气的密度为1.29 kg/m3).由于气凝胶中80％以上是空气，所以它有超高的吸附力和非常好的吸油、隔热效果.在隔热效果上，一寸厚的气凝胶相当于20～30块普通玻璃，把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰丝毫无损.气凝胶看似脆弱不堪，但其实非常坚固耐用，它最高能承受1 400 ℃的高温.气凝胶比同体积的普通海绵轻得多，将它压缩80％后仍可恢复原状.因为它耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时穿的鞋子都是用气凝胶制成的.
(1)气凝胶是世界上最轻的固体，是指它的 (选填“质量”或“密度”)小；把这种材料放在玫瑰与火焰之间，玫瑰丝毫无损，说明了它的 (填字母).
A.密度小 B.吸收性好
C.隔热性好 D.弹性好
(2)气凝胶的密度比空气的密度 (选填“大”或“小”).
(3)在下列气凝胶的实际应用中，不可能实现的是 (填字母).
A.清洗厨房的油烟机 B.吸除冰箱内的异味
C.做打桩机的重锤 D.做电影场景中倒塌的“墙壁”
(4)有人做过实验：在一个金属块上涂上8 mm厚的气凝胶，结果在1 kg的炸药爆炸后，气凝胶毫发无损.若此金属块的表面积为5 m2，则覆盖在金属块上的气凝胶的质量为 g.
变式4　[物理学与社会发展]如图所示，杭州亚运会的棒球馆顶部采用新型材料——PTFE膜覆盖，在极大程度减轻场馆顶部质量的同时又能保证自然采光，且能承受高温，不易变形.说明这种新型材料 (　 　)
A.密度大 B.透光性差 C.韧性差 D.耐高温
@慧化亮人
1.(2024·珠海期末)密度知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的说法正确的是 (　 　)
A.一个纯铜制作的球，计算出球的密度小于铜的密度，说明该球是空心的
B.能装下1 kg水的瓶子，一定能装下1 kg的煤油(已知煤油密度比水小)
C.为了减小质量，比赛用自行车采用强度高、密度大的材料制造
D.火灾时采取弯腰或匍匐姿势撤离，是因为有毒气体的密度大于空气的密度
2.[科学思维]a、b是两个由同种材料制成的金属球，它们的质量分别为60 g和128 g，体积分别为12 cm3和16 cm3.在这两个金属球中，如果只有一个是实心的，那么(　 　)
A.a是实心球，金属的密度是8 g/cm3
B.a是实心球，金属的密度是5 g/cm3
C.b是实心球，金属的密度是8 g/cm3
D.b是实心球，金属的密度是5 g/cm3
3.[科学思维](2024·佛山期末)如图所示，某品牌骑行自行车使用碳纤维材料制作车架，该材料轻、刚性好、冲击吸收性好，制作的车架的质量只有1.6×103 g.已知一小块碳纤维材料的质量为32 g，体积为20 cm3.
(1)求碳纤维材料的密度；
(2)求制作车架的碳纤维体积；
(3)若用密度为7.9 g/cm3的锰钢材料制作同一款自行车车架，则其与碳纤维材料的自行车车架的质量相差多少？
4.(回归教材)建筑工地需要400 m3的沙石，为了估测沙石的密度，用一只质量为4 kg的空桶(如图所示)平平装满一桶沙石，放在磅秤上，读出它的质量为56 kg，再用这只桶装满一桶水，再放在磅秤上，读出它的质量为24 kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.问：
(1)桶的容积是多少？
(2)沙石的密度是多少？
(3)若用一辆载重4 t的卡车将沙石运送到工地，至少要运多少车？第六章 跨学科实践——材料与社会发展
【解读】试题常结合实例，以新技术、新研究为情境，让学生了解一些新材料的特点及其应用，体会与展望新材料技术的研发与应用对社会发展的影响.
典例4 气凝胶是世界上最轻的固体，它的密度仅为 3 mg/cm3(空气的密度为1.29 kg/m3).由于气凝胶中80％以上是空气，所以它有超高的吸附力和非常好的吸油、隔热效果.在隔热效果上，一寸厚的气凝胶相当于20～30块普通玻璃，把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰丝毫无损.气凝胶看似脆弱不堪，但其实非常坚固耐用，它最高能承受1 400 ℃的高温.气凝胶比同体积的普通海绵轻得多，将它压缩80％后仍可恢复原状.因为它耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时穿的鞋子都是用气凝胶制成的.
(1)气凝胶是世界上最轻的固体，是指它的　密度　(选填“质量”或“密度”)小；把这种材料放在玫瑰与火焰之间，玫瑰丝毫无损，说明了它的　C　(填字母).
A.密度小 B.吸收性好
C.隔热性好 D.弹性好
(2)气凝胶的密度比空气的密度　大　(选填“大”或“小”).
(3)在下列气凝胶的实际应用中，不可能实现的是　C　(填字母).
A.清洗厨房的油烟机 B.吸除冰箱内的异味
C.做打桩机的重锤 D.做电影场景中倒塌的“墙壁”
(4)有人做过实验：在一个金属块上涂上8 mm厚的气凝胶，结果在1 kg的炸药爆炸后，气凝胶毫发无损.若此金属块的表面积为5 m2，则覆盖在金属块上的气凝胶的质量为　120　g.
变式4　[物理学与社会发展]如图所示，杭州亚运会的棒球馆顶部采用新型材料——PTFE膜覆盖，在极大程度减轻场馆顶部质量的同时又能保证自然采光，且能承受高温，不易变形.说明这种新型材料 (　D　)
A.密度大 B.透光性差 C.韧性差 D.耐高温
@慧化亮人
1.(2024·珠海期末)密度知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的说法正确的是 (　A　)
A.一个纯铜制作的球，计算出球的密度小于铜的密度，说明该球是空心的
B.能装下1 kg水的瓶子，一定能装下1 kg的煤油(已知煤油密度比水小)
C.为了减小质量，比赛用自行车采用强度高、密度大的材料制造
D.火灾时采取弯腰或匍匐姿势撤离，是因为有毒气体的密度大于空气的密度
2.[科学思维]a、b是两个由同种材料制成的金属球，它们的质量分别为60 g和128 g，体积分别为12 cm3和16 cm3.在这两个金属球中，如果只有一个是实心的，那么(　C　)
A.a是实心球，金属的密度是8 g/cm3
B.a是实心球，金属的密度是5 g/cm3
C.b是实心球，金属的密度是8 g/cm3
D.b是实心球，金属的密度是5 g/cm3
3.[科学思维](2024·佛山期末)如图所示，某品牌骑行自行车使用碳纤维材料制作车架，该材料轻、刚性好、冲击吸收性好，制作的车架的质量只有1.6×103 g.已知一小块碳纤维材料的质量为32 g，体积为20 cm3.
(1)求碳纤维材料的密度；
(2)求制作车架的碳纤维体积；
(3)若用密度为7.9 g/cm3的锰钢材料制作同一款自行车车架，则其与碳纤维材料的自行车车架的质量相差多少？
解：(1)碳纤维材料的密度ρ碳纤维＝＝＝1.6 g/cm3
(2)已知碳纤维自行车车架的质量m'＝1.6×103 g，车架的体积V'＝＝＝1 000 cm3
(3)已知车架体积不变，则锰钢材料车架的质量m″＝ρ锰钢V'＝7.9 g/cm3×1 000 cm3＝7 900 g
质量相差Δm＝m″－m'＝7 900 g－1.6×103 g＝6 300 g
答：(1)碳纤维材料的密度为1.6 g/cm3；(2)制作车架的碳纤维体积为1 000 cm3；(3)其与碳纤维材料的自行车车架的质量相差6 300 g.
4.(回归教材)建筑工地需要400 m3的沙石，为了估测沙石的密度，用一只质量为4 kg的空桶(如图所示)平平装满一桶沙石，放在磅秤上，读出它的质量为56 kg，再用这只桶装满一桶水，再放在磅秤上，读出它的质量为24 kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.问：
(1)桶的容积是多少？
(2)沙石的密度是多少？
(3)若用一辆载重4 t的卡车将沙石运送到工地，至少要运多少车？
解：(1)桶中水的质量m水＝24 kg－4 kg＝20 kg，水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3
由ρ＝可得，桶的容积V＝V水＝＝＝2×10－2 m3
(2)桶中沙石的体积V0＝V＝2×10－2 m3，桶中的沙石的质量m0＝56 kg－4 kg＝52 kg
沙石的密度ρ＝＝＝2.6×103 kg/m3
(3)由ρ＝可得，所需沙石的总质量m总＝ρV总＝2.6×103 kg/m3×400 m3＝1.04×106 kg
若用一辆载重4 t的卡车将沙石运送到工地，假设运n车，那么n＝＝＝260
答：(1)桶的容积是2×10－2 m3；(2)沙石的密度是2.6×103 kg/m3；(3)一辆载重4 t的卡车将沙石运送到工地，至少要运260车.

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