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第六章 质量与密度
第2节 密 度
学习目标
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。
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
一、创设情景，引入新课
用纸包着的相同体积的香皂、萝卜、轻质木块、海绵，不打开包装纸，你有什么办法将它们鉴定出来？
实心铝圆柱体
实心钢圆柱体
二、物质的质量与体积的关系
【提出问题】
（1）二个烧杯分别装有酒精和油，你如何把它们区分开
（2）有形状和体积都相同的三个金属圆柱体，分别是铜、铝和铁。你如何区分开来？
日常生活中人们可以根据物质的颜色、气味、软硬程度等性质可以分辨不同的物质，是利用了物质的某些性质。
自然界是由各种各样的物质组成的，不同物质有不同的特性。
（3）两块用纸套包裹的体积相等的铜块、铝块，怎么区分它们？
（4）两块用纸套包裹的质量相等的铜块、铝块，怎么区分它们？
（5）两块用纸套包裹的体积、质量都不相等的铜块、铝块，怎么区分它们？
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。
【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……
【设计实验】
（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。
①比较不同的铝块，他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，他们的质量跟体积有什么关系？不同的铁块有什么相同点？
4）实验器材
天平、砝码、体积不同的铝块和铁块、刻度尺。
【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）测量铝块（铁块）的边长，计算他们的体积，记入表格。
（4）实验数据。
【分析论证 】
（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、铜块质量与体积的比值，可得出：
物质相同，质量跟体积的比值m/V相同；物质不同，质量跟体积的比值m/V不同。即：质量跟体积的比值m/V与物质的种类有关。
2.7
7.9
（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
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 ，质量与体积的比值m/V是一个 。对于不同物质，这个比值一般 ，说明这个比值反映的是物质的某种特性。
通过比较质量跟体积的比值可以 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 。
【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。
正比
恒量
不同
分辨
密度
视频演示——《探究“同种物质的质量与体积的关系”》
三、密 度
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 。通常用 表示。
分析实验结论：
同种物质的质量与体积成 ，即同种物质的质量与体积的比值是一个 的值。
对于不同物质，这个比值一般 ，说明这个比值反映的是物质的某种 。在物理学中，用密度表示物质的这种 。
密度
ρ
正比
确定
不同
特性
特性
2. 密度的公式
变形公式 m= ρV V=m/ρ
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.
4. 对密度公式 ρ=m/V 的理解
（1）密度是物质的一种 ，同种物质在一定状态下，密度是一个 ，与质量、体积 。不能认为与质量成 ，与体积成 。
（2）同种物质组成的物体，其质量与体积成 。 即
（3）不同物质组成的物体，在体积相同时，其质量与密度成 。
即
特性
定值
无关
正比
m1/m2=V1/V2
m1/m2=ρ1/ρ2
反比
正比
正比
（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 V1/V2=ρ2/ρ1
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
（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，密度也会有所变化。
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。
四、 温度与密度
1. 物质密度与温度的关系
（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
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？
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。
2. 水的反常膨胀现象
（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。分析图象，回答以下问题：
①图象中AB段反映的物理规律是：
。
水温低于4℃时，水温升高，体积减小
② BC段反映的物理规律是：
。
水温高于4℃时，水温升高，体积增大
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。
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。
视频演示——《温度对密度的影响》
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。
课堂总结
密度
├── 物质的质量与体积的关系
│ ├── 同种物质，质量与体积成正比，m/V 是一定的
│ └── 不同物质组成的物体，m/V 一般是不同的
├── 密度
│ ├── 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。
│ ├── 密度是物质的一种特性
│ ├── 公式：ρ=m/V
│ └── 单位：kg/m 、g/cm 1g/cm =1.0×10 kg/m
└── 温度与密度
├── 密度与温度的关系：温度能够改变物质的密度
└── 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”
课堂练习：
1.金属锇是迄今人们发现的地球上密度最大的金属。225.9g 金属锇的体积为10 cm3，它的密度是多少 中子星的密度可达2×1018kg/m3，中子星的密度约为金属锇的多少倍
解：金属锇的密度为：
ρ锇=m锇/V锇=225.9g/10cm3=22.59g/cm3
=
=
8.85×1013
中子星的密度
ρ中=2×1018kg/m3=2×1015g/cm3
中子星的密度与金属锇的密度之比：
2.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
A
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
C
4.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。
（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。
解：（1）根据描点法可得到如右图所示.
（2）体积相同的不同物质的质量一般 不 同，而同一物质质量与体积比值相同，不同物质质量与体积的比值不同，在物理学上密度通常用来表示物质的固有属性。
千淘万漉虽辛苦，
吹尽狂沙始到金！
Thanks!
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