资源简介

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6.4密度的应用 教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：深化对密度作为物质特性的理解，明确密度应用的核心依据是“同种物质密度一定，不同物质密度一般不同”；掌握密度公式的变形式m=ρV和V=m/ρ，能结合实际场景选择合适公式解决问题；建立“密度与生活、生产紧密关联”的认知，知道密度应用的实用价值。
2.科学思维：在“鉴别物质”“计算质量/体积”等应用中，培养“根据已知量选择公式、统一单位规范运算”的逻辑思维；通过分析密度与温度的关系，建立“物质特性受环境影响”的辩证思维；在复杂问题（如空心物体判断）中，提升“分步拆解、综合分析”的解题思维。
3.科学探究：参与“密度鉴别物质”“探究密度与温度关系”的互动实验，掌握“设计方案—收集数据—分析结论”的探究方法；在解决实际问题时，能主动查阅密度表、运用实验数据推导结论，培养数据应用和探究迁移能力。
4.科学态度与社会责任：结合密度在航空航天（材料选择）、环保（垃圾分类）等领域的应用，认识物理知识的社会价值；通过规范解题和尊重数据，养成严谨求实的科学态度；在小组合作解决问题中，培养沟通协作的团队意识和应用知识服务生活的责任意识。
二、教学重难点
1.教学重点
密度公式的灵活应用：熟练掌握ρ=m/V及变形式m=ρV、V=m/ρ，能根据实际问题选择对应公式，明确各物理量的单位及换算（1g/cm =1×10 kg/m ）。密度的核心应用场景：①鉴别物质：通过测量密度与密度表对比，判断物质种类；②计算不便于直接测量的质量：利用m=ρV计算大型物体（如石碑）质量；③计算不便于直接测量的体积：利用V=m/ρ计算不规则物体（如矿石）体积；④判断物体空心/实心：通过密度、质量、体积三者关系分析。密度与温度的关系：知道大多数物质“热胀冷缩”导致密度变化，理解水的反常膨胀（4℃时密度最大）及其应用。
2.教学难点
空心物体的判断：难以掌握“三种判断方法”（密度对比法、质量对比法、体积对比法）的逻辑，无法根据题目条件选择最优方法。复杂场景的单位换算：在含多个物理量的综合计算中（如用kg、m 计算后需换算成g、cm ），易混淆单位换算顺序与公式应用的关系。密度与温度关系的理解：对“热胀冷缩导致密度变化”的微观原因理解模糊，难以解释“冬天水管冻裂”等生活现象。实际问题的情境拆解：无法将“航空材料选择”“盐水选种”等实际场景转化为“密度应用”的物理模型，缺乏知识迁移能力。
三、教学环节设计
（一）情境导入：从“生活中的密度智慧”引发思考
展示三组生活场景图片：①珠宝店店员用仪器检测黄金项链纯度；②建筑工人根据混凝土密度计算用料；③农民用盐水筛选饱满的种子。开展互动提问：“珠宝店员为什么能通过检测判断黄金真假？建筑工人为什么要关注混凝土密度？农民用盐水选种的原理是什么？”学生自由发言后，教师追问：“这些场景都用到了密度的什么特性？密度除了这些应用，还有哪些用途？”通过生活中熟悉的场景，自然引出本节课主题——《密度的应用》，激发学生探究“密度如何服务生活”的兴趣。
（二）新课讲授：密度应用核心场景一——鉴别物质
1.鉴别依据：密度是物质的特性
回顾旧知：师生共同回忆“同种物质密度一定，不同物质密度一般不同”的特性。开展互动辨析：“一块铁和一块铝，体积相同，如何快速鉴别？”学生提出“用手掂量（比较质量）”“用磁铁吸”等方法，教师引导：“若体积不同，掂量法不准确，最可靠的方法是测量密度并与密度表对比。”明确鉴别物质的核心逻辑：测量物体的质量和体积，计算密度，与已知物质的密度对比，判断物质种类。
2.互动实验：鉴别“神秘金属块”
组织分组实验，师生互动完成：①实验任务：鉴别实验室提供的两块外观相似的金属块（一块铁块、一块锌块）。②实验器材：天平、量筒、水、细线。③实验步骤：a.用天平测金属块质量m；b.量筒排水法测体积V；c.计算密度ρ=m/V；d.查阅密度表（铁7.9×10 kg/m ，锌7.1×10 kg/m ），对比判断。④互动汇报：各小组展示测量数据和计算结果，教师点评“单位换算是否规范”“密度计算是否准确”，对测量误差较大的小组，共同分析原因（如天平未调平、量筒读数偏差）。
3.生活应用：密度鉴别在行业中的应用
播放短视频：①考古学家用密度鉴别文物材质；②海关人员用密度检测走私贵金属。开展互动讨论：“这些行业中，密度鉴别的优势是什么？”学生总结“精准、可靠、不破坏物体”后，教师补充：“密度鉴别还用于食品行业，如检测牛奶密度判断是否掺水，确保食品安全。”让学生体会密度应用的实用价值。
（三）新课讲授：密度应用核心场景二——计算不便直接测量的质量与体积
1.计算不便于直接测量的质量：m=ρV的应用
创设情境：“某建筑工地需要一块体积为20m 的大理石碑，采购时需计算其质量，以便安排运输。已知大理石密度为2.7×10 kg/m ，该石碑质量是多少？”开展互动解题：①明确已知量：ρ=2.7×10 kg/m ，V=20m ；②选择公式：m=ρV；③代入计算：m=2.7×10 kg/m ×20m =5.4×10 kg=54t；④互动强调：“计算时要统一单位，大型物体质量常用‘吨’作单位，需注意换算（1t=10 kg）。”
拓展互动：“若要计算一颗铁钉的质量，直接用天平测量误差较大，如何利用密度计算？”引导学生提出方案：“测100颗相同铁钉的总质量，计算单颗质量；或测单颗铁钉体积，用m=ρV计算。”培养灵活应用知识的能力。
2.计算不便于直接测量的体积：V=m/ρ的应用
实例分析：“一个质量为158g的铁球，已知铁的密度为7.9×10 kg/m ，计算该铁球的体积，判断能否放入容积为20cm 的盒子中。”互动解题：①统一单位：ρ=7.9g/cm （便于计算），m=158g；②选择公式：V=m/ρ；③代入计算：V=158g/7.9g/cm =20cm ；④得出结论：“刚好能放入盒子。”
生活互动：“如何计算一块不规则矿石的体积？”学生结合之前实验经验，回答“用排水法测体积，或测质量后用V=m/ρ计算”，教师补充：“对于大型矿石，排水法不现实，V=m/ρ是更实用的方法。”
（四）新课讲授：密度应用核心场景三——判断物体的空心与实心
1.三种判断方法：密度、质量、体积对比法
创设问题：“一个质量为237g、体积为50cm 的铝球，已知铝的密度为2.7g/cm ，该铝球是实心还是空心的？”开展互动探究，师生共同推导三种方法：①密度对比法：计算铝球实际密度ρ实=m/V=237g/50cm =4.74g/cm ，与铝的密度（2.7g/cm ）对比，ρ实>ρ铝，判断为空心（若ρ实=ρ铝则实心，ρ实<ρ铝也空心）；②质量对比法：假设铝球实心，计算实心质量m实=ρ铝V=2.7g/cm ×50cm =135g，与实际质量（237g）对比，m实V实际，判断为空心。
2.互动训练：选择最优判断方法
给出不同情境题目，学生分组选择最优方法解题：①情境1：已知物体质量和体积，判断空心——优先用密度对比法；②情境2：已知物体体积和物质密度，判断空心——优先用质量对比法；③情境3：已知物体质量和物质密度，判断空心——优先用体积对比法。互动点评：教师总结“根据已知量选择方法，减少计算量”的技巧，强化解题逻辑。
（五）新课讲授：密度与温度的关系——特性的变化规律
1.实验探究：温度对密度的影响
开展互动实验，师生共同观察：①实验操作：在烧杯中倒入适量水，插入温度计，加热烧杯，观察水温升高时，水中悬浮的小蜡块的运动情况（蜡块密度略大于水，加热后水密度变小，蜡块下沉）。②现象分析：水温升高，水的体积膨胀，质量不变，根据ρ=m/V，密度变小，导致蜡块下沉。③归纳结论：大多数物质温度升高时体积膨胀，密度变小；温度降低时体积收缩，密度变大，即“热胀冷缩”影响密度。
2.特殊案例：水的反常膨胀
展示水的密度随温度变化曲线，开展互动分析：“水在0℃-4℃时，温度升高，密度反而变大；4℃时密度最大；4℃以上，温度升高，密度变小。这一特性有什么意义？”学生讨论后，教师补充：“冬天湖面结冰时，冰浮在水面，水下4℃的水密度最大，沉在底部，为水生生物提供生存环境，避免水体完全结冰。”结合生活实例，让学生理解反常膨胀的实用价值。
3.生活应用：密度与温度的关联场景
互动列举：“生活中哪些现象与密度随温度变化有关？”学生提出“夏天自行车轮胎不能充太满气（温度升高，气体密度变小，体积膨胀易爆胎）”“热气球升空（加热空气，空气密度变小，浮力大于重力）”等实例，教师点评并补充“冬天水管冻裂（水结冰体积膨胀，密度变小）”，强化“密度与温度的应用关联”。
（六）规律应用：综合场景下的密度问题解决
创设综合情境：“某工厂生产的铝合金零件，其密度标准为2.7×10 kg/m 。现有一个零件，质量为81g，体积为35cm 。请回答：（1）该零件的实际密度是多少？（2）与标准密度对比，该零件是空心还是实心？（3）若为空心，空心部分的体积是多少？”
组织小组合作解题，师生互动点评：①步骤1：计算实际密度ρ实=81g/35cm ≈2.31g/cm =2.31×10 kg/m ；②步骤2：与标准密度（2.7g/cm ）对比，ρ实<ρ标准，判断为空心；③步骤3：计算实心体积V实=m/ρ标准=81g/2.7g/cm =30cm ，空心体积V空=V实际-V实=35cm -30cm =5cm 。教师强调“分步解题、统一单位”的规范，培养综合分析能力。
四、重点知识归纳概括
1.核心公式与应用场景
基本公式：ρ=m/V（密度=质量/体积），适用于计算物质密度，判断物质种类。变形式1：m=ρV（质量=密度×体积），适用于计算不便于直接测量的质量（如大型物体、微小物体）。变形式2：V=m/ρ（体积=质量/密度），适用于计算不便于直接测量的体积（如不规则物体、大型矿石）。单位换算：1g/cm =1×10 kg/m ，计算时需统一单位（推荐g与cm 搭配，kg与m 搭配）。
2.密度应用四大核心场景
鉴别物质：测量ρ→查密度表→对比判断（注意：不同物质密度可能相同，如煤油和酒精均为0.8×10 kg/m ，需结合其他特性辅助判断）。计算质量：已知ρ和V→用m=ρV（如计算石碑、钢材质量）。计算体积：已知ρ和m→用V=m/ρ（如计算矿石、金属块体积）。判断空心/实心：三种方法——密度对比（ρ实与ρ物对比）、质量对比（m实与m物对比）、体积对比（V实与V物对比），优先选择与已知量匹配的方法。
3.密度与温度的关系
普遍规律：大多数物质热胀冷缩，温度升高→体积变大→密度变小；温度降低→体积变小→密度变大（气体密度受温度影响最明显，液体次之，固体最不明显）。特殊规律：水的反常膨胀，0℃-4℃温度升高→密度变大，4℃时密度最大（1.0×10 kg/m ），4℃以上遵循普遍规律。应用：热气球升空、冬天水管防冻、湖面结冰保护水生生物等。
4.易错点与解题技巧
易错点1：公式记忆混淆，纠正：明确“谁是比值定义量”，密度是质量与体积的比值，与质量、体积无关，公式仅为计算式。易错点2：单位换算错误，技巧：牢记1g/cm =1×10 kg/m ，计算前将质量单位换算为g或kg，体积单位对应换算为cm 或m 。易错点3：空心物体判断方法选择不当，技巧：根据已知量选择方法，已知质量和体积优先用密度对比法，已知体积和密度优先用质量对比法。易错点4：忽略温度对密度的影响，纠正：涉及气体、水的密度问题时，需考虑温度因素（如热气球加热空气）。解题技巧：解决密度问题时，先列出已知量和待求量，明确公式，统一单位，分步计算，最后验证结果合理性。
五、教学总结及反思
1.教学总结
本节课以“密度的应用”为核心，从生活场景切入，系统梳理了密度在鉴别物质、计算质量体积、判断空心实心等核心场景的应用，同时探究了密度与温度的关系。通过互动实验、分组解题、情境探究等活动，让学生掌握了密度公式及变形式的灵活应用，理解了“密度作为物质特性”的应用本质。教学中注重“从理论到实践”的迁移，结合考古、建筑、环保等领域的实例，让学生体会物理知识的实用价值，落实了核心素养目标。
2.教学反思
（1）成功之处：采用“情境导入—场景探究—综合应用”的教学模式，符合八年级学生“从具象到抽象”的认知规律；“鉴别神秘金属块”“判断铝球空心实心”等互动活动，将抽象公式应用转化为具体任务，激发了学生的参与度；在密度与温度的教学中，通过实验观察和生活实例分析，突破了“反常膨胀”这一难点；注重解题规范的指导，通过分步演示和小组点评，强化了“单位统一、公式规范”的意识。
（2）改进方向：部分学生在空心物体判断的“体积对比法”中，难以理解“实心体积与实际体积的差异”，后续教学可通过“实物模型”（如空心铝球内部结构）直观展示，帮助学生建立空间概念；对于“密度与温度的微观解释”，仅靠实验现象分析不够深入，可补充“分子运动与体积变化”的简要说明，让学生理解密度变化的本质；在综合应用环节，可增加“跨学科场景”（如结合生物学科的水生生物保护，解释水的反常膨胀），提升知识迁移能力。
（3）教学启示：密度的应用是连接“理论知识”与“生活实践”的桥梁，教学中应充分利用生活资源，让学生在“解决实际问题”中掌握知识，而非机械记忆公式；要关注学生的解题思维过程，通过“错题分析”“方法对比”，帮助学生形成科学的解题逻辑；同时要强调物理知识的社会价值，让学生体会“物理有用、物理有趣”，提升学习积极性。
六、课堂练习
1.关于密度的应用，下列说法中正确的是（）
A.密度越大的物质，质量一定越大
B.利用密度可以鉴别物质，因此不同物质的密度一定不同
C.用密度公式计算出的物质密度，一定等于该物质的真实密度
D.计算大型物体的质量时，可利用m=ρV，通过测量体积和查密度表完成
2.一个质量为54g的铝块，体积为25cm ，已知铝的密度为2.7g/cm ，该铝块是实心还是空心的？若为空心，空心部分的体积是（）
A.实心，0cm B.空心，5cm C.空心，10cm D.空心，15cm
3.关于密度与温度的关系，下列说法中正确的是（）
A.所有物质的密度都随温度升高而减小
B.水在4℃时密度最大，是因为4℃时水分子运动最剧烈
C.冬天水管冻裂，是因为水结冰后体积膨胀，密度变小
D.热气球升空，是因为加热后气球内空气密度变大，浮力大于重力
4.完成下列填空：（1）密度的公式是________，其变形式为________和________。（2）已知某物质的密度为0.8×10 kg/m ，合________g/cm ，它可能是________（填物质名称，参考密度表）。（3）一块体积为30cm 的铁块，质量为237g，则铁块的密度为________g/cm ，若将其切去一半，剩余部分的密度为________kg/m 。（4）体积为1m 的水，质量为________kg，当水温度升高到4℃时，质量________（选填“变大”“变小”或“不变”），密度________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
5.某同学用天平和量筒测量一块矿石的密度，实验数据如下：①用天平测得矿石的质量为156g；②向量筒中倒入50mL水，将矿石用细线系好放入量筒中，水面上升到80mL处。求：（1）矿石的体积是多少？（2）矿石的密度是多少？（3）查阅密度表，该矿石可能是什么物质（参考密度表：铁7.9g/cm ，铜8.9g/cm ，铅11.3g/cm ，锌7.1g/cm ）？（4）若该矿石是实心的，用相同材质制作一个体积为200cm 的物体，其质量是多少？
6.一个空瓶的质量为100g，装满水后瓶和水的总质量为600g；若用该空瓶装满某种液体，瓶和液体的总质量为500g。求：（1）空瓶的容积是多少？（2）这种液体的密度是多少？（3）将该液体倒入水中，会浮在水面上还是沉入水底？为什么？（4）若将这种液体与水按1:1的体积混合，混合液体的密度是多少（假设混合后体积不变）？
七、练习答案及解析
1.答案：D解析：A错误，质量由密度和体积共同决定，密度大但体积小时质量可能小；B错误，不同物质密度可能相同（如煤油和酒精）；C错误，测量存在误差，计算出的密度是测量值，不一定等于真实密度；D正确，大型物体质量难以直接测量，用m=ρV计算是常用方法。故选D。
2.答案：B解析：①计算铝块实际密度ρ实=54g/25cm =2.16g/cm ，小于铝的密度（2.7g/cm ），判断为空心；②计算实心体积V实=m/ρ铝=54g/2.7g/cm =20cm ；③空心体积V空=25cm -20cm =5cm 。故选B。
3.答案：C解析：A错误，水在0℃-4℃时温度升高密度变大，不符合“所有物质”；B错误，水在4℃时密度最大是因为分子排列最紧密，而非运动最剧烈；C正确，水结冰后体积膨胀，密度变小，导致水管冻裂；D错误，热气球升空是因为加热后空气密度变小，浮力大于重力。故选C。
4.答案：（1）ρ=m/V；m=ρV；V=m/ρ（2）0.8；酒精（或煤油）（3）7.9；7.9×10 （4）1000；不变；变大解析：（2）0.8×10 kg/m =0.8g/cm ，对应酒精或煤油；（3）铁块密度=237g/30cm =7.9g/cm ，切去一半密度不变，换算为7.9×10 kg/m ；（4）1m 水质量m=1.0×10 kg/m ×1m =1000kg，质量不随温度变化，4℃时水密度最大。
5.答案：（1）矿石体积V=80mL-50mL=30cm ；（2）矿石密度ρ=156g/30cm =5.2g/cm ；（3）该密度与参考密度表中物质均不完全一致，可能是含多种杂质的混合矿石，或题目数据简化，最接近锌（7.1g/cm ）但存在误差，需结合实际情况判断；（4）物体质量m=ρV=5.2g/cm ×200cm =1040g。解析：（1）量筒读数差为物体体积；（2）代入密度公式计算；（3）密度表对比时需考虑实验误差；（4）用密度公式变形式计算质量。
6.答案：（1）水的质量m水=600g-100g=500g，水的密度ρ水=1g/cm ，空瓶容积V=V水=m水/ρ水=500g/1g/cm =500cm ；（2）液体质量m液=500g-100g=400g，液体体积V液=V=500cm ，液体密度ρ液=400g/500cm =0.8g/cm ；（3）浮在水面上，因为液体密度（0.8g/cm ）小于水的密度（1g/cm ），根据物体的浮沉条件，密度小的物体浮在密度大的液体表面；（4）设混合时液体和水的体积均为V，则混合液体总质量m总=ρ液V+ρ水V=0.8g/cm ×V+1g/cm ×V=1.8g/cm ×V，总体积V总=2V，混合密度ρ混=m总/V总=1.8g/cm ×V/(2V)=0.9g/cm 。解析：（1）利用水的质量和密度计算空瓶容积；（2）用差值法计算液体质量，结合容积计算密度；（3）根据密度大小判断浮沉；（4）利用“总质量/总体积”计算混合密度，注意体积不变的条件。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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