资源简介

人教版 · 八年级上册
教学设计
授课教师：______________　　执教班级：______________　　课时：1 课时（45 分钟）
1. 知道密度与温度的关系：一般物体受热膨胀、密度变小，其中气体最明显；能用密度变化解释风的形成。
2. 了解水的反常膨胀：4 ℃ 时水的密度最大，能解释冬天湖面结冰而水下保持约 4 ℃ 的现象。
3. 会用 ρ=m/V 及其变形 m=ρV、V=m/ρ 解决“由体积求质量、由质量求体积”的简单实际问题，会用密度鉴别物质、判断物体是否空心，并知道密度在选材（如航空轻质合金）中的应用。
4. 在“观察现象—分析密度变化—定量应用—解释生活实例”中体会物理知识的实用价值，增强用物理眼光看世界的意识。
项目 具体内容
教学重点 密度公式及其变形的实际应用；用密度鉴别物质；密度与温度的关系。
教学难点 风的形成（冷热空气密度差导致对流）；水的反常膨胀及“4 ℃ 密度最大”；混合密度与空心判断。
器材 数量与规格 课前准备 操作要点 备用方案
酒精灯、小风车（或轻质纸条）、铁架台 1 套/演示 酒精灯由教师操作，提醒学生远离火焰 演示热空气上升带动风车转动 用热吹风机替代酒精灯
两个相同烧杯（冷热水）、红墨水 1 套/组 热水约 60 ℃、冷水常温，红墨水各滴 2 滴 观察冷热对流 用温/凉水分替代
密度表（印发）、戒指模型、铝块铁块 1 份/组 密度表含常见金属，戒指注明“待鉴别” 密度鉴别与选材 —
气球、打气筒 1 个/组 演示气体受热膨胀，注意不吹爆 感受气体密度随温度显著变化 用塑料袋替代
一、体验引入：暖气片为什么装在窗户下方（5 分钟）
角色 课堂活动
教师活动 指着教室暖气片问：“它为什么装在房间下方而不是上方？”引导学生想到“热空气会往上跑”。 再问：“空气受热后为什么会往上跑？它的轻重变了吗？”引出密度随温度变化的主题。
学生活动 观察并回答“热空气往上走”。 猜想：空气受热后变“轻”（密度变小）才上升。
二、密度与温度（12 分钟）
表1　气体受热密度变小上升，冷热不均形成风
现象 成因
热空气上升 气体受热膨胀、密度变小，向上流动
风的形成 近地面冷热不均→空气密度差→空气流动形成风
孔明灯、热气球 加热内部空气使密度变小，受空气浮力上升
暖气片装在下方 热空气上升、冷空气下降形成对流，取暖更均匀
角色 课堂活动
教师活动 演示：酒精灯加热小风车下方空气，风车转动，说明空气受热膨胀、体积变大、密度变小而上升。结合表1 强调气体热胀冷缩最明显。 【分组观察·分步操作】(1) 两烧杯分别装冷水和滴了红墨水的热水；(2) 把热水杯轻轻放到冷水杯旁，观察红色热水如何向上、冷水如何向下流动；(3) 描述这一“对流”过程。 类比风的形成：近地面受热不均→空气密度差→密度小的热空气上升、冷空气补充→形成风。举海风、陆风、孔明灯例子。
学生活动 观察风车转动与红墨水对流，记录“热升冷降”的规律。 用一句话解释风的形成，并把“气体密度随温度变化最明显”记在笔记本。
三、水的反常膨胀与冬天湖泊（9 分钟）
表2　水的反常膨胀与密度在生活中的应用
项目 要点
公式变形应用 ρ=m/V → m=ρV（由体积求质量）、V=m/ρ（由质量求体积）；代入前先统一单位
水的反常膨胀 4 ℃ 时水的密度最大；0~4 ℃ 反常（冷胀热缩）
冬天湖泊 表面结冰、底层保持约 4 ℃，鱼虾得以过冬
密度鉴别物质 测出物体密度，对照密度表判断它是什么物质
合理选用材料 航空用密度小的铝锂合金；制造重锤用密度大的金属
角色 课堂活动
教师活动 讲水的反常膨胀：一般物质热胀冷缩，但水在 0~4 ℃ 反常——4 ℃ 时密度最大，0~4 ℃ 反而冷胀热缩。 结合表2 解释冬天湖泊：表面冷水先结冰（密度小浮在上），底层水约 4 ℃ 密度最大沉在下，使鱼虾能过冬；若水像一般物质那样“冷则更密”，湖会从上到下冻实，生物难存活。 追问：“为什么冬天水管容易冻裂？”（水结冰体积膨胀）引导学生用密度变小、体积变大解释。
学生活动 在笔记本画出“4 ℃ 密度最大”的示意图，复述冬天湖泊不冻实的原因。 解释水管冻裂，并说明这跟水的反常膨胀有关。
四、密度的典型应用：计算、鉴别与选材（12 分钟）
角色 课堂活动
教师活动 【公式变形·分步应用】板书 ρ=m/V 的两个变形：m=ρV（由体积求质量）、V=m/ρ（由质量求体积）。示范例：一间教室长 9 m、宽 6 m、高 3 m，空气密度约 1.29 千克每立方米，求教室内空气的质量——(1) 算体积 V=9×6×3=162 立方米；(2) 代入 m=ρV=1.29×162≈209 kg；(3) 提醒单位统一（长度用 m、密度用 千克每立方米）。 再示范反向应用：一块体积不便测量的铝制零件，称得质量 540 g，查表 ρ铝=2.7 克每立方厘米，由 V=m/ρ=.7=200 立方厘米 求出体积；请一名学生板演并说明每一步用了哪个量。 演示鉴别：给出一枚“戒指模型”，让学生设计“测密度对照密度表判断是金还是镀金”的方案（测 m、用排水法测 V、算 ρ、查表）；再讲选材：航空用密度小的铝锂合金减轻重量，制造重锤用密度大的金属，通过“比较密度或比较同质量体积”判断物体是否空心。 订正易错点：密度是特性但会随状态、温度改变（如冰与水），不能脱离条件说“密度永远不变”；代入公式前先统一单位；混合体密度介于组成物质之间。
学生活动 在笔记本上跟做“教室空气质量”与“铝件体积”两题，写出每一步所用的公式与单位，同桌互查单位是否统一。 口头设计戒指鉴别方案，并对照密度表说出判断逻辑；举出一个“靠密度选材”的例子，整理本节主线：公式变形应用→鉴别与选材→温度影响。
五、典例精讲与检测（7 分钟）
角色 课堂活动
教师活动 讲评课堂练习第 1、2 题：第 1 题让学生说清“风的形成与密度差的关系”；第 2 题板演 m=ρV 的计算并互查单位是否统一。 布置三道检测题（见课堂练习），提醒答题要结合“公式变形、密度随温度/状态变化”；最后布置分层作业。
学生活动 独立完成典例与检测，同桌互讲“为什么 4 ℃ 的水密度最大对生物重要”，并互查计算题的单位。 用一句话概括：ρ=m/V 可变形求质量和体积，密度可鉴别物质与选材；密度随温度变（气体最明显），水 4 ℃ 密度最大。
1. 冬天，室外的自来水管容易被冻裂，主要原因是（ ）
A．水结冰体积膨胀、密度变小
B．水结冰质量变大
C．水管受热膨胀
D．水变成气体
【答案】A
【解析】水结冰时质量不变、体积膨胀（密度变小），撑裂水管，故 A 对；结冰质量不变（B 错）。
2. 风的形成与下列哪一因素有关（ ）
A．各地空气密度不同
B．各地温度相同
C．地球自转
D．月亮引力
【答案】A
【解析】近地面冷热不均使空气密度不同，密度小的热空气上升、冷空气补充形成风，故 A 对。
3. 关于水的反常膨胀，下列说法正确的是（ ）
A．水总是热胀冷缩
B．4 ℃ 时水的密度最大
C．0 ℃ 的水密度最大
D．水结冰密度变大
【答案】B
【解析】水在 0~4 ℃ 反常，4 ℃ 时密度最大，故 B 对；结冰密度变小（D 错）。
4. 航空工业选用铝锂合金制造飞机部件，主要是利用它（ ）
A．密度小
B．密度大
C．熔点高
D．导电好
【答案】A
【解析】铝锂合金密度小，可在保证强度下减轻飞机质量，故 A 对。
5. 一间教室长 9 m、宽 6 m、高 3 m，空气密度约 1.29 千克每立方米，教室内空气的质量约为（ ）
A．约 21 kg
B．约 209 kg
C．约 2090 kg
D．约 2.09 kg
【答案】B
【解析】教室容积 V=9 m×6 m×3 m=162 立方米；由 ρ=m/V 得 m=ρV=1.29 千克每立方米×162 立方米≈209 kg，故 B 对。计算前须统一单位（长度用 m、密度用 千克每立方米）。
第4节 密度的应用
一、公式变形的应用：ρ=m/V → m=ρV（由体积求质量）、V=m/ρ（由质量求体积）；代入前先统一单位
二、鉴别物质：测 ρ 对照密度表；判断空心；选材：航空用低密度合金、重锤用高密度金属
三、密度与温度：受热膨胀、密度变小；气体最明显；冷热不均形成风
四、水的反常膨胀：4 ℃ 密度最大；冬天湖底约 4 ℃，生物能过冬
五、注意：密度随状态、温度变；混合体密度介于组成物质之间
A 层（基础巩固）：基础巩固：默写 ρ=m/V 及两个变形公式；把课堂记录表（红墨水对流、冬天湖泊、教室空气质量、铝件体积）四处补全；写出风的形成原因。
B 层（能力提升）：能力提升：一块长方体铝块长 10 cm、宽 5 cm、厚 2 cm，查表 ρ铝=2.7 克每立方厘米，用 m=ρV 求它的质量；再设计一个“用密度判断铝球是否空心”的方案，说明判断依据。
C 层（拓展探究）：拓展探究：写 100 字说明“为什么航空工业偏爱铝锂合金等低密度材料”，并指出若在月球上用密度选材，思路会变吗、为什么。

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