6.1 物质的密度（教学课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（沪科版·五四学制·上海2024）

第六章 密度与压强 八年级下册 •沪教版 五四•学制 大型客机是重要的现代交通工具，C919 大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机，彰显我国工业技术的整体水平。飞机的研制涉及材料的密度和流体的压强等问题。本章我们将学习密度和压强的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解液体压强和大气压强，理解密度和压强等基本概念，知道流体压强与流速的关系；学会测量固体和液体密度的基本方法；经历探究影响液体压强因素的过程；了解密度与压强知识在日常生活中的具体应用；初步建立物质观念。 导入新课 第1节 物质的密度 图所示是各种规格的矿泉水，显然，相同体积的水质量相同，瓶中所装水的体积越大，这瓶水的质量就越大。 但是，相同体积的水和食用油的质量并不相同，这是为什么呢？ 物体的质量与体积的关系 01 密度 02 密度在生活中的应用 03 课堂总结 04 提升训练 05 第1节 物质的密度 物体的质量与体积的关系 01 第1节 物质的密度 一、物体的质量与体积的关系 【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？ 一、物体的质量与体积的关系 （4）实验器材 天平、砝码、体积不同的铝块和铁块、刻度尺。 刻度尺 A B C 三个体积 不等的铝块 D E F 三个体积 不等的铁块 一、物体的质量与体积的关系 【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。 物质 铝块 m/g V/cm3 铝 A 27 10 B 54 20 C 81 30 物质 铁块 m/g V/cm3 铁 D 79 10 E 158 20 F 237 30 一、物体的质量与体积的关系 【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。 物质 铝块 m/g V/cm3 m/V（g/cm3） 铝 A 27 10 B 54 20 C 81 30 物质 铁块 m/g V/cm3 m/V（g/cm3） 铁 D 79 10 E 158 20 F 237 30 2.7 7.9 一、物体的质量与体积的关系 （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）。 一、物体的质量与体积的关系 （3）实验结论： 通常情况下，同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值；不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。 通过比较质量跟体积的比值可以分辨不同的物质，它反映了物质本身的特性，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做这种物质的密度。 大量实验表明： 一、物体的质量与体积的关系 【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。 一、物体的质量与体积的关系 视频演示——《探究同种物质的质量与体积的关系》 一、物体的质量与体积的关系 【例题1】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： （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”） 相同 寻找普遍规律 不同 实验 序号 甲 乙 体积（cm3） 质量（g） 体积（cm3） 质量（g） 1 10.0 5.0 10.0 10.0 2 20.0 10.0 20.0 20.0 3 30.0 15.0 30.0 30.0 4 40.0 20.0 40.0 40.0 一、物体的质量与体积的关系 （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。 密 度 02 第1节 物质的密度 二、密度 1. 密度的定义 在物理学中，将某种物质组成的物体的质量与体积之比叫做这种物质的密度。通常用 ρ 表示。 分析实验结论： 同种物质的质量与体积成正比，即同种物质的质量与体积的比值是一个确定的值。 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。在物理学中，用密度表示物质的这种特性。 二、密度 2. 密度的公式 密度= 质量 体积 变形公式 m= ρV V=m/ρ 3. 密度的单位 （1）国际单位：千克/米3 （kg/m3或kg·m-3） 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或g·cm-3） 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 二、密度 4. 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 二、密度 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）物质的密度与状态有关。通常情况下，同种物质，其固态的密度大于液态的密度，液态的密度大于气态的密度。 医用氧储罐 例如，氧气的密度是1.43 kg/m3，而液氧的密度约为1 140 kg/m3，约为常态时氧气密度的800倍。 用液氧储罐代替气瓶运输能大大减少运输体积，因此液氧储罐被广泛应用于气体行业及医院、金属冶炼等场所。 二、密度 （3）物质的密度与温度有关。 大部分物质都具有热胀冷缩的物理性质。一定质量的物体温度升高时，体积变大，密度变小。但有些物质具有反常膨胀的现象，例如水在 0 ～ 4 ℃ 时，随温度的升高体积反而变小，所以水在4 ℃时密度最大。冬季湖面结冰后，冰面下的水温度接近0 ℃，湖底的水温度接近4 ℃，因而鱼类可以在湖底安全过冬。 4℃的水密度最大 二、密度 视频演示——《温度对密度的影响》 二、密度 6. 常见物质的密度 自然界的物质种类很多，有的密度大，有的密度小。了解不同物质的密度，不仅可鉴别它们，而且还能让它们各尽所能，服务人类。 （1）一些常见固体的密度（常温 常压） 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 金 19.3×103 碘 4.9×103 铅 11.3×103 铝 2.7×103 银 10.5×103 海波 1.69×103 铜 8.9×103 冰（0℃） 0.9×103 铁 7.9×103 石蜡 0.9×103 二、密度 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 汞 13.6×103 柴油 （0.81～0.85）×103 硫酸 1.8×103 酒精 0.8×103 海水 （1.02～1.07）×103 煤油 （0.78～0.8）×103 纯水 1.0×103 汽油 （0.72～0.78）×103 （2）一些常见液体的密度（常温 常压） 二、密度 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 物质 密度ρ/（kg·m-3 ） 二氧化碳 1.98 一氧化碳 1.25 氩 1.78 氮 1.25 氧 1.43 氦 0.18 空气 1.29 氢 0.09 （3）一些常见气体的密度（0℃ ，1个标准大气压） 二、密度 （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。 （4）记住几个常用密度值。如水的密度为1.0×103kg/m3，冰的密度为0.9×103kg/m3，酒精的密度为0.8×103kg/m3，空气的密度为1.29kg/m3等。 二、密度 【例题2】关于质量和密度，下列叙述正确的是（　　） 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 C A．因为氧气瓶的容积不变，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，一瓶矿泉水被喝掉一半后，剩余矿泉水的密度不变，D错误。 故选C。 二、密度 【例题3】估算一间普通教室内空气的质量。（ρ空气=1.29kg/m3） 一间普通教室的面积S约为70m2，高度h约为4 m。 教室内空气的体积V空气=Sh=70m2×4m3=280m3 根据密度的定义，空气的质量 m空气=ρ空气V空气=1.29kg/m3×280m3=361.2kg 二、密度 【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（　　） 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 D 物质 酒精 水 干松木 密度（kg/m3） 0.8×103 1.0×103 0.5×103 物质 冰 铜 铅 密度（kg/m3） 0.9×103 8.9×103 11.3×103 二、密度 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．由表格数据知，铅的密度大于铜的密度，根据V=m/ρ，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．由表格数据知，水的密度大于酒精的密度，根据V=m/ρ，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。 密度在生活中的应用 03 第1节 物质的密度 三、密度在生活中的应用 1. 鉴别物质 物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是不同的。所以可用密度鉴别物质。 先根据ρ=m/V测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品真伪。如果测量值和理论值吻合，材料可能为真，不吻合则说明材料有假。 三、密度在生活中的应用 【例题5】某同学获得了一枚金牌，他想知道该金牌是否纯金的，于是利用实验室里的器材测出该金牌的质量为44.5g，体积为5cm3，请根据这些数据判断该金牌是否纯金的，并写出理由。 三、密度在生活中的应用 用密度鉴别物质，这种鉴别方法是不是绝对可靠？ 不同物质的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。所以用密度鉴别物质，这种鉴别方法不是绝对可靠。 在知道密度的基础上，通过对两者气味的比较，可以鉴别酒精和煤油。一些混合物的密度和一些物质的密度相等。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等。 煤油 0.8×103kg/m3 酒精 0.8×103kg/m3 想想议议 三、密度在生活中的应用 m= ρV 2. 估测物体的质量 有一些物体的质量比较大，不便于直接称量，我们可以根据密度知识通过计算得到。 方法是： ①查出组成该物体的物质的密度ρ，测出体积V； ②根据m=ρV求出质量。 三、密度在生活中的应用 【例题6】人民英雄纪念碑的碑心石是一块整的花岗岩，长14.7 m、宽2.9 m、厚1.0 m，它的质量约为多少? 碑心石的体积：V＝14.7m×2.9m×1.0m＝42.6 m3 查表，取花岗岩的密度： ρ＝2.8×103 kg/m3 由公式ρ=m/V 得到m＝ρV＝2.8×103 kg/m3×42.6 m3 ＝119.3×103 kg ＝119.3 t 它的质量约为119.3 t 三、密度在生活中的应用 3. 估测物体的体积 对于不便于直接测量体积的物体或者不易于测量体积的物体，只要知道这个物体是由什么物质组成的，就可通过密度表查出这种物质的密度，再想办法测出它的质量，根据公式V=m/ρ就能算出它的体积。 方法是： ①查出组成该物体的物质的密度ρ，测出其质量m ②根据V=m/ρ可算出物体的体积V. ρ银＝10.5×103kg/m3 三、密度在生活中的应用 【例题7】用天平称得一捆细铜丝的质量是1000g，直径为2mm。已知铜的密度是8.9×103kg/m3，这捆细铜丝的长度大约是多少？ =112cm3 mm2 （ ×10-2cm2 ）= 3567cm=35.7m 三、密度在生活中的应用 4. 密度在社会生活中的一些应用 （1）商业中鉴别牛奶的质量、酒的品质 标准牛奶的密度是1015～1040 kg/m3 ±0.3 kg/m3，大于水的密度，若测出牛奶的密度不在规定的标准范围，表明不合格。 三、密度在生活中的应用 （2）根据具体的用途选择密度合适的材料 根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小；质量越小，密度越大，质量越大。 ①航空器材中，常采用高强度、低密度的合金材料或新型复合材料，通过降低自身质量来减少燃料的消耗。 眼镜镜片常采用密度较小、光学性能好的树脂材料，让眼镜更为轻便。 三、密度在生活中的应用 ②台灯、风扇、挂烫机等电器的底座中往往会用坚固、密度大的材料作为配重块，令电器摆放得更为稳定。 台灯、风扇的底座 三、密度在生活中的应用 ③新型材料的应用 新材料的发展更好地满足人们生产生活的需求，一些新材料不仅密度较小，还能满足对性能的特殊要求。例如碳纤维复合材料就是一种被广泛应用的新型材料。 中国空间站的太阳翼基板 大型风力发电机的叶片 2022 年北京冬奥会中国队的雪车 三、密度在生活中的应用 视频欣赏——《密度与物质鉴别》 三、密度在生活中的应用 【例题8】如图所示是我国自行研制的C919大型喷气客机。工程师将一质量是7.9kg的钢制零件改用等体积的第三代铝锂合金替换，该零件的体积是______m3，用铝锂合合制成的新零件质量为_____kg。可见，用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的 。（钢的密度为7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度为2.4×103kg/m3） 锂合合制成的新零件质量为 m=ρV ＝2.4×103kg/m3×10-3m3 ＝2.4kg 用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的质量。 10-3 2.4 质量 课 堂 总 结 04 第1节 物质的密度 课堂总结 物质的密度 密度的概念 ①同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值。 ②不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。 ①某种物质组成的物体的质量与体积之比叫做这种物质的密度。 ②公式：ρ=m/V ③单位： kg/m3、g/cm3 1g/cm3= 1.0×103 kg/m3 ④密度是物质的一种特性，与物体的质量、体积无关。 ①鉴别物质： ρ=m/V. ②估测物体的质量： m=ρV. ③估测物体的体积： V=m/ρ. ④其他应用：根据具体的用途选择密度合适的材料等。 物体质量与体积的关系 密度的应用 45 提 升 训 练 05 第1节 物质的密度 提升训练 1. 关于物质的密度，以下说法正确的是（ ） A．铁的密度比铝的密度大，表示铁的质量大于铝的质量 B．物质的密度与质量和体积无关 C．水的密度是水的特性，其大小不随物态、温度、形状的变化而变化 D．由 ρ=m/V可知，密度与物体的质量成正比，与物体的体积成反比 A．铁的密度比铝的密度大，表示在相同体积的情况下铁的质量大于铝的质量，故A错误； BD．密度是物质本身的特性，决定于物质的种类、温度、所处的状态，与质量、体积无关，故B正确，D错误； C．水的密度是水的特性，其大小与温度、物态有关，与形状无关，故C错误。 故选B。 B 提升训练 2. 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．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 　A 提升训练 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，故A正确，B错误； CD．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。 所以选A。 提升训练 3. 测得一长方形薄铜板的长为5 m、宽为2 m，测得其质量为445 kg，从密度表上查得铜的密度为8.9×103 kg/m3，则这块铜板的厚度是 m. 0.005 由 ρ=m/V 知道铜板的体积是：V=m/ρ=445kg/8.9×103kg/m3=0.05m3 又因为体积公式是V=L长 L宽 h， 所以铜板的厚度是：h=V/L长L宽=0.05m3/5m×2m=0.005m． 提升训练 4. 如图所示是一把宜兴茶壶。小明同学想知道茶壶这种材料的密度，于是他用天平测出壶盖的质量为44. 4g，再把壶盖放入装满水的溢水杯中，并测得溢出水的质量是14. 8g。（已知茶壶材料是实心的不浸水） （1）溢出水的体积是多少？ （2）请你帮小明算出这种材料的密度是多少？ （3）若测得整个空茶壶的质量为159g，则该茶壶所用材料的体积为多大？ 提升训练 （1）溢出水的体积即为壶盖的体积 （2）这种材料的密度是 （3）该茶壶所用材料的体积为 提升训练 5. 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。 热缩冷胀 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。 大 大 提升训练 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。 （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。 相等 见解析 不相等 实验序号 蜡块 干松木 体积V/cm3 质量m/g 体积V/cm3 质量m/g ① 10 9 10 5 ② 20 18 20 10 ③ 30 27 30 15 ④ 40 36 40 20 提升训练 （1）根据描点法可得到如下图所示。 （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。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$