6.2密度 2024-2025学年人教版初中物理 八年级上册

将一个纸风车用细线悬挂，风车静止不动，在风车的下方点燃酒精灯。可以看到风车开始转动起来。是什么推动了风车呢？这是因为酒精灯燃烧，周围空气被加热，空气受热后体积膨胀，密度变小，从而上升。热空气上升后推动了风车转动。 存在的自来水系统为人们的饮水用水提供了非常大的便利，但我们也要注意对水管进行保护，如果没有对水管进行有效的保护，到了冬天有可能见到像这样破裂的水管，这是什么原因呢？冰的密度比水的密度，小水结冰后质量不变，体积增大，就把水管胀裂了。偏常会见到像这样穿着棉衣的水管，直接使用带有保温防护层的水管。同学们也要注意，不要把玻璃瓶装的饮料放入冰箱的冷冻室内，否则玻璃瓶也有可能被撞裂。 气体是否也有热胀冷缩的性质呢？将套上气球的烧瓶浸入热水中，请同学们注意观察气球怎样变化。再把烧瓶浸入冷水中，观察气球又是怎样变化的，想一想这是为什么。 一般来说，液体的温度越高密度越小。那么按照这个规律，在冬天气温非常低的时候，靠近湖面的水温度先降低，密度增大然后下沉。而底部温度相对较高的水，因为密度较小会上升到水面，从而再被降温。如此往复的话，很快整壶水都将结冰，湖中的鱼也将被冰封在其中，全部冻死。但是事实是这样吗？相信一定有同学见过冬天在冰面上钓鱼的人，他们会在冰面上打开一个洞，将鱼钩放下，仔细观察，冰层下的水并未结冰。原来水在0到4摄氏度的体积变化比较特殊，有反常膨胀现象。用冰块为装满水的尝试管降温。在试管口的橡胶塞上插入温度计和玻璃管待。试管中的水温度降到0摄氏度时，标记玻璃管中液面位置，取出玻璃管。将其固定在铁架台上，让试管内的水自然升温。观察温度计和玻璃管内液面的变化情况，随着水的温度逐渐升高，我们观察到玻璃管内的液面开始下降，这说明水的体积在缩小，密度在变大。当温度超过4摄氏度后，水继续升温，玻璃管内的液面开始上升，说明水的体积变大，密度变小。因此水在四摄氏度时密度最大，正是由于水有了这种特性，湖里的鱼就得救了。冬天当水温降到4摄氏度后，湖面的水继续降温，密度会开始变小，因此这些温度较低的水会一直处于上方。当湖面的水结冰后，冰层又像大被子一样减慢了湖水与外界的热量传递，这样湖里的水就有可能保持4摄氏度的水温，鱼儿仍然可在其中自由自在的游动。 ？ 02 问题 长度和横截面积都相同的铝柱（如图）和钢柱，哪个质量大？如果他们的体积很大，质量不便直接测量，我们如何间接的得到他们的质量呢？ 为了解决上面的问题，我们可以思考一下:如果一个铝块的体积是另一个铝块的2倍、3倍......那么它的质量也是另一个的2倍、3倍......吗？也就是说，同种物质的质量与它体积成正比吗？ 第六章 质量和密度 二、密度 人教版 通辽五中----韩广胜 一、探究物体的质量与体积之间的关系 1、提出问题: 2、猜想与假设: 同种物质的质量和体积有什么跟关系？ 同种物质的质量与它的体积可能成正比 3、制定计划与实验 取大小不同、外形规则的若干铝块（不同的实验组可选择铁块或木块）做实验。用天平测出不同铝块的质量，想办法得出不同铝块的体积。根据实验数据研究铝块的质量与体积的关系。 探究与实验 探究与实验 1）选择研究对象： 大小不同的5个铝块 2）器材的选择 m : 天平 V ： 刻度尺 （1）用天平测出铝块的质量(m)。 （2）用刻度尺测出铝块的体积(V)。 （3）分别计算出铝块的质量与体积的比值（M/V）。 3）设计实验方案： 步骤： 设计表格： 收集证据： V m 探究与实验 物体 m / g V / cm3 m/V 铝块1 铝块2 铝块3 铝块4 铝块5 进行实验并记录数据 探究与实验 下面我们对实验数据进行分析和解读。 将实验数据填入下表中 物体 m / g V / cm3 m/V 铝块1 铝块2 铝块3 铝块4 铝块5 55.4 20 2.77 39 14 2.78 33.3 12 2.77 27.8 10 2.78 22.3 8 2.79 点击画面 将实验测量数据填入下表中并在坐标轴中描点连线： 物体 m / g V / cm3 m/V 铝块1 铝块2 铝块3 铝块4 铝块5 分析实验数据知：相同的物质，体积增大几倍，质量也增大几倍。 55.4 20 2.77 39 14 2.78 33.3 12 2.77 27.8 10 2.78 22.3 8 2.79 探究物质质量与体积的关系 分析与解读 如果是铁块和木块，这个比值会跟铝块一样吗？ 下面让我们继续用实验来探究吧。 实验结论：铝块的质量与体积的比值______ 不变的 密度.swf 观察与实验 探究不同种物质的质量与体积的关系 不同物质体积相同，质量不同； 同种物质体积不同，质量不同。 我们一起来交流实验数据： 长 cm 宽cm 高 cm V cm3 m g m/v g/cm3 木块1 木块2 铁块1 铁块2 5 2 1 5 2 2 5 2 1 5 2 2 10 20 10 20 10 20 79 158 0.5 0.5 7.9 7.9 . . 木块 铁块 结论：同种物质的质量与体积的比值______,不同种物质的质量与体积的比值一般____ ,因此，这个比值反映了物质的一种特性。 相同 不同 分析与解读 一、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密度。单位体积某种物质的质量叫这种物质的密度ρ 。 二、公式： 密度在数值上等于物体质量与体积的比。 注：密度是物质的一种特性，通常可以用来鉴别一些物质。但会受一些外界因素的影响（如温度．压强．状态等）。在温度变化不大时由于固体和液体的热胀冷缩不大，我们可以认为密度不变。 归纳与总结 公式： m ρ v 换算关系： 即：1 g/cm3=1000 kg/m3=103 kg/m3 1 kg/m3=10-3 g/cm3 单位： 千克／米３ 克／厘米３ 国际单位： 常用单位： kg/m3 g/cm3 三、密度的单位 物理意义：例:水的密度ρ=1.0× 103kg/m3 1立方米的水的质量为1.0× 103千克。下面可以回答哪个单位大了？ 四、密度表 观察表中数据能发现一些规律吗？ 一些固、液、气体的密度（常温常压） 3、同种物质物态不同密度可能不同：如冰和水　 分析与解读 1、一般情况下，不同的物质密度不同 ρ固＞ρ液＞ρ气 我发现！ 2、一些物质密度相同：如冰和蜡，酒精和煤油纯属巧合 一个物体的物态发生变化时，质量不变，因为体积发生变化，由公式 所以密度发生变化。 解读：密度是物质的一种特性，公式ρ=m/v是密度的定义式，它反映的是密度与质量和体积的比值之间的定量关系，不能说物质的密度与质量成正比，与体积成反比。 通常情况下 由公式ρ=m/v 得 m铝=ρ铝V＝2.7×103kg/m3 ×0.02m3= 54kg 答：铝棒的质量是54kg。 例题 已知铝棒的直径d为0.1米,长l为2.5m，铝棒的质量是多少？ 解: 铝棒的体积 V=3.14（d/2）2l=3.14×(0.1m/2)2×2.5m=0.02m3 密度计算一般要做到“四有”： 有必要的文字说明、有公式、有运算过程、有单位。 密度计算的一般步骤： ①确定已知条件并统一各物理量的单位； ②分析未知量所对应的条件； ③选择适当的公式进行计算。 密度 概念：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比 物理意义 物质的一种特性 不同物质的密度一般不同 单位 基本单位：kg/m3 常用单位：g/cm3 课堂小结 公式： 点击画面 科学世界 气体密度与温度（温度影响密度） （1）在室温下，把带有气球的锥形瓶分别放入冷水和热水中。过一会儿，你会发现什么现象？ 现象：瘪乒乓球放到热水中很快就会复原。 表明：气体热胀冷缩特别明显。 现象：遇热水气球鼓起来，遇冷水气球又瘪了。 科学世界 气体密度与温度（温度影响密度） （2）按图 做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。你知道是什么推动了风车吗？ 现象：风车能转动起来 你知道是什么推动了风车吗？ ↑ ↓ 点击画面 受热膨胀， 密度减小 分析与解读 气体受热膨胀，体积变大; 根据密度 ，密度变小;气体密度变小而上升。热空气上升后，温度低的冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。 我们发现，水不简单地遵循“热胀冷缩”的规律。水结冰时体积膨胀了，而水管受冷收缩，导致水管被冻裂。 科学世界 液体密度与温度（即温度改变密度） 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，水管内的水结成了冰，不仅影响正常的生活用水，有时还会把水管冻裂，造成设备的损坏。水管为什 么会被冻裂呢？从密度表中，我们可以看 到，冰的密度比水的密度小，因此水冻成 冰后体积增大，这样就把水管炸裂了。 点击画面 温度能够改变物质的密度.在常见的物质中，气体的热胀冷缩最明显，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，因而他们的密度受温度的影响也比较小。 一般来说，同种物质的温度越高密度越小，遵从热胀冷缩的规律，但是比较特殊。水在4°C时密度最大，温度高于4°C时，随着温度的升高，水的密度越来越小，温度低于4°C时，随着温度降低，水的密度越来越小。水凝固成冰时体积变大，密度变小。如图，冬天湖水温度分布示意图。在寒冷的冬天，湖面封冻了，较深湖底的水却有可能保 持4°C的水温，鱼儿仍然 可以自由自在的游动呢! 科学世界 液体密度与温度（即温度改变密度） 点击画面 下图是一定质量的水，体积随温度变化的图像．观察这个图像，可以得出什么结论? 分析与解读 水的密度变化保护了冬季的水下生物。 水的反常膨胀 　　事实表明，4℃的水密度最大。温度高于4℃时，随着温度的升高，密度越来越小；温度低于4℃时，随着温度的降低，密度越来越小。水凝固成冰时，体积变大，密度变小。人们把水的这个特性叫做水的反常膨胀。 固体的密度与温度（即温度改变密度） 点击画面 温度能改变物质的密度。 气体的热胀冷缩最为显著，它的密度受温度的影响也最大。 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。 观察与思考 1.如图甲所示为水的密度在0～10℃范围内随温度变化的图象，图乙为北方冬天湖水温度分布示意图，根据图象及水的其他性质下列分析判断错误的是（ ） A．温度等于4℃时，水的密度最大 B．在0～4℃范围内，水具有热缩冷胀的性质 C．示意图中从上至下A、B、C、D、E处的温度分别为4℃、3℃、2℃、1℃、0℃ D．如果没有水的反常膨胀， 湖底和表面的水可能同时结 冰，水中生物很难越冬 C 课堂练习 解析： 由图象可知，在4℃时水的密度是最大的，故A正确；在0～4℃范围内，温度越高，密度越大；体积越小，故在0～4℃范围内，水具有热缩冷胀的性质，故B正确；因为水的凝固点是0℃，当河面结冰时，冰接触的河水温度即冰水混合物的温度也为0℃，故A点为0℃，故C错误；温度不同的水密度不同，密度大的水下沉到底部，而下层的密度小的水就升到上层来。这样，上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置，整个的水温逐渐降低。这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止，故如果没有水的反常膨胀，湖底和表面的水可能同时结冰，水中生物很难越冬，故D正确。 练习与应用 1.某小组在探究某物质的质量与体积的关系时，得到了如下表所示的实验数据。请你根据实验数据做出图像，由图像你能得出什么结论？ V m 实验次数 1 2 3 4 5 6 体积V/cm3 10 15 25 35 45 60 质量m/g 4.9 7.4 12.6 17.4 22.6 30.1 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ 10 20 30 40 50 60 5 10 15 20 25 30 ∙ ∙ ∙ ∙ 结论：对于给定的某种物质，质量与体积成正比。 练习与应用 2.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10cm3，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多少倍？ 密度的“大王”和“小鬼” 密度中的”大王”和”小鬼”（flash）.swf 解答： 根据 =22.59g/cm3 =225.9g/ 10cm3 =22.59×103kg/m3 2×1018kg/m3 22.59×103kg/m3 =8.85×1013 ∙ 3.一个大洗澡盆大致是长方形，长、宽、高分别约为1.2m、0.5m、0.3m,他最多能装多少千克水？ 解答： 洗澡盆的体积大约是： V=1.2m×0.5m×0.3m=0.18m3 根据 得，最多能装水： =1.0×103kg/m3 ×0.18m3=180kg 练习与应用 练习与应用 经测量，普通教室长约为8m，宽约为6m，空间高约为3m。 教室的容积是： V=8m×6m×3m=144m3 ρ=1.29kg/m3 由 得 =1.29kg/m3 ×144m3=185.76kg 4.猜一猜你们教室里空气的质量有多少。几克？几十克？还是几千克？几十千克？测出你们教室的长、宽、高，算一算里面空气的质量。你猜得对吗？ 空气密度约 5.人体的密度跟水的密度差不多，根据你的质量估算自己身体的体积。 解： 由 得 1.0×103kg/m3 =60kg/ =0.06m3 练习与应用 练习与应用 6.把一大块冰制成一个冰雕作品，冰块的密度会不会发生变化？说说你的理由。 答：不会改变； 因为密度是物质的特性，它的大小只与物质的种类（及温度）和状态有关，而与物质的质量、体积均没有关系。冰制成一个冰雕只是物体的形状改变，种类和状态都没变，所以密度不变。 练习与应用 7.在学习了公式 后，某同学认为根据公式可以推出“物体的质量越大，密度越大；物体的体积越大，密度越小”的结论。你认为这种推论正确吗？说说你的理由 答：不正确； 因为密度是物质的特性，它的大小只与物质的种类（及温度）和状态有关，而与物质的质量、体积均没有关系，所以密度不变（只是借助质量与体积比的手段求密度大小）。 Lavf58.28.100 Lavf59.34.101 EVCapture4.2.3软件录制 Lavf58.28.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf59.34.101 Lavf58.28.100 Lavf59.34.101 $$固体的密度也与温度有关。我们在乘坐普通列车时常会听到咣当咣当的声音。实际上这是列车驶过铁轨间的缝隙发出的声音。为什么铁轨间会有缝隙呢？那是因为铁轨温度升高时体积会膨胀，如果铁轨间没有缝隙，相互挤压发生形变，会导致列车发生事故，因此铁轨间的缝隙是必要的。但是我们在乘坐高铁时却听不到这样的声音，也感受不到由此带来的震动，这是什么原因呢？人应该都有注意过，火车在行驶过程中会发出有规律的哐当哐当的撞击声。这是因为普通的火车轨道一般都是由12.5米和25米的钢轨拼接而成，而每道钢轨之间都留有11毫米左右的空隙，用来应对热胀冷缩的问题。而我国高铁采用的是无炸轨道无缝钢轨，也就是说利用特殊工艺，将25米长的钢轨焊接起来，连成几百米甚至几千米长，然后再铺到路基上，因此列车行驶起来会更加平稳，那么接受了钢轨之间的机构，要怎么解决钢轨本身热胀冷缩的问题呢？首先，在铺设高铁轨道时，工人会用配件将钢轨牢牢的固定在轨枕上，这在一定程度上缓解了钢轨热胀冷缩所产生的外力。另外在一些温差较大的地区，工作室会参考当地的气温变化，选择最佳的温度来辐射钢轨，将钢轨的伸缩值控制在最小的范围内。对应现在冬季施工的高高铁路段，工人会将钢轨拉长到一定的弹性位置之后再进行锁定焊接，这样就算到了夏季，单轨的热膨胀系数也能降到最低，保证轨道在高温时不会发生，长轨，降温后也不会出现断轨的现象。虽然我国高铁起步较晚，但是以上所提到的一系列无砟轨道铺设方法，却是我国在高铁技术方面自主创新的成果。 同种物质的质量与体积之间有什么关系呢？我们通过实验来研究，选择六个大小不同的铝块作为研究对象，用天平测量它们的质量，用刻度尺测量边长，然后计算出它们的体积。首先将铝块一放在已调零的天平上。测出它的质量为55.4克。用刻度尺测出铝块一的长度为5.00厘米，宽度为2.00厘米，高度为2.00厘米，计算出它的体积为20立方厘米。再用天平测出铝块二的质量为39克。用刻度尺测量它的三个边长分别为7.00厘米、2.00厘米和1.00厘米，计算出它的体积为14立方厘米。将数据记录在表格中，仿照上述步骤分别测出铝块三至铝块六的质量，测出它们的边长，并计算出它们的体积。将数据记录在表格中。以体积为横坐标，以质量为纵坐标。在坐标纸上描点，体积为零时，质量也是0。所以根据M等于0和V等于零也可以做出一个点。把这些点用平滑的线连接起来，可以看出所做图像是一条过原点的直线，所以质量与体积成正比。 nullnull