第四节 密度与社会生活（表格式教学设计）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

该初中物理教学设计聚焦密度与温度的关系及社会应用，通过走马灯现象导入，衔接前两节密度概念与计算，为后续浮力等内容搭建学习支架，帮助学生构建知识脉络。 此资料以实验探究为核心，通过乒乓球复鼓、气球膨胀等实验培养科学探究能力，结合风的形成、水管冻裂等实例发展科学思维，联系盐水选种、航空材料等应用渗透科学态度与责任，助力学生提升应用能力，便于教师落实核心素养教学。

第4节密度与社会生活（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第4节密度与社会生活 教学 目标 物理观念 1、理解温度对物质密度的影响，知道气体密度受温度影响最大，固体、液体影响较小。 2、掌握水的反常膨胀特点：4℃时水的密度最大，温度高于或低于4℃时，密度均减小。 3、了解密度知识在鉴别物质、农业选种、工业生产等社会生活中的应用。 科学思维 1、通过分析“气体受热膨胀”的实验现象，建立“温度→体积→密度”的逻辑推理模型。 2、能运用密度知识解释风的形成、冬天水管冻裂等生活现象，提升科学推理能力。 科学探究 1、经历“探究气体密度与温度的关系”的实验过程，学会设计简单的对照实验，观察并记录实验现象。 2、能对“水的反常膨胀”的实验数据进行分析，归纳得出结论。 科学态度 与责任 1、认识到密度知识在生产生活中的实用价值，体会物理与社会的紧密联系。 2、培养合作探究的意识和实事求是的科学态度。 教材 分析 本节内容是北师大版八年级物理第六章的重点应用课，承接前两节“密度的概念”和“密度的计算”，是密度知识从理论到实践的延伸，同时为后续“浮力”“物体的浮沉条件”等内容奠定基础。 教材以“温度对密度的影响”和“密度知识的社会应用”为核心，通过生活实例（风的形成、盐水选种）和简单实验，体现物理学科“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。其中，“气体密度受温度影响最大”“水的反常膨胀”是教学重点，“用密度知识解释生活现象”是教学难点。 学情分析 八年级学生已掌握密度的概念、公式及计算，具备基础的实验观察和操作能力，能够对生活中的物理现象进行初步思考。但学生的抽象思维仍处于发展阶段，对“温度影响物质密度”的内在逻辑理解较浅，且将密度知识与社会生活实际关联的能力不足。此外，学生对“水的反常膨胀”这一特殊现象缺乏认知，需要通过实验探究和实例分析突破认知难点。 教学重点 1、 温度对密度的影响； 2、 密度知识在社会生活中的应用。 教学难点 1、 解释风的形成原因； 2、 理解水的反常膨胀及其意义。 教学 器材 烧瓶、气球、酒精灯、铁架台、冷水、热水、水的密度随温度变化的图像。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1、走马灯是能够旋转的灯笼，是我国传统的观赏性花灯之一。依据走马灯的原理，人们制作了各种新型走马灯，点燃蜡烛后，装饰物会转动起来。为什么点燃走马灯底部的蜡烛，装饰物就会转动起来呢? 2、当蜡烛点燃后，蜡烛附近的气体受热膨胀，密度减小，气体向上运动，形成气流，从而推动叶轮旋转，于是装饰物随轮轴转动，形成物换景移的现象。 观察走马灯，思考走马灯为什么点燃蜡烛才会旋转起来？ 学习新课一、密度与温度 1. 物质密度与温度的关系 实验1：将一个变瘪了的乒乓球放入热水中，观察发生的现象。 【现象观察】变瘪了的乒乓球会重新鼓起来。 实验2：将气球套在空锥形瓶的瓶口上，然后把瓶子放入热水中，观察气球的变化；再把瓶子放在冷水中，观察气球的变化。 【现象观察】放入热水中时，气球会凸起来。放入冰水中时，气球又瘪了下去 【现象分析】利用ρ=m/V进行分析： （1）瘪了的乒乓球放入热水中时，球内气体受热膨胀，体积变大，质量不变，根据ρ=m/V可知，密度变小。 （2）套在锥形瓶瓶口上的气球，放入热水中时，瓶内气体受热膨胀，体积变大，密度变小；放入冰水中时，体积变小，密度变大。 现象总结： （1） 一定质量的气体，其密度受温度的影响较大。当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密度变大。 （2）在相同条件下，气体密度受温度影响最大，固体和液体受温度影响较小。 2. 风的形成 （1）风的形成 按如图所示做一个纸风车。把风车放在点燃的酒精灯上方，观察现象。 现象：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？ 分析：当酒精灯上方空气温度升高时，受热膨胀，密度变小而上升，气流流过风车时，带动风车转起来。热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来补充，从而形成风。 （2） 自然界中风的形成原因 风是空气流动形成的，它是由于空气密度发生变化而引起的。一定质量的空气因受热膨胀，体积变大，根据密度公式ρ=m/V知密度变小而上升，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。地面附近的风总是从低温地区吹向高温地区。 （3）风的利用 风力提水、风力发电、风帆助航、风力制热。 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。 4. 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： __________________________________。 ② BC段反映的物理规律是： ___________________________________ 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。 （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。 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。 观察老师的演示实验：思考变瘪了的乒乓球放入热水中，为什么乒乓球会重新鼓起来？将气球套在空锥形瓶的瓶口上，放入热水中时，为什么气球会凸起来？ 小组讨论：分析风的形成原因，以及密度知识在鉴别物质、农业选种、工业生产中的应用原理。 课堂展示：小组代表分享讨论结果，交流学习心得。 学习新课二、密度与社会生活 1. 鉴别物质的种类 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。 想一想：如何鉴定一枚“金牌”的密度? 要测金牌的密度，可用天平测质量，用借助于溢水杯和量筒，利用排水法测量体积，根据密度公式ρ=m/V计算出密度。 例如，某运动员获得了一枚金牌，为了鉴别金牌是否是纯金制成的，他测出了金牌的质量为12.5 g，体积为0.75 cm3，问金牌是否是纯金制成的？(金的密度ρ金＝19.3g/cm3) 【解析】此“金牌”的密度为 ρ=m/V ＝125g/10.5cm3 ＝11.9g/cm3 <ρ金。 所以不是纯金制成的． 想想议议：用密度鉴别物质，这种鉴别方法是不是绝对可靠？ 不是绝对可靠。因为有些不同物质的密度是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。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。 2. 密度在社会生活中的其他应用 （1）测量密度，确定矿藏种类。勘探队员在野外勘探时，通过采集的样品的密度等信息，可以确定矿藏的种类及经济价值。 （2）根据密度，鉴别产品优劣。例如用盐水选种，把种子放到盐水里，饱满的种子因为密度大而沉到盐水底。瘪壳和杂草的种子因为密度小而浮在盐水表面。 （3）根据密度大小选择合适的材料 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、低密度的合金或新型合金材料，减小自身的质量。 ②机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用坚固、密度大的材料来制作。 ③拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的特技镜头时，要求道具的质量要小，人们常选用密度很小的泡沫塑料做道具。 ④在产品包装中，常采用密度很小的泡沫塑料作填充物，减小质量，同时起到防震作用，便于运输，价格低廉。 【例题3】物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是________（选填序号）。 ①1kg的水和1kg的冰的密度相同； ②可以利用密度来鉴别物质，因不同物质的密度一定不同； ③为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料； ④发生火灾时，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，是因为含有有害物质的空气温度较高，密度较小，大量聚集在房间的上方。 思考讨论：如何鉴定一枚“金牌”的密度? 课堂展示：小组代表分享讨论结果，交流学习心得。 了解密度在社会生活中的应用，完成例题3问题。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（24-25八年级上·广东深圳·期末）物质具有不同的属性。能用来辅助鉴别物质的是（　　） A．密度 B．质量 C．温度 D．体积 【答案】A 【详解】因为密度是物质的一种特性，不同物质的密度一般是不同的，而体积、质量、温度不是物质的特性，和物质的种类没有关系，所以可以用密度来鉴别物质的种类。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（20-21八年级上·山东济南·期末）如图所示，小亮从冰箱里取出提前冻好的冰块。已知冰的密度小于水的密度，当冰块全部熔化成水后，它的（　　） A．质量变小，体积变大 B．质量不变，体积变小 C．质量变大，体积变小 D．质量不变，体积变大 【答案】B 【详解】A．B．C．D．冰熔化成水的过程中，质量不变，冰的密度小于水的密度，当冰块全部熔化成水后，体积变小，故B符合题意。 故选B。 3．（22-23八年级上·北京·期中）密度知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的说法中正确的是（　　） A．铁的密度大于棉花的密度，因此铁的质量大于棉花的质量 B．乒乓球不慎被挤瘪但无破损，球内气体密度变小 C．为减轻质量，比赛用自行车用强度高、密度大的材料制造 D．“油比水轻”漂在水面上，是由于油的密度小于水的密度 【答案】D 【详解】A．铁的密度大于棉花的密度，由于铁和棉花的体积不知道，因此无法比较铁和棉花质量的大小， 故A错误； B．乒乓球不慎被挤瘪但无破损，球内气体质量不变，体积变小，密度变大，故B错误； C．为减轻质量，比赛用自行车采用强度高、密度小的材料制造，故C错误； D．由于油的密度比水的密度小，所以油和水混合在一起时，水沉在下面，油漂在水面，故D正确。 故选D。 4．（20-21八年级上·湖北武汉·期末）一般来说，同种物质温度越高密度越小，遵从热胀冷缩的规律，但是水比较特殊。水在4℃时密度最大，温度高于4℃时，随着温度的升高，水的密度越来越小；温度低于4℃，随着温度的降低，水的密度也越来越小。如图所示是冬天湖水温度分布示意图，下列说法不正确的是（　　） A．与冰面接触的①处水的温度为0℃ B．在0～4℃范围内，水具有热胀冷缩的性质 C．较深湖底⑤处的水可能保持4℃的水温 D．温度高于4℃时，水温度升高，体积会变大 【答案】B 【详解】A．冰水混合物的温度是0℃，所以与冰面接触的①处水的温度为0℃，故A正确，A不符合题意； B．液态水在0～4℃范围内反常膨胀，即当水温低于4℃时，水是热缩冷胀的，故B错误，B符合题意； C．水在4℃时密度最大，所以较深湖底⑤处的水可能保持4℃的水温，故C正确，C不符合题意； D．温度高于4℃时，水是热胀冷缩的，故D正确，D不符合题意。 故选B。 5．（24-25八年级下·陕西宝鸡·期末）寒冷的冬天屋内开空调制热时，因为热空气密度较 ，向室内 （选填“上方”或“下方”）飘，所以应排风口向 吹（选填“上”或“下”），可以使屋子里很快均匀地暖和起来。 【答案】 小 上方 下 【详解】[1][2][3]由于热空气温度高、密度小，向上运动，而冷空气温度低、密度大，向下运动，所以冬天开空调制热时，排风口向下可以使屋子里很快均匀地暖和起来。 板 书 设 计 第4节 密度与社会生活 一、密度与温度 气体：温度↑→体积↑→密度↓（影响最大） 应用：风的形成 液体、固体：温度影响较小 水的反常膨胀：4℃时密度最大 意义：保护水下生物 二、密度与社会生活 鉴别物质：对比密度 农业选种：盐水选种（浮沉原理） 工业生产：铝合金制飞机、潜艇浮沉 课 堂 小 结 密度与温度：①气体密度受温度影响最大，温度升高，密度变小；②液体、固体密度受温度影响较小；③水的反常膨胀：4℃时密度最大。 密度与社会生活：鉴别物质、农业选种、工业生产等领域的应用。 核心逻辑：温度影响体积，体积影响密度，密度知识服务于生活。 作 业 课后观察生活中还有哪些现象与密度和温度有关，记录下来并解释原理。 完成教材课后练习题1、2、3题。 教学 反 思 （一）成功之处 通过分组实验探究，让学生直观观察到温度对气体密度的影响，突破了抽象概念的理解难点，符合学生的认知规律。 结合生活实例（水管冻裂、暖气片安装）和小组讨论，充分调动了学生的参与度，体现了“生活与物理”的紧密联系。 （二）不足之处 探究“水的反常膨胀”时，受课堂时间限制，未设计学生分组实验，仅通过图像分析，学生的直观感受不足。 部分基础薄弱的学生在“温度→体积→密度”的逻辑推理中存在困难，小组讨论时参与度较低，需要更多的个别指导。 密度知识在工业生产中的应用讲解较浅，未能拓展更多前沿案例（如航天材料的密度选择）。 （三）改进措施 下次教学可增加“水的结冰体积变化”演示实验，用矿泉水瓶装满水冷冻，观察瓶身膨胀现象，增强直观性。 设计分层问题，对基础薄弱的学生降低推理难度，设置引导性问题；对学有余力的学生，拓展工业生产中的前沿应用案例。 ( 6 / 8 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $