5.3 密度知识的应用（教学课件）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理课件聚焦密度知识的应用，涵盖公式变形与计算、固体液体密度测量实验及综合应用。课堂导入通过阿基米德鉴皇冠、古代“以重辨金”及现代航天材料等案例，连接密度概念与实际应用，搭建知识支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过“倒出法”误差分析、自主设计测量方案培养学生探究能力，结合古今应用案例（如冬奥会雪车选材）渗透科学态度与责任。教学方法注重实验操作规范和实际问题解决，帮助学生形成物质观念，提升应用能力，为教师提供系统的重难点突破资源。

物理八年级上册 •沪粤版 第五章 质量与密度 5.3 密度知识的应用 《天工开物・五金》有言：“凡金质至重，铜铁次之，铅锡又次之。” 古人早已以轻重辨材质，以密度定真伪，将物性规律融入造物生产。从古法鉴金、铸器选材，到现代航天轻量化、3D 打印造物，乃至宇宙天体的奥秘探寻，密度之理藏于万物，用在千行。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 熟练掌握密度公式及其两个变形公式，能正确查阅密度表，理解密度知识在物质鉴别、材料选型、工程测算中的应用价值，完善物质属性的认知体系。 02 科学思维 能运用密度公式完成质量、体积、密度三类计算，掌握物质鉴别与空心问题的分析思路，培养逻辑推导能力与定量计算的科学思维。 03 科学探究 掌握 “天平和量筒法” 测量固体、液体密度的完整实验流程，学会规范操作与数据处理，能分析实验误差来源并优化实验方案。 04 科学态度与责任 认识密度知识在工业生产、材料科技与天体研究中的广泛应用，体会物理规律对生产生活的指导意义，树立学以致用的科学价值观。 教学重难点 教学难点 教学重点 01. 公式应用：熟练掌握密度定义式及两个变形公式，能规范求解密度、质量、体积三类基础计算。 02. 实验操作：掌握固体、液体密度测量的实验步骤与数据记录方法，能规范使用天平和量筒。 03. 实际应用：学会查阅密度表鉴别物质，能运用密度知识解决选材、测算等生活实际问题。 01. 误差分析：深入理解液体密度测量中 “倒出法” 的设计原理，能分析不同实验方案的误差来源。 02. 综合计算：突破空心类问题的分析逻辑，掌握多状态、多物质的密度综合计算方法。 03. 方案设计：能根据测量需求自主设计密度测量方案，评估方案的合理性与精准度。 课堂引入 相传两千多年前，阿基米德通过密度原理破解了皇冠掺假的谜题；而我国古代工匠也早有 “以重辨金” 的经验：同等大小的金器与铜器，手感轻重截然不同。这便是人类最早对密度知识的实践运用。 从古代的铸剑炼金、陶瓷烧制，到如今北京冬奥会雪车的轻质材料、工业生产中的 3D 打印造物，乃至天文学中对中子星、黑洞密度的推算，密度知识始终是认识物质、改造世界的核心工具。 “格物致知，学以致用。” 知晓密度的规律只是起点，运用规律解决实际问题才是物理的价值所在。今天，我们一同系统学习密度知识的多元应用。 知识点1 密度公式的变形与密度表 探索新知——密度公式的灵活变形 密度的公式： ρ ＝ ———— m V 其中： ρ表示密度 m 表示质量 V 表示体积 密度是物质的一种属性 每一种物质都有一定的密度，不同的物质密度一般是不同的 密度的大小与物质的种类有关，与物质的质量和体积无关 三个公式分别对应三类核心应用：计算物质密度、测算大型物体质量、测算不规则物体体积，是密度知识应用的核心工具。 探索新知——密度公式的应用记忆 因为m=ρV，所以m与ρV可以用以下形式呈现，进而可知其变形公式。 探索新知——密度公式的应用 人们常常可根据密度的大小来鉴别物质；也可根据产品制造的需要，选用不同密度的材料；科学研究中还能通过测定密度的方法发现某些新的物质。 鉴别物质 探索新知——密度公式的应用 根据产品制造的需要，选用不同密度的材料 探索新知——密度公式的应用 通过测定密度的方法发现某些新的物质 探索新知——查密度表 为了研究的方便，人们已将一些常见物质的密度测定出来。列出的是一些物质的密度。 观察表中数据能发现一些规律吗？ 探索新知——查密度表 请查表， 并回答以下问题。 （1）金、 铜、铁、 冰、 汞、 纯水、 氢、 氮的密度各是多少？ （2）金与铜、 冰与水、 氢与氮相比较， 哪种物质的密度大？ （1）ρ金=19.3×103kg/m3 ρ铜=8.9×103kg/m3 ρ铁=7.9×103kg/m3 ρ冰=0.9×103kg/m3 ρ汞=13.6×103kg/m3 ρ纯水=1.0×103kg/m3 ρ氢=0.09kg/m3 ρ氮=1.25kg/m3 （2）ρ金＞ ρ铜 状态相同的不同物质的密度不同 ρ冰＜ ρ水 同种物质的不同状态的密度不同 ρ氢＜ ρ氮 状态相同的不同物质的密度不同且密度差距可能很大 探索新知——规律总结 　　1．一般：ρ固＞ρ液＞ρ气 　　2．一些物质密度相同：如冰和蜡，酒精和煤油； 　　3．同种物质物态不同密度可能不同：如冰和水 　　4．固体和液体密度用国际单位，数值都表示为“×103 ”的形式，如ρ水=1.0×103 kg/m3 ； 气体密度用国际单位，数值没有“×103”， 如ρ空气=1.29 kg/m3 探索新知——想一想 试填写图中物体的质量。 铁 1m3 0.1dm3 空气 1g （a）m铁=ρ铁V铁=7.9×103kg/m3×1m3=7.9×103kg （b）由 V酒精=0.1dm3=0.1×10-3m3=10-4m3 可知 m酒精=ρ酒精V酒精=0.79×103kg/m3×10-4m3=0.079kg （c）由 ρ空气=1.29kg/m3=1.29×10-3g/cm3 则空气的体积为 （a）质量为________kg 7.9×103 （b）质量为______kg 0.079 （c）体积为____________cm3 775.19 典例分析 例1 校园内有一块景观石，慧慧同学想估测一下这块景观石的总质量。她取了同种材料的一个长方体小石块为样品。测出小石块的长为5cm，宽为3cm，高为2cm，并测出小石块质量为75g。慧惹又测出景观石的总体积为16m3，请你帮慧慧同学解决下列问题： (1)样品小石块的体积为多大？ (2)样品小石块的密度为多大？ (3)景观石的总质量为多少吨？ 【解析】（1）已知小石块的长为5cm，宽为3cm，高为2cm，则样品小石块的体积 V=5cm×3cm×2cm=30cm3 （2）小石块质量为75g，则样品小石块的密度 （3）同种材料的景观石和小石块的密度相同，则ρ=2.5g/cm3=2.5×103kg/m3 景观石的总质量 m总=ρV总=2.5×103kg/m3×16m3=4×104kg=40t 30cm3 2.5g/cm3 40t 典例分析 例2 在进行物理作图时，利用橡皮擦将错误处擦掉后，橡皮的密度______（选填“变大”“变小”或“不变”）。小明同学在探究甲、乙两种不同物质的质量和体积的关系时，绘制出如图所示的图像，由图可知，乙物质的密度为______，用甲、乙两种不同的物质做成质量相同的实心体，则它们的体积之比=______。 【解析】[1]密度是物质的一种性质，与质量和体积的大小无关，故利用橡皮擦将错误处擦掉后，橡皮的密度不变。 [2]由图乙可知，当乙物质的质量为10g时，它的体积为8cm3，故乙物质的密度为 [3]由图乙可知，当甲物质的质量为10g时，它的体积为2cm3，故甲物质的密度为 若用甲、乙两种不同的物质做成质量相同的实心体，则它们的体积之比为 不变 1.25 1:4 知识点2 测量固体和液体的密度 探索新知——测量密度的实验原理 实验原理： 只要测出物体的质量和对应的体积，代入公式即可计算出物质的密度。 质量测量工具：托盘天平 体积测量工具：量筒（不规则固体、液体）、刻度尺（规则固体） 探索新知——测量固体密度 从铁块、铝块和铜块中任选一种，测定其密度。 （1）用天平测量待测固体的质量m。 （2）向量筒内倒入适量的水，测量其体积V1。 （3）把用细线系好的待测固体缓慢浸没到水中，测量水和固体的总体积V2。将测得的数据及计算结果记录在表中。 测量对象 固体的质量m/g 水的体积V1/cm3 固体与水的总体积V2/cm3 固体的体积V/cm3 待测固体的密度ρ/(kg·m-3) “适量的水” 指：既能完全浸没固体，浸没后液面又不超过量筒的最大量程。 探索新知——测量固体密度 探索新知——测量固体密度 如何测量石块的体积？ 1．实验原理 2．测量仪器： 天平、量筒 测量小石块的密度 探索新知——测量固体密度 1.用天平测出石块的质量m； 2.用量筒测出水的体积V1； 3.细线将石块系好，慢慢放入量筒中，测出水和石块的体积V2； 4.石块密度表达式： 探索新知——测量固体密度 实验次数 石块的质量m（g） 石块放入前水的体积V1(cm3) 石块和水的总体积V2(cm3) 石块的体积V(cm3) 石块的密度 ρ(g/cm3) 第一次 第二次 第三次 石块密度的表达式： 探索新知——测量固体密度 探索新知——测量液体密度 从食用油、酱油、酒精和牛奶中任选一种，测定其密度。 （1）向空烧杯中倒入待测液体，用天平测量其质量m1。 （2）将烧杯中的部分待测液体倒入量筒，用天平测量烧杯和剩余液体的质量m2。 （3）测量量筒中液体的体积V。 将测得的数据及计算结果记录在表中。 测量对象 烧杯和液体的质量m1/g 烧杯和剩余液体的质量m2/g 量筒中液体的体积V/cm3 待测固体的密度ρ/(kg·m-3) 探索新知——测量液体密度 探索新知——测量液体密度 1.用天平测出烧杯和液体的总质量m1； 2.将部分液体倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积V；　　　　 3.用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2； 4.液体密度表达式： 探索新知——测量液体密度 探索新知——测量液体密度 实验次数 烧杯和液体的总质量m1（g） 烧杯和剩余液体的总质量m2（g） 量筒中液体质量m（g） 量筒中液体的体积 V(cm3) 液体的密度 ρ/(kg/m3) 第一次 第二次 第三次 液体密度的表达式： 探索新知——测量液体密度 探索新知——密度的计算 例题讲解 有一枚纪念币的质量为16.1g，体积为1.8cm3。试求这枚纪念币的密度，并判断它是金币还是铜币。 已知：纪念币的质量m=16.1kg=l.61×10-2kg，纪念币的体积V=1.8 cm3 =1.8 ×10-6m3。 求：制成纪念币的金属的密度ρ。 解： 答：制成纪念币的金属的密度为8.9× 103 kg/m3。由密度表可知，这枚念币是铜币。 探索新知——密度的计算 探索新知——密度的计算 你能通过密度公式，解决下面的问题吗？ （1）某城市有一座大理石雕塑，已知大理石的密度为2.7×103kg/m3，这座雕塑的质量为18.5t，它的体积是多少？ 已知：ρ大理石=2.7×103kg/m3，m雕塑=18.5t=18.5×103kg。 求：V雕塑=？ 解： 答：这座雕塑的体积约为6.86m3。 探索新知——密度的计算 探索新知——密度的计算 你能通过密度公式，解决下面的问题吗？ （2）某地有一水库，已知它的最大容积为7.5×106m3，那么，这个水库最多可以蓄多少吨水？ 已知：ρ水=1.0×103kg/m3，V水=7.5×106m3。 求：m水=？ 解：m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×7.5×106m3=7.5×106×103kg=7.5×106t 答：这个水库最多可以蓄7.5×106吨水。 探索新知——密度的计算 典例分析 例3 如图所示，是在一条细绳一端系一个小铁块做成的摆，小明用机械停表测算出了这个摆的周期（摆动一个来回所用的时间）后，想探究摆的周期与什么因素有关。他猜想可能与小铁块的质量有关，还可能与细绳的长短有关。于是他通过改变小铁块的质量和细绳的长度测出摆动30个周期所用的时间，得出了表一的实验数据： 实验次数 铁块质量/g 细绳长度/cm 30个周期/s 周期/s 1 10 50 42.0 1.4 2 10 80 54.0 1.8 3 20 50 42.0 1.4 4 20 80 54.2 1.8 (1)为了测出摆的周期，小明采用先测出30个周期所用的时间，再算出一个周期的方法，目的是为了____________； 减小误差 典例分析 【解析】（1）直接测出一个周期，因时间较短，测得的周期误差较大，为减小误差，提高测量的准确程度，先测出30个周期所用的时间，再算出一个周期的方法。 （2）研究摆的周期与小铁块的质量关系，要控制细绳长度相同，只改变质量大小，由表中实验数据可知，1、3或2、4实验中，摆线的长度相同，小铁块的质量不同，而摆的周期相同，由此可知：细绳长度相同时，摆的周期与小铁块的质量无关。 （3）[1][2][3]由图可知，量筒的分度值为2mL，量筒中水的体积为44mL，放入小铁块后，总体积为66mL，则小铁块的体积为V铁=V总-V水=66mL-44mL=22mL=22cm3 分析可知，用量筒测小铁块的体积时，由于绳子也排开一部分水，所以测量的体积结果会偏大。 (2)通过比较第          次实验的两组数据，得出的实验结论是：细绳长度相同时，摆的周期与小铁块的质量无关； (3)他还想测出小铁块的体积，如图，他在量筒中先装入了         mL的水，把用细线吊着小铁块沿着量筒侧壁慢慢浸没水底，小明发现，液面示数最终稳定在66mL，可知小铁块的体积为        cm3，观察分析后小明认为，铁块体积的测量结果         。（选填“偏大”或“偏小”） 1、3/2、4 44 22 偏大 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 探究新知 【解析】A．由图像数据可知，倒入量筒的液体体积为时，烧杯和剩余液体的质量为；当倒入量的液积为时，烧杯和剩余液体的质量为，则 液体的质量为 则被测液体的密度为 故A正确，不符合题意； B．当倒入量筒的液体体积为时，烧杯和剩余液体的质量为，将液体第一次倒出前烧杯和液体总质量为 故B正确，不符合题意； C．根据题意，图像中直线表达式为 因为液体总体积无法确定，所以根据图像信息不能计算得出空烧杯质量，故C正确，不符合题意； D．倒出的液体体积为45cm3时，倒出的液体质量 36g为烧杯和剩余液体的质量，不是烧杯中液体质量，故D错误，符合题意。故选D。 1．在测量液体密度的过程中，将烧杯中部分液体倒入量筒并测出倒出液体的体积V，用天平称量烧杯和剩余液体的质量m，多次重复上述操作，根据实验数据绘制得到的m-V图像如图所示，下列说法错误的是（    ） A．该液体的密度为0.8×103kg/m3 B．将液体第一次倒出前，烧杯和液体总质量为72g C．根据图像信息不能计算得出空烧杯质量 D．倒出的液体体积为45cm3时，烧杯中液体质量为36g D 课堂练习 探究新知 【解析】A．使用天平前，如果分度盘指针如图乙所示，指针右偏，小明可以向左调节平衡螺母使横梁平衡，故A错误； B．由图甲知，标尺分度值为0.2g，盐水和烧杯的总质量为m=50g+20g+5g+0.8g=75.8g；故B错误； C．樱桃取出时沾了少量的盐水，导致量筒内盐水的体积变小，得出的樱桃的体积变大，由密度公式可知密度的测量结果偏小，故C正确； D．由以上数据可测出樱桃的质量为m′=87.8g-75.8g=12g；故D错误。故选C。 2．小明在盆中洗樱桃时发现樱桃会沉入水中，他想知道樱桃的密度，于是进行了如下操作： ①在烧杯中装入盐水，用调节好的天平测出盐水和烧杯的总质量，如图甲所示。 ②将一个樱桃放入盐水中，测得总质量为87.8g。 ③把盐水和樱桃倒入量筒中，测得体积为60.0mL。 ④把樱桃从盐水中拿出，测得剩余盐水体积为50.0mL。下面说法正确的是（    ） A．使用天平前，如果分度盘指针如图乙所示， 小明可以向右调节平衡螺母使横梁平衡 B．由图甲可得盐水和烧杯的总质量为76.0g C．樱桃取出时沾了少量的盐水，导致樱桃密度的测量结果偏小 D．由以上数据可测出樱桃的质量为12.4g C 课堂练习 探究新知 【解析】[1]由图甲可知，指针在ab之间摆动，向右侧偏转的多，说明天平向右倾斜，则应当向左调节平衡螺母，直至天平在水平位置平衡。 [2]如图乙所示，标尺的分度值为0.2g，游码所对应的质量为2.2g，则金属块的质量为m=20g+5g+2.2g=27.2g [3]如图丙所示，量筒的分度值为2mL，示数为60mL，则量筒水和金属块的体积为60mL；则金属块的体积为V=60mL-50mL=10mL=10cm3 则根据密度公式可得金属块的密度为 3．小鸣做测量金属块密度实验，调节天平平衡时，发现将游码移到零刻度线处，天平指针在ab之间摆动如图甲所示，此时应向______调平衡螺母。天平平衡后，用天平测量金属块的质量，天平再次平衡时，右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示，则金属块的质量为______g。然后，小鸣将金属块用细线系好放进盛有50mL水的量筒中，量筒中的水面升高到如图丙所示的位置。该金属块的密度为____________kg/m3。 左 27.2 2.72×103 课堂练习 探究新知 【解析】[1]使用天平测量物体质量时，物体的质量等于右盘砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值。由图甲可知，标尺分度值为0.2g，则材料块的质量为m=10g+10g+1.6g=21.6g。 [2]由图乙可知，量筒的分度值为1mL，量筒中水和铁块的体积V1​=40mL；由图丙可知，材料块放入量筒后，水、铁块和材料块的总体积V2​=70mL。则材料块的体积V=V2​−V1​=70mL−40mL=30mL=30cm3 材料块的密度为 4．（2025·四川眉山·中考真题）物理兴趣小组的同学测量一块不溶于水的新材料密度，用调好的托盘天平测量材料块质量，天平平衡时右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示，则材料块的质量为______g；通过采用图乙和图丙所示的方法，测得该材料块的体积，则材料块的密度是____________。 21.6 0.72×103 课堂练习 探究新知 课堂练习 探究新知 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“自我评价与作业” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 古人云 “物有其性，学以致用”。密度是物质深藏于内的本性，而应用则是物理连接世界的桥梁。以公式为尺，以实验为据，辨万物之材质，算天地之体量，于格物中探规律，于致用中见真知，这便是物理学科恒久的实践之美。 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $