6.4 密度的应用（教学课件）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件聚焦密度的应用，核心知识点包括利用密度公式求质量、求体积及鉴别物质。课堂导入以人民英雄纪念碑碑心石质量计算问题为起点，通过公式推导搭建学习支架，引导学生从已知密度公式逐步掌握应用方法，形成知识递进脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学态度与责任，通过教室空气质量估算、金箔面积计算等实例培养模型建构与科学推理能力，结合“手撕钢”“气凝胶”等新材料体现科技与社会联系。采用问题驱动与实例分析教学法，课堂小结系统梳理知识，含视频资源辅助理解。助力学生提升解决实际问题能力，为教师提供包含分层作业的完整教学方案。

物理八年级上册 •人教版 第六章 质量与密度 第4节 密度的应用 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 通过具体实例的分析，会利用密度公式进行简单计算，理解密度是物质的一种性质，并能运用密度的知识鉴别物质。 02 科学思维 通过利用密度公式及其变形公式进行简单计算，深化对密度公式的理解，发展分析、推理的科学思维。 03 科学探究 通过利用密度知识解决实际问题，增强利用测量工具进行测量、收集数据、处理数据的能力。 04 科学态度与责任 通过学习密度知识的应用，了解关于物质属性的研究对生产生活和科技进步的影响。了解我国新材料的发展现状及发展前景，增强民族自豪感。 教学重难点 教学难点 教学重点 利用密度公式解决实际问题。 利用密度公式解决实际问题。 课堂引入 人民英雄纪念碑 怎样计算不易直接称量 的庞大物体的质量呢? 矗立在天安门广场的人民英雄纪念碑，碑身高37.94 m，由413块花岗岩石块砌成。 碑心石由一整块花岗岩经多次加工而成，当这块花岗岩被加工成长14.7 m、宽2.9 m、厚1.0 m的长方体巨石时，它的质量约为多少? 知识点1 利用密度求质量 知识点1：利用密度求质量 根据密度公式 ，可以推导出m= ρV。物体的质量等于它的密度与体积的乘积。 因此，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可以算出物体的质量。对于不易直接称量质量的庞大物体，这种办法很方便。 m= ρV 1. 利用密度求出质量 知识点1：利用密度求质量 【解析】碑心石的体积：V＝14.7m×2.9m×1.0m＝42.6m3 查表，取花岗岩的密度 ρ＝2.8×103kg/m3 由公式ρ=m/V 得 m＝ρV＝2.8×103kg/m3×42.6 m3＝119.3×103kg＝119.3t 由此题可知，可用密度知识计算不便称量的物体的质量。 【例题1】 矗立在天安门广场的人民英雄纪念碑碑身高37.94 m，由413块花岗岩石块砌成。碑心石是一块整花岗岩，长14.7m、宽2.9m、厚1.0m，它的质量约为多少? 知识点1：利用密度求质量 想一想：利用密度知识如何估测教室中空气的质量？ 2. 估测教室中空气的质量 【分析】根据密度公式 ，可推导出m=ρV。所以需估测教室的体积、查找教室中空气的密度。查表知空气的密度1.29kg/m3。 注意：由于空气密度受温度、压强的影响，密度表中空气密度的数据1.29kg/m3是在0℃、标准大气压下的值，而教室中空气的温度和气压与之不同，所以密度表中的数据不能准确反映教室中空气的密度。 知识点1：利用密度求质量 【例题2】小丽同学非常喜欢物理，很乐意参加物理实践活动。她想知道教室里的空气质量有多少。你先猜一猜。几克？几十克？还是几千克、几十千克？还是几百千克？ 下面我们来走进她的物理实践活动吧。她先用皮尺测出教室的长、宽、高分别为9m、7m、4m，接着她又查了一下密度表，在0℃，标准大气压下空气的密度是1.29kg/m3，假如当时教室内气温是0℃，教室内气压是标准大气压，请你帮小丽同学计算一下教室内空气的质量。 【解析】教室的体积V=9m×7m×4m=252m3 教室内空气的质量m=ρV=1.29kg/m3×252m3=325.08kg 可见，一般教室里的空气质量大约有几百千克。 知识点2 利用密度求体积 知识点2：利用密度求体积 根据密度公式 ，可以推导出公式 。 利用这个公式，知道了物体的质量，查出组成物质的密度，就可以算出物体的体积。 对于形状不规则或不便于直接测量体积的物体，这是一种很方便的求体积的办法。 ρ银＝10.5×103kg/m3 知识点2：利用密度求体积 【例题3】修缮某文物需要使用厚度为0.15μm的金箔，这种金箔主要由黄金制成。假设没有损耗，那么10g的黄金能修缮多大面积? 【解析】查表，黄金的密度 ρ＝19.3×103kg/m3 代入公式， 可得到10g黄金的体积 由于所用金箔的厚度d=0.15μm，则能修缮的面积 知识点2：利用密度求体积 【例题4】细心的小明发现寒冷的冬天放在室外的盛水缸常常被冻裂（如图所示），是什么原因呢？ 请你帮他做个计算：一个容积为0.18m3的水缸盛满水，则缸中水的质量是________kg（ρ水=1.0×103kg/m3） ；这些水全部结成冰后，冰的体积是_______m3（ρ冰=0.9×103kg/m3）。小明进一步了解到通常气温低于0℃时，缸里的水从______面（选填“上”或“下”）开始凝固，从而把水缸胀裂。 上 180 0.2 知识点2：利用密度求体积 【解析】水的质量为 水结成冰后，质量不变，即m冰=m水=180kg，可得冰的体积 通常气温低于0℃时，缸里的水从上面开始凝固，结冰后体积变大，从而把水缸胀裂。 知识点3 利用密度鉴别物质 知识点3：利用密度鉴别物质 想一想：有失去标签的两个相同的瓶子，分别装有体积相等的酱油和可乐，你如何分辨它们？你有几种方法？ 分析：可以通过以下几种方法进行区分： ‌（1）闻气味法‌； （2）品尝法（在安全卫生前提下）‌； （3）摇晃观察泡沫法‌； （4）测密度法‌：使用天平测量相同体积液体的质量。由于酱油中含有较多氨基酸、盐分等溶质，其密度一般高于可乐。根据资料，酱油密度可达 ‌1.15g/cm3，而可乐因含糖量高但也含有大量水分，密度接近水（约1.03–1.05g/cm3 ）。因此质量较大的一瓶为酱油。 知识点3：利用密度鉴别物质 1. 利用密度鉴别物质种类的原理 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。 知识点3：利用密度鉴别物质 【解析】要想知道制造铅球的材料是否为纯铅，可以先求出它的密度，再与纯铅的密度进行比较。 此铅球的密度 查表可知铅的密度是，可见这个铅球不是纯铅制成的。 【例题5】体育锻炼用的一个实心“铅球”的质量是4kg，经测量知道它的体积是0.57dm3。这个球是用纯铅制造的吗? 知识点3：利用密度鉴别物质 银饰品深受人们喜爱，但是银饰品不一定都用纯银制成。有些银饰品的成分除银之外，还可能有铜、镍等。如何判断银饰品是否为纯银的呢？ 通过测量密度可以对其是否为纯银作出初步判断。 银饰品 知识点3：利用密度鉴别物质 想一想：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。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也可能相等。利用测量密度的方法鉴别物质不一定可靠，它只是粗略鉴别物质种类的方法，还需要结合物质的其他性质进行准确判断。 煤油 0.8×103kg/m3 酒精 0.8×103kg/m3 知识点3：利用密度鉴别物质 2. 密度在社会生活中的一些应用 （1）鉴定产品是否合格 标准牛奶的密度是1015～1040 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。 除了可以鉴别物质的种类，用测量密度的方法还可以鉴定某些样品是否合格。例如，可以用测量密度的方法检验医用酒精是否合格。合格医用酒精的体积分数约为75%，密度约为0.85g/cm3，若待检样品的含水量偏大，则密度也会偏大。 知识点3：利用密度鉴别物质 （2）盐水选种的道理 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。 知识点3：利用密度鉴别物质 材料 密度（kg/m3） 超硬铝 2.7×103 钛合金 4.5×103 （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航空器材中的新材料 在航空器材中，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。 知识点3：利用密度鉴别物质 材料 密度（kg/m3） 碳纤维复合材料 1.55~2.0×103 ②风力发电机的叶片 超过百米的海上风力发电机的叶片采用了具有密度小、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能的碳纤维材料。 例如，一款123米长的海上风电叶片若采用高强度合金制造，质量可达248吨；而使用碳纤维材料后，成品质量仅为62吨，大幅减重75% 。这种轻量化特性对深远海风电项目的经济性和可维护性具有重要意义。 知识点3：利用密度鉴别物质 ③机器底座 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强度高、密度大的材料（钢铁）来制造。 材料 密度（kg/m3） 钢、铁 7.8×103 压路机的滚筒 机器底座 知识点3：利用密度鉴别物质 ④影视剧中的道具 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。 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。 知识点3：利用密度鉴别物质 视频欣赏——《密度与物质鉴别》 知识点3：利用密度鉴别物质 【例题6】我国自主研发的C919大型商用客机（如图所示）采用了极轻的新型复合材料。“极轻”反映了这种材料的密度______（选填“大”或“小”）。若一个实心零件使用铝合金制造时（铝合金的密度为3.0×103kg/m3），其质量为60kg；若改用新型复合材料制造，其质量减少24kg，则这种材料的密度为____________kg/m3。 1.8×103 小 知识点3：利用密度鉴别物质 【解析】密度是物质单位体积的质量，因此材料“极轻”反映了这种材料的密度小。 已知铝合金的密度为3.0×103kg/m3，质量为60kg，则零件的体积为 改用新型复合材料后，质量减少24kg，则新型材料的质量为 m新=60kg-24kg=36kg 因此新型材料的密度为 科学•技术•社会•环境 材料与社会发展 （1）材料的物理性质 我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料，等等。 一般来说，不同的材料具有不同的物理性质。除密度不同外，材料的导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等也往往各不相同。在生产生活中，人们利用各种材料的特性，设计出所需的物品。 材料的物理性质： 密度、导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等. （2）我国古代材料学的发展情况 某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革。 在旧石器时代，人类通过简单加工获得石器，用来狩猎，维持生存。随着石器加工制作水平的提高，人类社会进入了新石器时代，出现了原始手工业，如制陶和纺织。 商代后期用于蒸煮的青铜器—甗 青铜器的出现大大促进了农业和手工业的发展。青铜是由铜、锡等元素组成的合金，它的熔点低、硬度高、耐用性强。 yǎn 科学•技术•社会•环境 我国是世界上冶铁业出现较早的国家之一。 春秋战国时代，由铁制作的农具、手工工具及各种兵器得以广泛应用。铁器时代的到来，大大促进了社会的发展。随着钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社会从农业和手工业社会进入了工业社会。 铁器时代：从陨铁到工业革命的文明巨变. 科学•技术•社会•环境 百炼钢做成了绕指柔 手撕钢‌，即宽幅超薄精密不锈带钢，是一种厚度可薄至 ‌0.015毫米‌（仅为头发丝直径的1/6）却仍保留高强度、高耐蚀、高弹性的高端不锈钢材料，因其薄到可用手撕开而得名 。 这项曾被国外长期“卡脖子”的核心技术，如今已被中国完全突破。山西太钢研发团队历经711次失败，于2018年成功轧制出0.02毫米“手撕钢”，并在2020年将厚度极限推进至 ‌0.015毫米‌，实现关键装备国产化，打破世界纪录 。如今，太钢已实现0.015毫米“手撕钢”的全面量产，日产量达3吨左右 。 （3）新材料——“手撕钢” 手撕钢的核心优势与应用领域： 折叠屏手机；航空航天‌；新能源电池‌；高端电子‌；军工与航天。 科学•技术•社会•环境 气凝胶是当今世界上密度最小的固体。这种新材料具有隔热、耐高温等性能，在新能源汽车、航空航天等领域有多种用途。 图是世界上最轻的固体——气凝胶，气凝胶密度仅为3kg/m3（空气的密度为1.29kg/m3）。由于气凝胶中99.8%以上是空气，所以有非常好的吸油效果和隔热效果，一寸厚的气凝胶相当于20-30块普通玻璃的隔热功能。把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损。气凝胶看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400℃的高温。 （4）新材料——气凝胶 气凝胶比同体积的普通海绵轻得多，将它压缩80%后仍可恢复原状。因为它耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时所穿的鞋子都是用气凝胶制成的。 气凝胶 科学•技术•社会•环境 20世纪，各种新材料层出不穷。而半导体等新材料的出现和广泛应用，则把人类社会由工业社会推向信息社会。 基于材料对社会发展的作用，人们将信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱。在这三大支柱中，材料又是能源和信息的基础。 科学•技术•社会•环境 视频欣赏——《气凝胶》《手撕钢》 科学•技术•社会•环境 【例题7】气凝胶是一种很轻的固体，如图所示。它是将硅胶快速萃取水分，随后与二氧化碳替换而成，其99%的成分是气体。气凝胶能经受超过1300℃的高温；18mm厚的一层气凝胶足以保护宇航员抵御零下130℃的低温；气凝胶又被称为“最佳海绵”，可以完全吸收水中的污染物质。下列说法错误的是（　　） A．气凝胶的隔热性较差 B．气凝胶的密度很小 C．气凝胶能耐高温 D．气凝胶可用来净化水 A 科学•技术•社会•环境 【解析】A．由题目中“抵御零下130℃的低温”可知，其隔热性能很好，故A错误，符合题意； B．由“气凝胶是一种很轻的固体”“其99%的成分是由气体组成的”可知其密度很小，故B正确，不符合题意； C．由“能经受超过1300℃的高温”可知其耐高温，故C正确，不符合题意； D．由“可完全吸收水中的污染物质”可知其可用来净化水，故D正确，不符合题意。 故选A。 科学•技术•社会•环境 课堂小结 课堂小结 根据密度公式 可推导出m= ρV，计算质量. 根据密度公式 可推导出，计算体积. 根据密度公式 计算密度，可以鉴别物质. 鉴定产品。如鉴定酒精是否合格、牛奶的品质. 根据密度大小选择合适的材料. 材料的物理性质。新材料特点与应用，如气凝胶、手撕钢. 密度的应用 工业生产 中的应用 求出质量 求出体积 鉴别物质 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1. 物理知识与生活联系非常紧密，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，房间里的空调安装在上面，是因为冷空气的密度小 B．图乙中，航空器材常采用高强度、高密度的合金材料 C．图丙中，把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来，是因为空气受热密度变大 D．图丁中，海上风力发电机的叶片采用了密度小、耐腐蚀的碳纤维材料 D 课堂练习 【解析】A．房间里的空调安装在上面，是因为冷空气密度大，会向下流动，热空气密度小，会向上流动，从而形成对流，使房间内温度均匀，故A错误； B．航空器材需要质量小、强度高，根据密度公式 ，在体积一定时，密度小的材料质量小，所以常采用高强度、低密度的合金材料，故B错误； C．把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来，是因为空气受热体积膨胀，密度变小，热空气会向上流动，从而推动风车转动，故C错误； D．海上风力发电机的叶片需要质量小、耐腐蚀，碳纤维材料具有密度小、耐腐蚀的特点，所以采用了这种材料，故D正确。 故选D。 课堂练习 2. 下列关于质量、体积、密度的说法，正确的是（　　） A．夏天，将一瓶奶茶放入冰箱，一段时间后发现奶茶全结成冰，奶茶结冰后体积变小 B．通常用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”，是因为塑料泡沫的密度大 C．医院里的氧气瓶中的氧气用去了一半后，质量减半，体积不变，密度不变 D．一只瓶子能装2kg酒精（ρ=0.8×103kg/m3），如果装满水，则瓶内水的质量大于2kg D 课堂练习 【解析】 A．将一瓶奶茶放入冰箱，一段时间后发现奶茶全结成冰，密度变小，质量不变，由ρ=m/V可知体积变大，故A错误； B．塑料泡沫密度较小，同体积时与其他材料相比，质量较小，因此，通常用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”可保护演员的安全，故B错误； C．医院里的氧气瓶中的氧气用去了一半后，质量减半，体积不变，ρ=m/V可知密度变小，故C错误； D．瓶子装满酒精或水时，液体的体积都等于瓶子的容积，则酒精和水的体积相同，水的密度大于酒精的密度，由m=ρV可知水的质量大于酒精的质量，即大于2kg，故D正确。 故选D。 课堂练习 3. 研学途中，有四位同学在某金属工艺品店各买了一件金属小摆件，它们都是实心的（如图中花、马等示例）。回来后他们分别用天平测量了自己小摆件的质量，用排水法测量了体积，并在同一个坐标图里标注了坐标点（坐标中ABCD点）。哪个同学的小摆件所用的金属肯定与另外三个不同 _______（直接从坐标ABCD四点中选择答案）。 B 课堂练习 【解析】密度是物质的特性，可用于鉴别物质。根据密度公式m=ρV ，在m-V图像中，物质的密度大小等于该物质的质量和体积对应点与坐标原点连线的斜率。如果几个小摆件是同一种金属制成的，那么它们的密度相同，其在m-V图像中的对应点A、B、C、D应该在同一条过原点的直线上。从图中可以看出，A、C、D三点在同一条过原点的直线上，这表明它们所代表的小摆件的密度相同，一定是由同一种金属制成的。而B点明显偏离这条直线，其对应点与原点连线的倾斜程度更缓，斜率远小于其他三点，说明B的小摆件的密度与其他三个小摆件的密度不同。因此，B小摆件 所用的金属肯定与另外三个不同，故填B。 课堂练习 4．我国自主研发的世界上最薄的“手撕钢”，被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”，推动了我国在航空航天、电子信息等领域的迅猛发展。“手撕钢”的密度为7.9g/cm3，但厚度只有0.015mm。以下说法正确的是（    ） A．“手撕钢”的厚度为15nm B．2m2“手撕钢”的质量为237g C．用“手撕钢”做的手术刀轻薄灵活，“轻”是指密度小 D．用“手撕钢”制成的航空器部件，在地球上的质量比在月球上的质量大 B 课堂练习 【解析】A.“手撕钢”的厚度为0.015mm=0.015×106nm=1.5×104 nm，故A错误； B.“手撕钢”的密度 ρ=7.9g/cm3=7.9×103 kg/m3 2m2的“手撕钢”的体积V=Sd=1.5×10-5m×2m2=3×10-5m3 则其质量 故B正确； C．“轻”是指质量小，用“手撕钢”做的手术刀体积小，拿在手里感觉手术刀的质量小，故C错误。 D．质量是物体的一种属性，不会随着物体位置改变而改变，故D错误。 课堂练习 5．为节能减排，建筑上普遍采用空心砖替代实心砖。如图所示，质量4.5kg的某空心砖，规格为20cm×15cm×10cm（提示：表示长宽高的乘积，即体积），砖的实心部分占总体积的60%。试求： （1）这种空心砖每块砖所用材料的体积； （2）这种空心砖材料的密度； （3）为了使保暖效果更好，需在空心部分填充满一种密度为0.1g/cm3的保暖材料，则填满后每块砖的保暖材料的质量。 1800cm³ 120g 课堂练习 【解析】 （1）空心砖的总体积V=20cm×15cm×10cm=3000cm³ 砖的实心部分占总体积的60%，则每块砖所用材料的体积 V材料=60%V总=60%×3000cm³=1800cm³ （2）空心砖的质量即为材料的质量m砖=4.5kg=4500g 材料的密度   （3）空心部分的体积V空=V-V材料=3000cm³-1800cm³=1200cm³ 填满后保暖材料的质量m1=ρ1V空=0.1g/cm3×1200cm3=120g 课堂练习 6. 小明在课外实践活动中接触到一个铝球，测得它的质量为54g，体积为30cm3。请你判断该铝球是空心的还是实心的？已知ρ铝=2.7×103kg/m3 课堂练习 【解析】（1）方法一：比较体积。 假设这个铝球是实心球，则铝球中所含铝的体积（实心部分的体积） V=m/ρ=54g/（2.7g/cm3）=20cm3 因为铝球的总体积为30cm3，大于实心部分铝的体积，所以该铝球是空心的。 （2）方法二：比较质量。 假设这个铝球是实心球，则实心球的质量 m'=ρV=2.7g/cm3×30cm3=81g>54g，所以该铝球是空心的。 （3）方法三：比较密度。 该铝球的平均密度：ρ=m/V=54g/30cm3=1.8g/cm3<2.7g/cm3，所以该铝球是空心的。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $