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1、第二节 科学探究：物质的密度基本要求：1. 体验科学探究的全过程，熟悉科学探究的几个主要环节，如提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、分析和论证、评价与反思、合作与交流。2. 会应用“比值”的方法探究物质的性质，建立密度的概念，认识密度公式和单位的由来。3. 学会查物质的密度表，并能说出一些常见物质的密度。4. 会测量一些物质的密度。5. 会应用物质的密度解决一些实际问题。教学重点：密度的概念、测量和应用教学难点：密度的概念、测量和应用课时安排：3课时教学过程：（一）新授一. 密度概念的引入我们这个世界就是由各种各样的物质组成的。如：空气、水、泥土、石头、铁、铜等等。每种物质又都有自己的特
2、性。如：空气是气体，水是液体，泥土是软的，石头是硬的，金属有光泽，非金属无光泽等等。形状、颜色、软硬、气味等这些就是物质的特性，我们可以根据这些特性来鉴别物质。我们可以根据它的气味鉴别它是水还是酒精，可以根据它们的颜色及锈迹，鉴定是铜还是铁。如果我们桌上放的这两个物体，外面涂有同样的颜色，我们要怎样判断它们是什么物质呢？我们鉴别物质，有很多时候，仅靠气味、颜色、软硬、形状等特性是不够的，那么物质是否还有其它特性呢？我们可以做这样一些实验：A. 将涂有同种颜色、同体积的两物体放在托盘天平的两个盘上，结果天平失去平衡B. 取同体积的水和酒精倒入质量相等的两个空烧杯中，然后分别放到天平的两个盘上，结
3、果天平也失去平衡。两物体的体积相同，质量不同；水和酒精的体积相同，但质量不同这说明不同物质在体积相同时，质量是不同的。这也反映了物质的一种特性。为此在物理学中我们引入一个新的物理量密度。二. 密度的概念密度是表示不同物质，在体积相同时质量并不相同这一特性的物理量。现在我们只知道了涂有同种颜色的两个物体不是同种物质，还不知道它们各是什么？这就需要我们进一步研究：对于同一种物质来说，它的质量跟体积有什么样的关系。我们可以通过以下的实验来研究我们取大小不同的外形规则的小木块和小铁块，然后用天平称出铁块或木块的质量，用刻度尺测出其体积，并计算第一个物体的质量与体积的比值。将这些数据填入下表：我们对上面
4、的实验数据进行分析，看看能得出什么规律？ 体积不同的铁块，它们的质量不同。铁块a的体积是铁块b的两倍，铁块a的质量就是铁块b的两倍；铁块c的体积是铁块b的4倍，铁块c的质量就是b的4倍木块a的体积是木块b的两倍，木块a的质量就是木块b的两倍；木块c的体积是木块b的四倍，木块c的质量就是木块b的四倍但是对铁块来说，每一个铁块的质量和体积的比值是个定值；对木块来说，每一个木块的质量和体积的比值也是个定值只是这两个比值不相等而已。对于同种物质，它的体积增大几倍，它的质量也增大几倍，即它的质量和它的体积成正比，质量和体积的比值是个定值对不同物质，这个比值不同；而质量跟体积的比值就等于单位体积物质的质量
5、，不同种类物质单位体积的质量一般不同，可见单位体积的质量反映了物质的特性，物理学中就用单位体积的质量来定义密度。密度的定义：某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。用符号“”来表示密度的公式密度公式的意义包含有：(1)不同物质的物体，质量相等时，密度较大的物体其体积较小，如：质量相等的铜块和铁块，铜块体积小于铁块体积。即当质量相等时，体积跟密度成反比。(2)不同物质的物体，体积相等时，密度较大的物体其质量较大。如：同一个瓶装满水和装满油相比较，装满水的质量大。即当体积相同时，质量跟密度成正比。由密度公式可知，密度的单位是由质量单位和体积单位组成的在国际单位制中，质量的单位是千克，体积的单位是
6、米3，密度的单位就是千克米3，读作千克每立方米。在一般物理实验中，由于所用物质不多，因此质量的单位常用克，体积的单位常用厘米3，密度的单位就是克厘米3。记住：1克厘米3=103千克米3密度的实用单位除gcm3外还可用kgdm3和tm3，有时使用这些单位能使计算简化。密度是表征物质特性的物理量。它表示单位体积的某种物质的质量大小。每种物质都有一定的密度，与物体的质量大小、体积大小无关，它只与物质的种类有关（平均密度则由物体的质量和体积来决定）。如：1 g水和1 kg水密度是相同的。不同的物质密度一般是不相同的。如：铁与铝的密度，油与水的密度都不相同。由于水的密度比油大，因此一滴水的密度仍要比一桶
7、油的密度大。自然界的物质种类很多，有的已经被人们所认识，有的尚未被认识，人类还在不断地发现新的物质，下面是科学家经过精密的测量，所测出的一些常见物质的密度，我们称其为密度表。我们看表：铜的密度是8.9103千克米3，这表示体积是1米3的铜的质量是8.9103千克，用克厘米3作单位，它的数值是8.9，即8.9克厘米3；铁的密度是7.9103千克米3。铜的密度比铁大，说明1米3体积的铜的质量比1米3体积铁的质量大。水的密度是1.0103千克米3；水的密度还有一个规律性的知识，也就是1米3的水的质量为1吨；1分米3的水的质量为1千克；1厘米3的水的质量是1克；1毫米3的质量是1毫克。记住这个规律对以
8、后的解决问题是相当有好处的。所以同学们一定要记住它空气的密度是l.29千克米3。另外还请同学们注意看，在气体的密度表旁边有个条件0，在标准大气压下。其实不仅是气体，固体和液体的密度也都是在一定条件下由科学家经过严格准确的实验测出的，一般固体和液体的密度大小是同一数量级，气体的密度比它们小1000倍左右现在，我们再看密度表，比较固体、液体、气体的密度，我们发现固体的密度都较大；气体的密度都比较小是不是所有的物质都是这样呢？当然不是的，干松木的密度是0.5103千克米3，它的密度比水的密度小。水银的密度是13.6103千克米3，水银是液体，可它的密度却比一些固体的密度还要大，所以说固体的密度较大，
9、只是对一般物体而言。若有一种金属，它的密度是2.7103千克米3，它是什么金属？由密度表可知，这种金属是铝所以，利用密度还可以鉴别物质。 综上所述，密度表一处，同学们要从两个方面来学习。一方面，知道物质，根据密度表，同学们要能查到其密度值，并知道其物理意义；另一方面，知道了某种物质的密度值，根据密度表，同学们应该知道这是什么物质。三. 密度知识的应用：（1）鉴别物质由于通过物质的密度我们就可以知道这是什么物质，所以我们就可以根据物质的密度来鉴别物质。看来要鉴别物质，首先要学习测量物质的密度。由密度的定义可知，要想测量密度，首先要测出质量，在实验室中我们一般用到的测量工具是天平。然后要测量被测物
10、体的体积。质量的测量这里我们不多讲，我们重点来讲体积的测量。对于形状不规则的物体，我们可以利用量筒或量杯来进行。首先我们将量筒或量杯中放入适量（所谓适量，就是当放入被测物体后，水既要将被测物体全部浸没，水又不能超出量筒或量杯的最大刻度。）的水，记下此时量筒或量杯中水的体积V1；然后用细线系住被测物体，轻轻的放入水中记下水和物体的总体积V2，用V2V1即可求出被测物体的体积。如果物体的密度比水的密度小，这时将它放入水中它将漂浮在水面上，这时我们也是不能测出物体的体积的。这时我们常用两种方法来测其体积。一种方法是用助沉法。（用其它密度大的物体和被测物体系在一起，沉入水中，当然这时助沉物的体积应该在
11、V1中。）另一种方法是用细针将其按入水中，观察V2。当然如果物体的形状是规则的，或是可以将其分割成规则物体，我们就可以利用刻度尺来测量其体积了。液体密度测量时，体积比较容易测量，用量筒或量杯就行了，关键是液体质量的测量。首先我们要测出烧杯中液体和杯子的总质量m1,然后将液体倒入量筒或量杯中一部分，用天平测出剩余液体和杯子的总质量m2。液体的质量m=m1m2。（2）求质量天安门广场的人民英雄纪念碑，它的碑心石是一整块巨大的花岗岩，它长14.7m、宽2.9m、厚1m怎样知道它的质量？这块碑心石的质量非常大，不容易找到能测出其质量的测量工具。但我们可以采用有关密度的知识来解决。首先我们知道了它的材质
12、是花岗岩，从密度表中我们可查找出这种物质的密度为（2.62.8）103千克/米3。它的物理意义是体积为1米3的花岗岩，它的质量是（2.62.8）103千克，我们就取2.8103千克/米3吧。这样看来，我们只要知道这块石头的体积不就能求出质量了吗？而这个物体是一个形状规则的物体，其体积是容易计算的。mV这个式子告诉我们，物体的质量等于它的密度乘以体积。因此，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可以算出它的质量，对于不能直接称量的庞大物体，这是求质量的很方便的办法（3）求体积这里有1个铝制的机器零件，不用量筒或量杯能测出这个零件的体积吗？利用这个式子，知道了物体的质量，查出它的密度，就可以算出
13、它的体积，对于形状不规则的或不便于直接测量的较大的物体，这是求体积的很方便的办法求出物体的体积之后，我们就可以根据体积与高度（长度或厚度）与横截面积的关系，就可以求出物体的长度（高度或是厚度）或者求出物体的截面积。二、典型例题分析例1. 将一瓶油倒掉一些后 A. 质量变小、密度变小 B. 质量不变、密度不变C. 质量变小、密度不变 D. 质量变小、密度变大分析：质量是物体的特性，密度是物质的特性。一瓶油倒掉一些后，作为物体已经发生了变化，但作为物质却没有发生变化。答案：C例2. 某金属板长1m，宽50cm，厚8mm，测得其质量是35.6kg，问这是什么金属？分析：判断是什么金属，可以先求出其密
14、度，然后参照密度表对照解答：因50cm=0.5m,8mm=0.008m，体积为V=1m0.5m0.008m=0.004m3，查表得该金属是铜。说明：密度公式的意义包含有：(1)不同物质的物体，质量相等时，密度较大的物体其体积较小。如：质量相等的铜块和铁块，铜块体积小于铁块体积。(2)不同物质的物体，体积相等时，密度较大的物体其质量较大。如：同一个瓶装满水和装满油相比较，装满水的质量大。例3. 冰的密度是0.9克/厘米3，把质量为360克的冰完全熔化成水时，下列关于它们的质量和体积变化的说法正确的是 A. 质量减小了40克，体积减小了40厘米3B. 质量增加了40克，体积不变C. 质量不变，体积
15、减小了40厘米3D. 质量不变，体积增加了40厘米3分析：本题通过质量不随状态变化及与密度之间的联系来进行发散思维。冰熔化成水，虽然物质的状态发生了变化，但质量不变。因为质量是物体的一种属性，它不随物体的形状、状态、温度和地理位置改变而改变。由于冰和水的密度是不相同的，则冰熔化成水的体积要发生变化。解答：冰熔化成水的体积：冰熔化成水，体积减小了：V冰-V水=400厘米3-360厘米3=40厘米3 答案：C例4. 在“测定金属块密度”的实验中，某同学用了如下几个步骤： A. 在量筒内倒入一定量的水，记录水的体积V1。B. 用天平称出金属块质量m。C. 将天平置于水平台上，调节平衡。D. 将金属块全部浸没在水中，记录水的体积V2。（1）合理的顺序应是_（填字母）。（2）观察水体积时应注意什么？（3）金属块密度的计算式是_。分析：实验时，应先调节好天平，然后再用量筒测水的体积和金属块的体积。解答：（
