第4节 密度的应用（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册 第六章 质量与密度（原卷版）

第4节密度的应用（导学案）【学习目标】1.理解密度的概念，能运用密度公式进行简单计算，会计算不能直接测量的物体的质量和体积。（物理观念）2.通过实验探究，学会用比值的方法定义密度概念，培养分析、概括和归纳能力，能运用密度知识解决实际问题。（科学思维）3.经历探究测量物质密度的过程，学会使用天平和量筒测量固体和液体的质量与体积，掌握科学探究的一般方法，培养团队协作精神。（科学探究）4.培养严谨的科学态度和实事求是的作风，认识到密度知识在生活、生产中的重要价值，增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。（科学态度与责任）【学习重点】1.深入理解密度公式，并能熟练运用其进行复杂的密度计算，包括涉及多种物质混合、物质状态变化等情况下的密度问题。2.掌握测量固体和液体密度的精确方法，能够分析实验过程中可能出现的误差，并采取有效的措施减小误差。3.学会将密度知识灵活应用于实际生活和生产场景，如鉴别物质的真伪、选择合适的材料、解决与密度相关的工程问题等。【学习难点】1.理解密度是物质的一种特性，不受质量和体积的影响，能够运用这一特性解释一些看似矛盾的现象。2.在复杂的实际问题中，准确分析物质的质量、体积和密度之间的关系，构建合理的物理模型进行求解。3.设计并实施创新性的实验方案来测量特殊物质或不规则物体的密度，培养创新思维和实践能力。【自主预习】阅读教材《密度的应用》，完成以下问题：1.鉴别物质：每种物质都有其特定的密度，通过测量物质的和，根据公式计算出密度，再与已知物质的密度表对比，即可鉴别物质的种类（如区分金块和黄铜块）。2.计算不便于直接测量的质量：对于形状巨大（如大理石雕像）或难以直接称重（如油罐中的油）的物体，已知物质的和物体的，可根据公式计算出物体的质量。3.计算不便于直接测量的体积：对于形状不规则（如矿石）或无法分割（如古建筑柱子）的物体，已知物质的和物体的，可根据公式计算出物体的体积。4.判断物体是实心还是空心：方法1：比较密度。测出物体的密度ρ物，与物质的真实密度ρ物真对比，若ρ物ρ物真，则物体为空心；若ρ物ρ物真，则物体为实心（忽略误差）。方法2：比较质量。假设物体为实心，根据体积V和ρ物真，由m=ρV计算出实心质量m真，若物体实际质量m物m真，则为空心。方法3：比较体积。假设物体为实心，根据质量m物和ρ物真，由V=m/ρ计算出实心体积V真，若物体实际体积V物V真，则为空心（空心体积V空=V物－V真）。5.选择材料：根据实际需求选择密度合适的材料，例如：制造飞机需选密度的材料（如铝合金），可减轻机身质量；制造铅球需选密度的材料（如铅），确保其质量达标。6.农业应用：通过测量种子的密度，判断种子的饱满程度——饱满种子密度，空瘪种子密度，可筛选出优质种子用于播种。【探究新知】探究一、利用密度求质量原理方法举例m=ρV对于某些不便于直接测量质量的较大物体，只要知道这个物体是由什么物质组成的，就可通过密度表，查出这种物质的密度，再测出它的体积，根据公式m=ρV就能算出该物体的质量。如测一块长方体大理石的质量，大理石的密度可以查阅密度表得到，大理石的长、宽、高可以用刻度尺测量，算出大理石的体积，应用公式m=ρV就能算出该大理石的质量【典例1】小红同学在课外活动中，想测出一个油罐内的质量，已知知道这个油罐的容积是50m3，他取出一些样品，测出20cm3这种有的质量是16g，请你帮她计算出这灌油的质量。探究二、利用密度求体积原理方法举例V=对于某些不便于直接测量体积的物体，只要测出它的质量，再查出它的密度，就可以用公式V=mρ如形状不规则的铁制螺钉，可以用天平测出螺钉的质量，铁的密度可以从密度表中查出，根据公式V=mρ【典例2】工厂在铸造零件时，先要用木料制成实心的模型，叫木模，再铸造出与木模的大小和形状完全相同的零件，某零件厂车间生产了一批铸铁零件，现要判断这批零件是否合格（判断内部是否有气穴），技术人员随机抽取了一个铸铁件作为样品进行检测，他们通过查找和测量得到了相关的数据如表格所示：零件木模铸铁件质量/kg336.34密度/kg/m30.6×1037.9×103求:（1）木模的体积；（2）请判断这个铁铸件样品是否合格（判断内部是否有气穴）?若有，则求气穴的体积是多少?探究三、利用密度鉴别物质理论依据密度是物质的一种基本性质，不同的物质密度一般不同，所以可以利用密度来鉴别物质。鉴别方法先测出物体的质量和体积，再根据ρ=mV注意：不同物质的密度可能是相同的。例如，酒精和煤油都是液体，它们的密度都是0.8×10【典例3】工业生产中，在铸造零件时，要先用木料制作一个实心的与零件形状完全相同的模型，叫木模。物理实践活动中，同学们参观了某零件厂的车间，观看车间生产金属零件的过程。小明想知道金属零件的材料，通过查找和测量得到的相关数据如表所示。产品/材料木模金属零件铝铁铜质量m/kg639.5密度ρ/（kg/m3）1.2×1032.7×1037.9×1038.9×103（1）求木模的体积；（2）请通过计算判断这个零件是由什么材料制成的。探究四、密度在生产生活中的应用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 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 ①航空器材常采用高强度、低密度的合金或新型合成材料。 ②在产品包装中，常采用密度小的泡沫塑料做填充物，一是为了防震，二是便于运输。 ③大型机床底座需要用坚硬、密度大的材料制成。【典例4】4月25日，2025宝鸡钛谷国际钛产业博览会成果新闻发布会举行，全面介绍了本届钛博会的成果。钛合金具有强度高密度小、耐高低温性能良好、机械性能好、韧性和抗腐蚀性好、生物相容性好等优点，以下应用中不适合使用钛合金的是（）A．飞机发动机部件 B．潜艇外壳C．人工关节 D．压路机碾子【课堂总结】【课堂练习】1．社会生活中密度的用途很广，下列说法错误的是（）A．建造飞船尽可能采用强度高、密度大、性能优良的新材料制造B．调制鸡尾酒时，利用了不同颜色的酒液具有不同的密度，形成美丽的颜色和层次C．发生火灾时，为了避免吸入燃烧后产生的有毒气体，人应贴近地面快速通行D．拍摄房屋倒塌伤人的特技镜头时，房屋构件的道具一般用泡沫塑料制作2．把一个铜球放入装满水的杯中，铜球沉入杯底，测得从杯中溢出的水的质量是20g，铜球的质量是89g，已知ρ水=1.0gA．该铜球的体积为10cm3B．该铜球的密度是8.9×103kg/m3C．该铜球空心部分的体积是8cm3D．将空心部分注满水后，球的总质量为99g3．现有密度分别为ρ1、ρ2（ρ1<ρ2）的两种液体，质量均为m0，某工厂要用它们按体积比1：1的比例配制一种混合液（设混合前后总体积不变），且使所得混合液的质量最大。则混合液的密度ρ，则按要求配制后，剩下的那部分液体的质量为（）A．2ρ1ρ2ρ1+ρ24．用烧杯盛某种液体，测得液体与烧杯总质量为m，液体体积为V，它们的关系如图所示，则烧杯的质量为g，该液体的密度是kgm3，当液体与烧杯总质量为70g时，液体的体积为5．小明同学在学校运动会中荣获“铜牌”，如图所示，小明测得奖牌的质量为14g，体积为2cm3。利用物质性质的差异可以鉴别不同物质。他想要利用物理知识鉴别该奖牌材料是否为纯铜。如果这块铜牌是实心的，则小明查阅密度表可知，该奖牌（选填“是”或“不是”）纯铜材料制成的。如果这块铜牌是空心的，那么该奖牌（选填“有可能”或“不可能”）是纯铜材料制成的。物质密度ρ/(g·cm-3)铜8.9铁7.9铝2.76．在春节年货大集上，小明给姐姐买了一个铜制生肖兔摆件，如图所示。为测出该摆件的体积，小明把该摆件完全浸入盛满水的容器中，刚好溢出300g的水。（ρ铜(1)求该摆件的体积；(2)若该摆件是实心的，则它的质量应该是多少？(3)若这个摆件的实际质量只有890g，则空心部分的体积是多少？7．狮子是兽中之王，其形象威雄壮，荡气凌然。古有雕刻石狮子摆放在宫廷建筑、园林名胜、官衙庙堂、豪门巨宅前，用以镇宅护卫。流传至今，有些企业、政府、银行以及豪富家宅的门口，还有这种安放石狮子镇宅护院的遗风不混。现知某单位门口摆放的一座石狮子质量为2t，为了知道它的体积，取一小块质量为15g，体积为6cm3的同种石料，g取10N/kg。求：(1)石料的密度；(2)石狮子的体积。8．2024年11月，电动自行车新国标正式实施，要求整车质量不得超过55kg。目前，两种材料的部分信息如下表所示。某厂家生产的一款电动自行车拟采用铝合金作为车架材料，其车架质量为14