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1、2019-2020学年八年级物理 7.3 科学探究：物质的密度学案 沪科版引例：有两个外表涂有防护漆的立方体，已知其中一个是铁块，另一个是木块，你能在不损坏防护漆的前提下鉴别出它们吗？智 能 提 要物 质 的 密 度密度的应用计算质量计算体积鉴别物质概念、公式、单位测量原理、仪器、方法、步骤公式、单位问：怎样正确理解密度是物质的一种特性？答： 特性是指物质本身具有的而能相互区分辨认的一种性质。密度是物质的一种力学性质，它表示相同的体积情况下，不同的物质质量不同；或者说相同质量情况下，不同的物质的体积不同的性质。每种物质都有一定的密度，不同的物质，其密度一般不同。物质的密度和它的体积大小、质量的
2、多少无关，所以说，密度不跟它的质量成正比，也不跟它的体积成反比。在学习密度公式时，要明确它的物理意义，这一点十分重要。问：如何理解密度公式的物理意义？答：对于公式，要从以下几个方面去理解：（1）由同种物质组成的物体，体积大的质量大，物体的质量跟它的体积成正比，质量和体积的比是一个定值（即密度不变）因此，不能认为物质的密度跟质量成正比，跟体积成反比即当 一定时，（2）由不同物质组成的物体，在体积相同的情况下，密度大的质量大，物体的质量跟它的密度成正比即当V一定时，（3）由不同物质组成的物体：在质量相同的情况下，密度大的体积反而小，物体的体积跟它的密度成反比即当m一定时，问：怎样测量固体和液体的密
3、度？答：根据密度公式来测定固体和液体的密度，因此，只要测出固体或液体的质量m和体积V，代入公式便可求得它们的密度。对于规则的几何体，可用刻度尺测出它们的长、宽、高等有关数据，根据体积公式算出体积。对于不规则形状的固体，可利用量筒（量杯）采用排液法测出体积。 但对于不规则且不沉于水的固体可用沉锤法，如测石蜡的体积，方法有二：（1）在量筒（杯）中放适量水V1，用大头针压着石蜡使其全部浸入水中，读出体积V2，则V2V1就是蜡体积；利用此法测固体体积时，必须将待测固体浸没在水中（2）在盛水的量筒（杯）中放入一铁块，读出体积V1，然后取出铁块并用细线与石蜡拴在一起，沉入量筒（杯）中，读出体积V2，则V2
4、V1就是石蜡的体积，值得注意的是用此法测固体的体积，该固体必须是不溶于水的。使用量筒（杯）应注意以下几点。1使用前应观察所用量筒（杯）的量程和最小刻度值，以便选择适合被测物体的量筒（杯）。了解最小分度值，才能正确记录。2读数时，量筒（杯）一定要放在水平台上，视线要与液面相平，若仰视，读数偏低，若俯视，读数会偏高。若液面为凸形，视线应与凸形液面的最高处相平，若液面为凹形，视线应与凹形液面的最低处相平。智 能 拓 展天体的密度。经天文学家的努力，已经搞清了许多天体的密度：水星的平均密度是5.46g/cm3，金星是5.26g/cm3，火星3.96g/cm3，土星0.70g/cm3，太阳1.409g/
5、cm3，月球3.341g/cm3。它都比不上地球，地球的平均密度是5.52g/cm3。冬天的傍晚，可以在东南天空看到一颗很亮的星天狼星。天文学家很早就仔细观测天狼星了，并且发现天狼星旁边还有一颗不太亮的星，人们就叫它“天狼伴星”。天文学家惊异地发现，天狼伴星的质量比太阳还大，它的半径却又比地球还小，它的密度高达3800000g/cm3，也就是每立方厘米有3.8吨！天文学家已经发现了100多个象天狼伴星那样密度的恒星，这类星就叫白矮星。密度最大的白矮星，每立方厘米要有200吨呢！1967年，天文学家利用射电望远镜又发现了一种天体中子星。这种天体的直径仅有十几千米，它的质量却和巨大的太阳差不多。中
6、子星表面层密度大到每立方厘米10万1亿吨，中心密度达到每立方厘米10亿吨。科学家认为，那里的物质处于一种特殊的“中子态”，如果从中子星那里取下火柴头那么大的物质，可以和一艘万吨巨轮的质量差不多。要是拿中子星物质造一枚壹分硬币情况会怎样呢？咱们假定壹分硬币的体积是10mm3吧（实际比这大），它的质量就是1000万吨。把它放在地球上，几百个火车火拖不动它；要是装船，可以压沉十几艘当今世界最大的超级油轮。智 能 归 例题型一 理解密度的概念，理解密度是物质的一种特性例1 关于密度的概念下列说法正确的是（ ）A同一种物质它的密度跟其质量成正比，跟其体积成反比B把一铁块压成铁片，它们的密度就小了C一种固
7、体和一种液体，它们的质量相等，体积相等，则它们的密度也相等D质量相等的两种物质，密度大的体积也大闯关点拨 密度是物质的一种特性，对于同种物质，无论质量和体积怎样改变，物质的密度始终是不变的，所以A、B是错误的。质量相等的不同物质，密度大的体积反而小，所以D也是错误的。一般来讲，不同物质的密度是不同的，但并不等于密度相同的就一定是同种物质，C所述的结论是正确的，因为按密度的概念，可以判断两种物质的密度的确相等。答 选C变形题 将一块质量分布均匀的砖分割成体积大小不同的两部分，则( ) A体积大的密度一定大 B体积小的密度一定大 C两者的密度一定相等 D两者的密度一定不相等例2 为了研究物质的某种
8、特性，某同学分别用甲、乙两种不同的液体做实验，实验时，他用量筒和天平分别测出甲（或乙）液体在不同体积时的质量，下表记录的是实验测得的数据及求得的质量跟体积的比值。物质实验次数体积（c）质量（g）质量/体积（g/c）甲110181.8220361.8330541.8乙41080.80520160.80630240.80（1）分析上表中的实验次数1与2（2与3、1与3）或4与5（5与6、4与6）的体积及质量变化的倍数关系，可归纳出的结论是_（2）分析上表中实验次数_，可归纳出的结论是相同体积的甲、乙两种液体，它们的质量是不相同的。（3）分析上表中甲、乙两种液体的质量与体积的比值关系，可归纳出的结论
9、是_闯关点拨 本题引导同学们通过分析研究物质的某种特性的实验数据，探究和归纳知识。应注意在分析数据时明确：对同种物质，在体积改变时，质量和体积比值特点；对不同物质在体积相同的情况下，质量与体积的比值特点，不难得出结论。答 （1）甲（或乙）液体的质量与体积成正比。（2）1与4（2与5、3与6）在相同体积时的质量关系。（3）甲（或乙）液体，它的质量与体积的比值是一个确定的值；甲与乙液体，它们的质量与体积的比值是不同的。题型二 有关测量物质密度的实验题例1 在“用天平和量筒测定固体密度”的实验中，某同学正确测得石块质量为48g,体积如图甲为_cm3，石块的密度是_kg/m3 ，图乙是个别同学在实验操
10、作过程中的情况；图丙是部分同学实验结束离开实验室后留下的情景。指出图中违反实验操作规则和实验不规范之处。 图乙：_。图丙：_。 闯关点拨 从甲图可以看出V水=60mL，水和石块的总体积V总=80mL，则V石=60 mL；利用天平测量质量时，在称量时不能调节平衡螺母，实验完成后应该整理好器材。答 20 称物体质量时又重新调节平衡螺母 离开实验室前没有把器材整理好例2 在用天平和量筒测量某种食油的密度时，以下操作步骤中，不必要且不合理的是（） A用天平测出空烧杯的质量 B取适量的油倒人烧杯中，用天平测出杯和油的总质量 C将烧杯中的油倒人量筒中，测出倒人量筒中的油的体积 D用天平测出烧杯和剩余油的总
11、质量闯关点拨 我们在设计实验步骤的时候，必须具有可操作性和科学性，并能力求减少实验的误差。因此，本题就应该先测烧杯和油的总质量，再测出倒出油后的杯子质量，这样两者之差就是倒出油的质量，而此时量筒内油的体积也就是倒出的油体积，有利于减小实验误差，因而用天平测出空烧杯的质量是不必要且不合理的。答 选A例3 给你一架无砝码、无游码、已调好的等臂天平和一个量杯、细绳、一些细砂及适量的水（设水的密度已知）。请你测出一块小矿石的密度要求：（1）写出实验步骤及要测量的物理量。（2）推出用所测物理量表达矿石密度的表达式。闯关点拨 测小矿石的密度，需测出小矿石的质量m和体积V。用量筒可测出小矿石体积，小矿石质量
12、如何测得是本题的难点和重点。根据，对已知密度的物体，如果其体积能够测得，则其质量可求得。在所提供的物体中，只有水的密度已知，其他密度未知，利用量筒和水以及天平，可以间接地测出其他物体的质量。小助手：当不能直接利用天平称质量时，可以用“水+量筒”或“已知密度物体+水+量筒”解决，这种“等效替代”的方法也可以来测物体的体积。为了使被测小矿石的质量与量杯中水的质量相等，测量小矿石质量前，需先用一些细砂平衡量杯的质量，即在一盘放空量杯，在另一盘放细砂并调节细砂使天平平衡，再在装细砂的盘中加小矿石，并在量杯中加水，使天平再次平衡，此时，读出水的体积即可求得。答 （1）实验步骤及要测量的物理量： A将空量
13、杯放在右盘，在左盘放适量的细砂，使天平平衡； B在左盘再放上小矿石，在右盘的空量杯中慢慢加水，直至天平再次平衡； C记录下此时量杯中水的体积； D取下量杯，在杯中装适量的水，记录下此时量杯中水的体积； E将小矿石放入量杯中，记录下此时量杯中水面对应的示数。（2）推导： 题型三 能较灵活地利用密度公式及其变形公式计算物质的密度及物体的质量、体积例1 一个瓶子的质量为20克，装满水时，用天平测得总质量为120克，若用这个瓶子装密度为1.8103千克/米3的硫酸最多可装多少千克?闯关点拨 要求瓶子最多可以装多少硫酸？硫酸的密度是已知的，只需知道硫酸的体积，而硫酸的体积等于瓶子容积，求出瓶子的容积是关
14、键，根据装满水时水的质量和水的密度求出瓶的容积，就可求出最多能多少千克硫酸了。解 解法一：（分步求解是最基本的解题方法） 根据水的质量m水=120g-20g=100g=0.1kg和水的密度=1.0103 kg/m3求出水的体积为： 则硫酸的体积为V硫酸=V容=V水 m硫酸=硫酸V硫酸=1.8103 kg/m3110-4m3 =0.18kg 解法二：掌握了密度知识比例关系,也可以用比例方法解题.小助手：利用比例关系解题，要明确写出比例成立的条件，再计算求解，利用比例关系解题一般比较简便。 V硫酸=V水 例2 有一只空瓶的质量是250g,装满水后称得质量是750g,倒干净后再装满油称得质量是650
15、g,问这瓶里装的是什么油?闯关点拨 要想知道瓶里装的是什么油,就是要我们求出该油的密度,然后对照密度表可判断出该油的类别.解 （方法一）根据=m/V可知,要求油的密度,必须知道油的质量和体积,由题意可知水的质量为m水=m水总-m瓶=（750-250）g=500g水的体积为油的体积为V油=V瓶=V水=500cm3，油的密度为(方法二):由m=V可知，不同种物质，若它们的体积相同，那么它们的质量与密度成正比，即油/水=m油/m水解：由得：答：查表对照，瓶里装的是煤油。说明 解题过程中应注意对各物理量的脚标加以区别并能正确使用；运用公式计算时三者的单位必须统一，、m、V三者在同一公式中应该对应于同一
16、物质。例3 一铁球的质量是2.2kg，体积是0.410-3m3,试鉴定此球是空心的还是实心的。（铁=7.9g/cm3）闯关点拨 鉴定球是否空心有三种方法。方法一：比较密度，假设球是实心的，用求出的铁球密度与铁的已知密度相比,若相等则是实心的，若小于铁的密度则是空心的；方法二：比较质量假设球是实心的，求出铁球的质量与题目所给的质量相比，若相等则是实心，若大于题目所给的质量则是空心的；方法三：比较体积求出铁球中铁的体积与题所给体积相比，若相同则是实心的，若小于题目所给的体积则是空心的。解 方法一：铁球密度=m/V=2.2kg/0.410-3m3=5.5103kg/m3因为5.5103kg/m37.
17、9103kg/m3，所以是空心的。方法二：若铁球是实心的，则铁球的质量m=V=7.9103kg/m30.410-3m3=3.16kg因为3.16kg2.2kg，所以球是空心的。方法三：因为铁的体积：V=m/=2.2kg/7.9103kgm-3=0.2810-3m30.410-3m3所以铁球是空心的。智 能 训 练基础知识训练1一松木块的密度是0.4103kg/m3，读作_，把它锯掉3/4，剩下的松木块密度为_。2一块石碑，长50cm，宽20cm，高3m，质量为0.75t，则它们的密度是_kg/m33质量相等的实心铜球与实心的铝球的体积之比为 _；体积相等的实心铜球和实心的铝球的质量之比为_（铜
18、=8.9g/cm3，铝=2.7g/cm3）4为减轻飞机的重力，因选用密度较_（选填“大”或“小”）的材料来制造飞机。5关于物体的质量和物质的密度，下列说法中正确的是（ ）A一块冰全部融化成水后，质量变小，密度不变B把铜块碾压成铜片，质量和密度均不变C把铁球加热，质量变大，密度变小D某种物质的密度与它的质量成正比，而与它体积成反比6人们常说的“铁比木头重”这句话的意思指的是（ ）A铁的质量比木头大 B铁的体积比木头小C铁的密度比木头大 D以上说法都可以7如图7-11所示：有四只相同体积的烧杯，依次各盛有质量相等的煤油、汽油、植物油和硫酸（硫酸植物油煤油汽油），其中盛汽油的烧杯是（ ）图7-118
19、有甲、乙两金属块，甲的密度是乙的2/5，乙的质量是甲的2倍，则甲的体积是乙的（ ）A0.2倍 B0.8倍 C1.25倍 D5倍9在三枚戒指中，只有一枚是纯金的，而其他两枚则是锌镀金和铜制的，鉴别的方法是（ ）A称得质量是最大的是纯金的B可以观察金属的光泽C测三者密度，密度最大的是纯金的D条件不足，无法判断10用不同材料制成体积相同的甲、乙两种实心球，在调节好的天平左盘上放2个甲球，在右盘上放3个乙球，天平恰好平衡，若甲球密度为，乙球密度为，那么它们密度之间的关系是（ ）A：=3：2 B：=1：2C：=2：1 D：=2：311实验室有下列器材：A、天平；B、砝码；C、铝块；D、盐水；E、量筒；F
20、、刻度尺 G、水；H、烧杯；I、三角板。1若要测盐水的密度需选用的器材有_（填序号）2实验步骤有：a.把天平放在水平台上，并使天平平衡；b.用量筒测出盐水的体积V1；c.用天平称出空烧杯的质量m1；d.用量筒测出铝块的体积V2；e.用天平测出盐水和烧杯的总质量m2；f.用天平测出铝块的质量m3；g.用量筒测出水的体积V3。1）若要测盐水的密度，则其合理必要的步骤是_（填序号）2）根据步骤，写出盐水密度的式子=_。3）若要测铝块的密度，则其合理必要的步骤是_（填序号）12为了研究物质的某种特性，某同学选用了三种不同材料制成的长方体样品，他用实验中测得和经过计算的数据见下表。实验次数样品质量（g）
21、体积(cm)质量/体积(g/cm)1铝块121.68.02.72铝块243.216.02.73松木14.08.00.54松木216.032.00.55钢块71.28.08.9(1)对实验1、2或3、4中的实验数据进行比较，可以得的结论是，同种物质，它的质量跟体积成_单位体积的质量_(2)比较1、3、5中的实验数据，可以得出的结论是；相同体积的不同物质，质量_，不同物质的_一般不相同13需要测一形状不规则木块的密度，先用天平称出木块的质量是15g，取一只量筒，并装有50ml水，将一铁块放进量筒的水中，水面升高到80ml刻线处，取出铁块跟木块拴在一起，再放进量筒中，水面上升到105ml刻度线处。则
22、此木块的密度是多大？综合提高训练1有空心的铜球，铁球和铝球各一个，它们的体积和质量都相等，这三个球中空心部分最大的是_球。（铜铁铝）。2一个能装500g水的玻璃瓶，装满水后的总质量是750g，用该瓶装密度是0.8g/cm3的酒精，则装满酒精后的总质量为_g（水=1.0103kg/m3）3甲、乙两块矿石的质量相等，甲的体积是乙的2倍若将甲切去13，将乙切去23，则剩下的两块矿石密度的大小关系是=_.4体积和质量都相等的铝球，铁球和铅球，密度分别为铝=2.7g/cm3，铁=7.8g/cm3，铅=11.3g/cm3，下列说法中正确的是（ ）A若铝球是实心的，则铁球和铅球一定是空心的。B若铁球是实心的
23、，则铝球和铅球一定是空心的。C若铅球是实心的，则铝球和铁球一定是空心的。D不可能三个球都是空心的。5甲、乙两金属的密度分别为甲、乙，将等质量的甲、乙两金属制成合金，则合金密度为（ ）A B C D6.“铅球是用纯铅制成的吗？”体育课后同学们提出了疑问，请你设计一种鉴别方法来探究这个问题。（假设铅球是实心的）（1）写出所需的实验器材； （2）简要写出相应的实验步骤。7.两个杯子分别盛有浓盐水和纯水，不能用嘴尝，请你用学过的物理知识，自选实验器材（也可以用自制的仪器或物品），设计两种区分哪杯是浓盐水，哪杯是纯水的方法，简要说明理由。方法一：_;方法二：_8小明曾在家偶然发现一个奇怪的现象，他把一只
24、玻璃可乐瓶灌满凉水，封好后放入冰箱的冷冻室内，打算做一瓶冰块，可是，当他第二天拿出玻璃瓶时，发现水虽已完全结成了冰，但玻璃瓶已裂成了许多块，这瓶是冻裂的吗？还是另有原因？9.德化生产的瓷器举世闻名，瓷都中学的科学探究小组应且所学物理知识测量瓷器的密度，他们所用的器材有：若干小碎瓷片，足够的水，一个质量为m、容积为V、有密封盖的瓶子，问：（1）他们还需要选择_，才能测出小碎瓷片的密度。（只限选一件仪器）（2）请简要写出测量过程，并用适当的符号表示所测量的物理量。（3）小碎瓷片密度的表达式是：10.一个铜球，质量为3.2kg，而体积为420cm，那么这个铜球是否为空心的？若为空心的，其空心部分注满
25、铅，则此球的质量又是多大？（铜、铅的密度分别是8.910kg/m,11.410kg/m）11.有一只玻璃瓶，它的质量为0.1kg，当瓶内装满水时，瓶和水的总质量为0.4kg，用此瓶装金属粒若干，瓶和金属颗粒的总质量为0.8kg，若在装金属颗粒的瓶中再装水时，瓶，金属颗粒和水的总质量为0.9kg，求：（1）玻璃瓶的容积；（2）金属颗粒的质量；（3）金属颗粒的密度。12.盐水选种需要密度为1.110kg/m的盐水，现配制0.05m的盐水，称得它的质量是60kg，这样的盐水是否符合要求？如不符合要求，应该加水还是加盐？加多少？13为了测定河水的含砂量（即每立方米的河水含砂的质量）某同学测出10L河水
26、的质量是10.18kg，已知砂的密度为2.5103kg/m3，试根据上述数据求出河水含砂量为多少？73基础知识训练 10.4103千克每立方米 0.410322.5103327:89 89:274小5B6C7A 析：对不同的物质比较体积的大小，由V=m/可知,若质量m相等,则体积V与密度成反比，由于硫植煤汽因此V汽V煤V植V硫 故选A8C9C10A析：设每个球的质量分别为m甲、m乙，根据题意：2m甲=3m乙，则m甲：m乙=3：2，又因为每个球的体积相等，所以，111A、B、D、E、H2（1）a.c.e.d （2）(m2-m1)/V1 （3）a.f.d12（1）正比 不变 （2）不同 密度13已
27、知：m=15g V1=50ml=50cm3 V2=80ml=80cm3 V3=105ml=105cm3求：木解：V木=V3-V2=105cm3-80cm3=25cm3 0.6kg/m3综合提高训练 1铜265031/2 析：密度反映了物质本身的一种特性，不随物质的质量和体积的改变而改变将甲、乙两物体各切去一部分后，剩下的密度之比与原来的密度之比是相等的根据题意可知，mm，V=2V ,所以：=1：24A5C 析：设甲、乙金属块的质量为m，则合金的密度：6（1）杆秤 水 水桶 量杯等 （2）略7方法一：用量杯分别取同体积的浓盐水和纯水，用天平测杯与液体的总质量，因体积相等，质量大的密度大，又因浓盐
28、水的密度大于纯水的密度，质量大的就是浓盐水；方法二：用天平测出同质量的浓盐水和纯水，用量杯分别测出它们的体积，因质量相等，体积大的密度小，又因浓盐水的密度大于纯水的密度，体积小的就是浓盐水。8封闭在玻璃瓶中的水，质量不会变化，结成冰后，由于冰的密度比水的密度小，在质量一定的条件下，冰的体积比水的体积大，因而玻璃瓶实际上是被满瓶水凝固成冰时体积膨胀而涨破的。9（1）天平 （2）将瓶子灌满水测出瓶和水的总质量m测出小碎瓷片的质量m，测出瓶放入小碎瓷让灌满水的质量m （3）小碎瓷片的密度=10空心 3.88kg11（1）310m (2)0.7kg (3)3.510kg/ m12不符合要求 应加水50g13已知：V=10L=1010-3m3 m=10.18kg 砂=2.5103kg/m3 求：含砂量 解：m砂+m水=m V砂+V水=V 把 、代入得 把 代入得 河水的含砂量为：