5.3 密度知识的应用（课件）2025-2026学年八年级物理上册沪粤版（2024）

5.3 密度知识的应用一、引言：密度知识的实用价值密度作为物质的基本特性之一，在生产生活、科学研究等领域有着广泛的应用。从日常的物质鉴别到工业生产的质量控制，从考古学的文物鉴定到航空航天的材料选择，密度知识都发挥着不可替代的作用。本节课我们将深入探讨密度知识在实际中的具体应用，了解如何运用密度公式解决实际问题。二、鉴别物质：利用密度区分不同物质（一）原理与方法每种物质都有其独特的密度，不同物质的密度一般不同（少数物质可能存在密度相同的情况，如酒精和煤油的密度均为 \(0.8 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，需结合其他特性进一步鉴别）。因此，通过测量未知物质的密度，将其与已知物质的密度进行对比，可初步判断该物质的种类。鉴别物质的步骤通常为：测量未知物质组成的物体的质量 \(m\) 和体积 \(V\)。根据密度公式 \( \rho=\frac{m}{V} \) 计算其密度。查阅密度表，对比计算出的密度与已知物质的密度，确定物质种类。（二）实例分析珠宝鉴定：市场上常有不法商家用铜锌合金冒充黄金欺骗消费者。已知黄金的密度为 \(19.3 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，而铜锌合金的密度约为 \(8.5 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)。通过测量 “黄金饰品” 的密度，若其密度远小于 \(19.3 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，则可判断为假冒产品。矿石鉴别：地质勘探人员在野外发现一块矿石，测量其质量为 237g，体积为 30cm³。计算其密度为 \( \rho=\frac{237g}{30cm³}=7.9g/cm³=7.9 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，对照密度表可知该矿石可能是铁块。三、计算不便于直接测量的质量（一）适用场景对于形状庞大、质量巨大或不便于直接用天平称量的物体（如大型石碑、油罐车中的油、桥梁构件等），可先测量其体积，再根据该物质的密度计算质量，公式为 \(m = \rho V\)。（二）实例分析计算石碑质量：一块长方体大理石石碑，测得其长 5m、宽 2m、高 3m，大理石的密度为 \(2.7 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)。则石碑的体积 \(V=5m \times 2m \times 3m = 30m³\)，质量 \(m=\rho V=2.7 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 30m³=8.1 \times 10^4kg=81t\)。估算油罐车装油量：一辆油罐车的油罐容积为 30m³，装满汽油后，汽油的密度为 \(0.71 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，则油罐车内汽油的质量 \(m=\rho V=0.71 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 30m³=2.13 \times 10^4kg=21.3t\)。四、计算不便于直接测量的体积（一）适用场景对于形状不规则、无法用刻度尺测量尺寸的物体（如小石块、子弹、钢珠等），或难以直接用量筒测量体积的物体（如珍贵文物、精密零件等），可先测量其质量，再根据该物质的密度计算体积，公式为 \(V=\frac{m}{\rho}\)。（二）实例分析计算不规则铁块体积：一个不规则铁块的质量为 395g，铁的密度为 \(7.9g/cm³\)，则其体积 \(V=\frac{m}{\rho}=\frac{395g}{7.9g/cm³}=50cm³\)。估算物质体积：一块质量为 100g 的冰块，冰的密度为 \(0.9g/cm³\)，则其体积 \(V=\frac{m}{\rho}=\frac{100g}{0.9g/cm³}\approx111.1cm³\)。五、判断物体是实心还是空心（一）判断方法对于由某种物质组成的物体，可通过以下三种方法判断其是实心还是空心：密度比较法：计算物体的实际密度，与该物质的密度对比。若实际密度小于物质密度，则为空心；等于则为实心。质量比较法：假设物体是实心的，根据其体积和物质密度计算质量，与物体实际质量对比。若计算质量大于实际质量，则为空心；等于则为实心。体积比较法：假设物体是实心的，根据其质量和物质密度计算体积，与物体实际体积对比。若计算体积小于实际体积，则为空心；等于则为实心。（二）实例分析一个铝球的质量为 54g，体积为 30cm³，已知铝的密度为 \(2.7g/cm³\)，判断该铝球是否为空心。密度比较法：铝球的实际密度 \( \rho=\frac{m}{V}=\frac{54g}{30cm³}=1.8g/cm³ < 2.7g/cm³\)，因此该铝球是空心的。质量比较法：假设铝球是实心的，其质量应为 \(m=\rho V=2.7g/cm³ \times 30cm³=81g > 54g\)，因此该铝球是空心的。体积比较法：假设铝球是实心的，其体积应为 \(V=\frac{m}{\rho}=\frac{54g}{2.7g/cm³}=20cm³ < 30cm³\)，因此该铝球是空心的，空心部分的体积为 \(30cm³ - 20cm³=10cm³\)。六、密度知识在工业生产中的应用（一）材料选择航空航天材料：飞机、火箭等航天器需要质量轻、强度高的材料，通过选择低密度的合金材料（如铝合金、钛合金），可减轻机身重量，提高运载能力和飞行效率。例如，铝合金的密度约为 \(2.7 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，远小于钢的密度（\(7.9 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)），广泛用于飞机制造。建筑材料选择：建造高层建筑时，需考虑材料的密度和强度。混凝土的密度约为 \(2.4 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，既保证了结构强度，又不会使建筑自重过大；而用于填充墙体的泡沫材料密度小，可起到保温和减轻重量的作用。（二）质量控制工业生产中，通过测量产品的密度可检验产品的质量和纯度。例如：汽车发动机的活塞需用密度均匀的合金材料制造，若密度不均匀，会导致活塞运转时受力不平衡，影响发动机性能。化肥生产中，通过测量化肥的密度可判断其成分是否达标，纯度是否符合要求。七、密度知识在农业和生活中的应用（一）农业应用盐水选种：饱满的种子密度较大，不饱满的种子密度较小。农民将种子放入一定浓度的盐水中，不饱满的种子会漂浮在水面，饱满的种子则沉在水底，从而筛选出优质种子。盐水的浓度需根据种子的密度调整，以确保筛选效果。判断土壤肥力：土壤的密度与肥力有关，肥沃的土壤中有机质含量高，密度相对较小；贫瘠的土壤密度较大。通过测量土壤密度，可初步判断土壤肥力状况，为施肥和改良提供依据。（二）生活应用鉴别牛奶纯度：纯牛奶的密度约为 \(1.03g/cm³\)，若牛奶中掺水，密度会降低。通过测量牛奶的密度，可判断牛奶是否掺水及掺水量的多少。制作密度计：密度计是根据物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的，其刻度不均匀，刻度值上小下大。将密度计放入液体中，液面对应的刻度即为该液体的密度。密度计广泛用于测量酒精、酱油、石油等液体的密度。八、密度知识在科学研究中的应用（一）考古学中的应用考古学家通过测量文物的密度，可判断文物的材质，推测其制作年代和工艺。例如，不同年代的陶器烧制工艺不同，陶土的密度也会有所差异；青铜器的密度可反映其铜锡合金的比例，为研究古代冶金技术提供线索。（二）地质学中的应用地质学家通过测量岩石和矿石的密度，可分析地壳的组成和地质构造。例如，花岗岩的密度约为 \(2.6 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，玄武岩的密度约为 \(2.8 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，通过测量不同地层岩石的密度，可推断地质演化过程。九、课堂例题与解析例题 1一个空瓶的质量为 200g，装满水后总质量为 700g。若用该空瓶装满某种液体后总质量为 600g，求这种液体的密度。解析：水的质量 \(m_æ°´=700g - 200g=500g\)。水的体积（即瓶的容积）\(V=V_æ°´=\frac{m_æ°´}{\rho_æ°´}=\frac{500g}{1g/cm³}=500cm³\)。液体的质量 \(m_液=600g - 200g=400g\)。液体的密度 \( \rho_液=\frac{m_液}{V}=\frac{400g}{500cm³}=0.8g/cm³=0.8 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)。答案：这种液体的密度为 \(0.8 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)。例题 2一个体积为 50cm³ 的铜球，质量为 267g，已知铜的密度为 \(8.9g/cm³\)，求：（1）该铜球是实心还是空心？（2）若为空心，空心部分的体积是多少？解析：（1）假设铜球是实心的，其质量应为 \(m=\rho V=8.9g/cm³ \times 50cm³=445g > 267g\)，因此该铜球是空心的。（2）铜球中铜的体积 \(V_铜=\frac{m}{\rho}=\frac{267g}{8.9g/cm³}=30cm³\)，空心部分的体积 \(V_空=50cm³ - 30cm³=20cm³\)。答案：（1）空心；（2）空心部分的体积为 20cm³。十、课堂小结鉴别物质：通过测量密度并与已知物质密度对比，判断物质种类。计算质量与体积：利用 \(m = \rho V\) 和 \(V=\frac{m}{\rho}\) 计算不便于直接测量的物体质量或体积。判断实心空心：通过密度比较法、质量比较法或体积比较法判断物体是否空心。实际应用：在工业材料选择、质量控制，农业选种，生活中的物质鉴别，以及科学研究等领域均有重要应用。十一、课堂练习有一捆细铜丝，质量为 89kg，铜的密度为 \(8.9 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3\)，则这捆铜丝的体积为 ______m³。若铜丝的横截面积为 \(2.5 \times 10^{-6}m²\)，则铜丝的长度为 ______m。一个鸡蛋的质量约为 50g，体积约为 50cm³，若将鸡蛋放入水中，鸡蛋会______（选填 “漂浮”“悬浮” 或 “下沉”），理由是______。（已知水的密度为 \(1g/cm³\)）一块体积为 \(100cm³\) 的冰块，完全融化成水后，水的质量和体积分别是多少？（冰的密度为 \(0.9g/cm³\)，水的密度为 \(1g/cm³\)）某工厂生产的铝球，要求每个铝球的质量为 54g，体积不超过 25cm³。现检测一个铝球，质量为 54g，体积为 28cm³，判断该铝球是否合格，并说明理由。（铝的密度为 \(2.7g/cm³\)）十二、课后作业完成课本上的相关练习题。用家里的材料（如盐水、鸡蛋）做盐水选种的模拟实验，观察不同浓度盐水对鸡蛋浮沉的影响，并记录实验现象。查阅资料，了解密度计的工作原理和使用方法，写一篇简短的说明。2024沪粤版物理八年级上册5.3 密度知识的应用第五章 质量与密度授课教师： . 班 级： . 时 间： . 1.密度的公式？2.水的密度是多少？表示什么含义？3.知道了密度公式中的任意两个，如何求第三个量？求质量求体积鉴别物质生活再体验氢气球为什么能够飘向空中？油为什么能够漂浮在水面？冰为什么能够漂浮在水面？飞机材料的选择有什么特殊要求？压路机的滚筒材料有什么特点？机床底座的材料有什么特殊要求？阅读与感悟密度的公式：ρ＝————mV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阅读与感悟因为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。阅读与感悟密度知识的应用有哪些？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。鉴别物质阅读与感悟密度知识的应用有哪些？根据产品制造的需要，选用不同密度的材料阅读与感悟密度知识的应用有哪些？通过测定密度的方法发现某些新的物质活动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。下表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？思考一下请查表， 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想一想试填写图中物体的质量。铁1m30.1dm3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________kg7.9×103（b）质量为______kg0.079（c）体积为____________cm3775.19必做实验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。必做实验测量固体密度1．实验原理2．测量仪器：天平、量筒必做实验测量固体密度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：必做实验测量固体密度石块密度的表达式：必做实验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。必做实验测量液体密度1．实验原理：2．测量仪器：必做实验测量液体密度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：必做实验测量液体密度液体密度的表达式：例题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。想一想 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：想一想 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 1.小点同学根据下表中的数据得出了一些结论，其中正确的是(　　)A.不同的物质，密度一定不同 B．同种物质在不同状态下，其密度不同C．固体的密度都比液体的大D．体积相等的实心铜块和实心铅块，铜块的质量比铅块大B知识点1常见物质的密度一些物质的密度/(kg·m－3) 2.[2025年1月六安期末]北京是唯一举行了夏季与冬季奥运会的城市，奥运火炬质量是同体积钢的，是用硬度比钢的硬度大8倍左右的碳纤维复合材料制成的 ，这主要利用了碳纤维的(　　)A．体积小 B．弹性小C．密度小 D．硬度小C知识点2密度知识在生活中的应用3．寒冷的冬天，暴露在室外的自来水管中的水很容易结冰，不仅会影响人们正常用水，有时还会将水管冻裂，这是因为水结冰后的密度______，所以水结成冰后体积______就将水管胀裂了。(均填“变大”“不变”或“变小”)变小变大4．有一枚运动会奖牌，它的质量为37.8 g，体积为3.6 cm3，制成这枚奖牌的金属密度为________g/cm3，根据密度表判断该奖牌可能是由________制成的。10.5知识点3密度公式及其变形公式的应用 银5.[2025·合肥月考]如图所示，是一桶新买的花生油 ，通过查资料得知花生油的密度为0.9×103 kg/m3，则桶中油的体积为__________m3，质量为________kg。5×10－34.56．[2025年1月池州期末改编]小悟同学用某材料打印了一个正方体作品，测得它的质量是70 g，已知该材料的密度是2.8 g/cm3，则所用材料的体积是________cm3，若经过测量得到该作品的实际棱长为3 cm，则该作品是________(填“空心”或“实心”)的。 25空心7．小点的妈妈买了一只茶壶，小点很想知道茶壶所用材料的密度。于是她测出壶盖的质量为44.4 g，壶盖的体积是14.8 cm3。(1)请你帮小点算出这种材料的密度。(2)若测得整个空茶壶的质量为159 g，则该茶壶所用材料的体积为多大？8. [立德树人·五育并举　2025·武汉模拟]发生火灾时，为避免吸入燃烧产生的有毒气体，人应贴近地面爬行，主要原因是有毒气体(　　)A．受热膨胀，密度变小，聚集于室内上方B．受热膨胀，密度变大，聚集于室内下方C．受热膨胀，密度变小，聚集于室内下方D．受热膨胀，密度变大，聚集于室内上方A9．[2025年1月亳州期末]有甲、乙两个实心物体的密度之比为5∶2，质量之比为4∶3，甲、乙两个物体的体积之比为(　　)A．8∶15 B．15∶8 C．10∶3 D．3∶10A10．一个瓶子最多能装下500 g水，则这个瓶子能装下500 g的下列哪种物质，已知ρ水银＞ρ水＞ρ煤油＞ρ酒精＞ρ汽油(　　)A．煤油 B．酒精 C．汽油 D．水银[变式]如图所示，甲、乙、丙是三个完全相同的容器，小点将质量相等的酒精、硫酸和水三种液体倒入三个容器中。已知 ρ酒精