【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1. 知道密度與溫度的關(guān)系，并能解釋簡(jiǎn)單的與社會(huì)生活相關(guān)的密度問(wèn)題。
2. 通過(guò)分析實(shí)例，理解密度是物質(zhì)的一種特性，能運(yùn)用密度知識(shí)鑒別物質(zhì)。
3. 通過(guò)學(xué)習(xí)密度知識(shí)的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到物理理論在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要作用。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
1．密度與溫度的關(guān)系；
2．應(yīng)用密度鑒別物質(zhì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
水的反常膨脹現(xiàn)象；溫度為4℃時(shí)，水的密度最大。
【自主預(yù)習(xí)】
閱讀教材，完成以下問(wèn)題：
1. 密度與溫度的關(guān)系：
物體通常具有熱脹冷縮的性質(zhì)，即溫度升高時(shí)，體積變大；溫度降低時(shí)，體積變小。因?yàn)橘|(zhì)量不變，根據(jù)密度公式ρ=m/V可知，溫度升高時(shí)，物質(zhì)的密度會(huì)變小，溫度降低時(shí)，物質(zhì)的密度會(huì)變大。氣體（選填“氣體”、“液體”或“固體”）的密度受溫度的影響最大。
風(fēng)的形成是由于空氣受熱膨脹體積變大，使密度變小從而上升，熱空氣上升后，溫度低的冷空氣從四面八方流過(guò)來(lái)形成的。
2. 水的反常膨脹：下圖是“一定質(zhì)量的水的體積隨溫度變化關(guān)系”的圖像。由圖可知，溫度為4℃ 時(shí)水的體積最小，高于4℃時(shí)，水跟其他的物體一樣，是 熱脹冷縮 ；在0～4℃之間，水卻是 熱縮冷脹（反常膨脹）。因此，一定質(zhì)量的4℃的水，無(wú)論是溫度升高或降低，體積都變 大 ，根據(jù)ρ=m/V可知：密度都變 小 ，所以溫度為4℃時(shí)水的密度最 大 。

3. 可以通過(guò)測(cè)量密度的方法來(lái)鑒別物質(zhì)。因?yàn)槊芏仁俏镔|(zhì)的特性，不同的物質(zhì)密度一般不同，其基本方法是：先求出該物質(zhì)的密度數(shù)值，再查密度表確定屬于哪種物質(zhì)；這種鑒別方法不是（選填“是”或“不是”）絕對(duì)可靠的。
【合作探究】
探究一、密度與溫度
1.密度與溫度
【做一做】①在室溫下，用繃緊的橡皮膜,把一個(gè)空錐形瓶口封上，然后把瓶子放入熱水中，橡皮膜會(huì)凸起來(lái)。過(guò)一會(huì)，再把瓶子放入冰水中，觀(guān)察橡皮膜的變化。
現(xiàn)象：把錐形瓶放在冰水后，瓶口的橡皮膜會(huì)向下凹。


【分析】錐形瓶放入熱水中時(shí)，瓶?jī)?nèi)的空氣受熱膨脹，溫度升高，體積變大，所以，橡皮膜會(huì)向上凸起；放入冰水中時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣溫度降低，遇冷收縮，體積變小，致使橡皮膜凹進(jìn)去(均選填“不變”“變大”或“變小”) 。
【想一想】瓶?jī)?nèi)空氣的密度變化嗎？
【分析】因?yàn)槠績(jī)?nèi)被封閉的空氣的質(zhì)量不變 ，根據(jù)密度公式ρ=m/V可知，溫度升高，體積變大時(shí)，空氣密度變??；溫度降低時(shí)，體積變小，密度變大(均選填“不變”“變大”或“變小”) 。
【想想做做】②如圖1所示，做一個(gè)紙風(fēng)車(chē)。如果把風(fēng)車(chē)放在點(diǎn)燃的酒精燈上方，風(fēng)車(chē)能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
觀(guān)察并思考：你知道是什么推動(dòng)了風(fēng)車(chē)嗎？
【分析】這是因?yàn)榫凭珶舻幕鹧媸垢浇諝獾臏囟壬?，體積變大（膨脹），空氣的密度變小，所以熱空氣上升(選填“上升”或“下降”)形成氣流，氣流流過(guò)風(fēng)車(chē)時(shí)，帶動(dòng)風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)起來(lái)。
圖1 紙風(fēng)車(chē) 圖2 風(fēng)的形成
【想一想】自然界中的風(fēng)是如何形成的？
【歸納】風(fēng)就是空氣的流動(dòng)。風(fēng)的形成是溫度引起空氣的熱脹冷縮所致。氣體受熱膨脹，體積變大，根據(jù)密度公式ρ=m/V 可知密度變小，所以氣體密度變小會(huì)上升。熱空氣上升后，溫度低的冷空氣就從四面八方流過(guò)來(lái)，從而形成風(fēng)。地面附近的風(fēng)總是從低溫地區(qū)吹向高溫地區(qū)。
【總結(jié)】密度與溫度的關(guān)系：
溫度能改變物質(zhì)的密度。一般物質(zhì)具有熱脹冷縮的性質(zhì)，溫度升高時(shí)物質(zhì)的體積增大，所以密度會(huì)減小。氣體的密度隨溫度變化非常明顯，固體和液體的密度受溫度變化的影響較小.
2. 水的反常膨脹現(xiàn)象
【想想議議】如圖3所示，是科研人員通過(guò)探究“一定質(zhì)量的水的體積隨溫度變化的關(guān)系”做出的圖像。
分析圖象，回答以下問(wèn)題：
圖象中AB段反映的物理規(guī)律是什么？ BC段反映的物理規(guī)律是什么？
【分析】圖象中AB段反映的物理規(guī)律是：水溫低于4℃時(shí)，水溫升高，體積減小。
BC段反映的物理規(guī)律：水溫高于4℃時(shí)，水溫升高，體積增大。
【總結(jié)】水的熱膨脹特點(diǎn)：
4℃以上的水是熱脹冷縮，而0℃～4℃的水是熱縮冷脹，物理上把這種現(xiàn)象稱(chēng)為反常膨脹。
圖3 水的體積—溫度圖像 圖4 水的密度—溫度圖像
3. 水的密度與溫度的關(guān)系
【推導(dǎo)】根據(jù)ρ=m/V可知：水的質(zhì)量不變，在溫度4℃時(shí)，體積V最小，所以密度ρ最大。
溫度高于4℃時(shí)，隨著水溫的升高，水的體積變大，密度越來(lái)越??；
溫度低于4℃時(shí)，隨著溫度的降低，水的密度也越來(lái)越小。（如圖4所示）
4. 與水的反常膨脹有關(guān)的現(xiàn)象
①水在4℃時(shí)的密度最大，是下沉到水底的。如圖5所示：水的反常膨脹使得水從上到下結(jié)冰。在寒冷的冬天，水凝固成冰時(shí)，體積變大，密度變小，浮于水面 上方。所以在寒冷的冬天，湖面冰封了，但較深湖底的水卻有可能保持4℃的水溫，魚(yú)兒仍可以自由自在地游動(dòng)。
圖5 圖6 溫度為4℃時(shí)飲料容器最安全

②各種飲料都含有水分，由于水在4℃時(shí)的密度最大，體積最小，所以?xún)?chǔ)存或運(yùn)輸在溫度為4℃時(shí)是最安全的。
【想想議議】在北方的冬天，對(duì)自來(lái)水管的保護(hù)十分重要。如果保護(hù)不好，使水管里的水結(jié)了冰，不僅影響正常生活用水，還會(huì)把水管凍裂（圖7），造成送水設(shè)備的損壞。水管為什么會(huì)被凍裂？
【推導(dǎo)】設(shè)水的體積為V水，結(jié)冰后，冰的體積V冰。
因?yàn)橘|(zhì)量不變，m冰= m水，即ρ冰V冰= ρ水V水
又因?yàn)棣驯?ρ水 ， 所以V冰＞V水，即一定質(zhì)量的水結(jié)成冰后體積增大。
結(jié)論：一定質(zhì)量的水結(jié)成冰后體積增大，把水管脹裂了。

圖7 圖8

【例題1】如圖8所示是水的密度隨溫度變化的關(guān)系圖，由圖中的關(guān)系不能得出的結(jié)論是（ ）
A．水在4℃時(shí)密度最大
B．水在0～4℃，隨著溫度的降低，密度越來(lái)越小
C．水在4～8℃，隨著溫度的升高，密度越來(lái)越小
D．水凝固成冰時(shí)體積會(huì)變大
【答案】D。
【解析】由水的密度隨溫度變化的關(guān)系圖，可得出結(jié)論：水在4℃時(shí)密度最大；水在0～4℃，隨著溫度的降低，密度變?。凰?～8℃，隨著溫度的升高，密度變小。不能得出水凝固成冰時(shí)體積會(huì)變大的結(jié)論。所以選項(xiàng)ABC都正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
探究二：密度與物質(zhì)鑒別
1. 根據(jù)密度鑒別物質(zhì)
【想一想】如何鑒別一枚金牌是不是用純金做成的?
【分析】物質(zhì)的密度是物質(zhì)的特性，同種物質(zhì)密度是相同的，不同物質(zhì)的密度一般是不同的。只要測(cè)出了金牌的密度，再與密度表中金的密度進(jìn)行比較，如果計(jì)算值和理論值吻合，材料可能為真，不吻合則說(shuō)明材料有假。
【想想議議】如何測(cè)金牌的密度?
【分析】測(cè)金牌的密度時(shí),可用天平測(cè)質(zhì)量,借助于溢水杯和量筒、利用排水法測(cè)量體積，根據(jù)密度公式計(jì)算出密度.
【例題2】某運(yùn)動(dòng)員獲得了一枚金牌，為了鑒別金牌是否是純金制成的，他測(cè)出了金牌的質(zhì)量為12.5 g，體積為0.75 cm3，問(wèn)金牌是否是純金制成的？(金的密度ρ金＝19.3g/cm3)
【解析】此“金牌”的密度為 ρ=m/V ＝125g/10.5cm3 ＝11.9g/cm3

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