文档内容
6.4 密度与社会生活 （导学案）
【学习目标】
1. 知道密度与温度的关系，并能解释简单的与社会生活相关的密度问题。
2. 通过分析实例，理解密度是物质的一种特性，能运用密度知识鉴别物质。
3. 通过学习密度知识的应用，认识到物理理论在解决实际问题中的重要作用。
【学习重点】
1．密度与温度的关系；
2．应用密度鉴别物质。
【学习难点】水的反常膨胀现象；温度为4℃时，水的密度最大。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 密度与温度的关系：
（1）物体通常具有热胀冷缩的性质，即温度升高时，体积 ；温度降低时，体积 。
因为质量不变，根据密度公式ρ=m/V可知，温度升高时，物质的密度会 ，温度降低时，物质的
密度会 （以上均选填“变大”、“变小”）。 （选填“气体”、“液体”或“固体”）的
密度受温度的影响最大。
（2）风的形成是由于空气受热膨胀体积变大，使密度变 从而上升，热空气上升后，温度低的
冷空气从四面八方流过来形成的。
2. 水的反常膨胀：下图所示是“一定质量的水的体积随温度变化关系”的图像。由图可知，温度
为 时水的体积最小，高于4℃时，水跟其他的物体一样，是 ；在0～4℃之间，水
却是 （反常膨胀）。因此，一定质量的4℃的水，无论是温度升高或降低，体积都变 ，
根据ρ=m/V可知：密度都变 ，所以温度为4℃时水的密度最 。
3. 可以通过测量密度的方法来鉴别物质。因为密度是物质的 ，不同的物质密度一般 ，其
基本方法是：先求出该物质的密度数值，再查密度表确定属于哪种物质；这种鉴别方法 （选填
“是”或“不是”）绝对可靠的。
【合作探究】
探究一、密度与温度1. 物质密度与温度的关系
【做一做】（1）将一个瘪了的乒乓球放入热水中，观察发生的现象。（2）在室温下，把一个气
球套在空锥形瓶的瓶口上，然后把瓶子放入热水中，观察气球的变化；再把瓶子放在冷水中，观察气
球的变化。
瘪乒乓球 放入热水中 气球套在锥形瓶口上
【实验现象】①变瘪了的乒乓球会重新 起来。②气球放入热水中时，气球会 起来；放入
冰水中，气球 了下去。
【想一想】乒乓球（空锥形瓶）内空气的密度变化吗？为什么？
（3）分析论证：根据 ρ=m/V进行分析。
①瘪了的乒乓球放入热水中时，球内气体受热膨胀，体积 ，因为质量不变，根据ρ=m/V可知，
密度 (均选填“不变”“变大”或“变小”) 。。
②套在锥形瓶瓶口上的气球，放入热水中时，瓶内气体受热膨胀，体积变大，密度 ；放入
冰水中时，体积变小，密度 (均选填“不变”“变大”或“变小”) 。
（4）实验结论
一定质量的气体，其密度受温度的影响较大。当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密
度变大。
（5）热胀冷缩
自然界中的绝大多数物质都有温度升高时体积变大，温度降低时体积变小的性质，物质的这种性
质可简称为“ ”。在我们常见的物质中， 的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影
响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。
2. 风的形成
（1）风的形成
【做一做】如图1所示，做一个纸风车。把风车放在点燃的酒精灯上方，观察发生的现象。
【实验现象】风车能转动起来。
【想一想】你知道是什么推动了风车吗？[来
【分析】这是因为酒精灯的火焰使附近空气的温度升高，体积变大（膨胀），空气的密度变 ，所以热空气 (选填“上升”或“下降”)形成气流，气流流过风车时，带动风车转起来。
图1 纸风车 图2 风的形成
（2）自然界的风的形成
【分析】风就是空气的流动，风的形成是温度引起空气的热胀冷缩所致。气体受热膨胀，体积变
大，根据密度公式ρ=m/V 可知密度变小，所以气体密度变小会上升。热空气上升后，温度低的冷空气
就从四面八方流过来，从而形成风。地面附近的风总是从低温地区吹向高温地区。
（3）风的利用：风力提水、风力发电、风帆助航等。
3. 冬天自来水管被冻裂的原因
【思考】在我国的北方，冬天对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管内的水结了冰，
不仅影响正常的生活用水，还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。那么，自来水管为什么会被冻裂？
【分析】从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度 ，所以水冻成冰后，因为质量不变，
根据 V=m/ρ可知，体积 ，所以就把水管胀裂了。
4. 水的反常膨胀现象
（1）水的热膨胀规律
如图3所示，是科研人员通过探究“一定质量的水的体积随温度变化的关系” 做出的图像。
【思考】图象中AB段、BC段反映的物理规律分别是什么？
图3 水的体积-温度图像 图4 水的密度--温度图像
【分析】AB段，水温低于4℃时，水温升高，体积 ；BC段水温高于4℃时，水温升高，
体积 。
以上现象揭示了水的膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～ 4℃的水是 ，把这种现
象称为反常膨胀。（2）水的密度与温度的关系
由ρ=m/V可知：水的质量不变，在温度4℃时体积最小，密度 。温度高于4℃时，随着水温的
升高，密度越来越 ；温度低于4℃时，随着温度的降低，水的密度也越来越 （如图4所示）。
结论：在温度为4℃时，水的密度最大。
（3）与水的反常膨胀有关的现象
①水在4℃时的密度最大，下沉到水底。如图5所示：水的反常膨胀使得水从上到下结冰。在寒冷
的冬天，水面冰封了，但较深湖底的水却有可能保持 ℃的水温，利于生物存活。
②各种饮料都含有水分，由于水在4℃时的密度最大，体积最小，所以储存或运输在温度为4℃时
最安全的。
图5 图6
【例题1】在室温下，吹鼓两个气球，分别把它们放在冰箱的冷藏室和炉火附近，过一会儿，你会
发现：在冷藏室的气球体积_______，在炉火附近的气球体积________。由于密度ρ=m/V，一定质量的
气体体积膨胀后，密度________；可见，温度____（选填“能”或“不能”）改变物质的密度。
【例题2】图6所示是水的密度随温度变化的关系图，由图不能得出的结论是（ ）
A．水在4℃时密度最大
B．水在0～4℃，随着温度的降低，密度越来越小
C．水在4～8℃，随着温度的升高，密度越来越小
D．水凝固成冰时体积会变大
探究二、密度与物质鉴别
1. 鉴别物质的种类
【想一想】如何鉴别一枚金牌是不是用纯金做成的?
【分析】物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是不同的。只
要测出了金牌的密度，再与密度表中金的密度进行比较，如果计算值和理论值吻合，材料可能为真，
不吻合则说明材料有假。
要测金牌的密度，可用 测质量，用借助于溢水杯和量筒，利用 法测量体积，根据密度
公式ρ=m/V计算出密度。
例如，某运动员获得了一枚金牌，为了鉴别金牌是否是纯金制成的，他测出了金牌的质量为12.5g，体积为0.75 cm3，问金牌是否是纯金制成的？（金的密度ρ ＝19.3g/cm3）
金
【想想议议】用密度鉴别金牌，这种鉴别方法是不是绝对可靠？为什么？
【分析】从前面的密度表可知，一些不同物质的密度是相同的。例如酒精和煤油都是液体，它们
的密度都0.8×103㎏/m3，所以这种鉴别方法 （选填“是”或“不是”）绝对可靠的。
通过对两者气味的判断，在知道密度的基础上可以鉴别出酒精和煤油。一些混合物的密度和一些
物质的密度相等。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等。
2. 密度在社会生活中的其他应用
（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。例如用盐水选种，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
根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小，质量越小，密度越大，质量越大。
【思考】①航空器材中，为什么常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料？②机器底座、
压路机的滚筒都比较重，常常选用密度大的材料来制作，这是为什么？
【分析归纳】交通工具、航空器材中，常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料，可以
减小自身的 。机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，
要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用密度 的材料来制作。源:Z,x
图7飞机采用高强度、低密度材料 图8 压路机滚筒
③拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的特技镜头时，要求道具的质量要小，人们常选用密度很 的
泡沫塑料做道具。
④在产品包装中，常采用密度很 的泡沫塑料作填充物，减小质量，同时起到防震作用，便于
运输，价格低廉。
【例题3】物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是 （选填序号）。
①1kg的水和1kg的冰的密度相同；
②可以利用密度来鉴别物质，因不同物质的密度一定不同；
③为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料；④发生火灾时，受困人员常采取弯腰甚至爬行的姿势撤离，是因为含有有害物质的空气温度较高，
密度较小，大量聚集在房间的上方。
【例题4】如图所示是我国自行研制的C919大型喷气客机。工程师将一质量是将一质量是7.9kg
钢制零件改用等体积的第三代铝锂合金替换，该零件的体积是____m3，用铝锂合合制成的新零件质量
为____kg。可见，用第三代铝锂合金替换钢制零件可以减小自身的 。（钢的密度为
7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度为2.4×103kg/m3）
【归纳整理】
①一定质量的气体，当温度升高时，体积膨胀，密度变小；
密度与
气体热胀冷缩最为显著，其密度受温度的影响最大。
温度关系
密度
②固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受
与社
会生 温度的影响比较小。
活
①水的膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～
水的反
常膨胀 4℃的水是热缩冷胀，这种现象称为反常膨胀。
②4℃水的密度最大。
密度在社会 ①利用密度可以鉴别物质；
生活中的应用
②根据需求来选择密度合适的材料。
【精讲点拨】
1．温度能够改变物质的密度
两步法解决密度与温度的关系：①明确质量、体积的变化；②由公式ρ=m/V判断密度的变化。
2. 水的反常膨胀
一般来说，物质温度越高密度越小，遵从热胀冷缩的规律，但是0℃～4℃的水是反常膨胀，水从
0℃升高到4℃的过程中，体积减小，密度增大。水从4℃升到100℃的过程中正常膨胀，体积变大，密
度变小。水在4℃时的密度是最大的。水的体积随温度变化图像 水的密度随温度变化图像
3. 区分“水的体积随温度变化”和“水的密度随温度变化”两个图像。
4．利用密度这一重要属性，可以鉴别物质，但是要准确地鉴别物质，常常需要多种方法并用。
【课堂练习】
1. 如图1所示，做一个纸风车，如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。这是因为一
定质量的气体受热膨胀后，密度____（选填“变小”、“变大”、“不变”）而上升，热空气上升后，
冷空气就从四面八方流过来，从而形成风。根据气体这个特点，则安装暖气时应该靠近______（选填
“地面”或“天花板”）。
2．如图2所示，有一枚2022年北京冬奥会纪念币，小明测量出它的质量为150g，体积为17cm3，
试判断这枚纪念币是不是金制作的？（已知金的密度为19.3g/cm3）
3．严寒的冬天，室外的自来水管常会被冻裂，原因是（ ）
A．水结成冰以后密度变大
B．水结成冰以后体积变大
图1 图2
C．水结成冰以后质量变大
D．水管本身耐寒程度不够
4. 图所示为体积和质量都相等的铜、铁、铝的空心球（已知ρ >ρ >ρ ）的示意图，图中白色部
铜 铁 铝
分表示各球的空心部分，请用笔线分别连接对应的金属球。5. 社会生活中密度用途很广，下列说法正确的是（ ）
A．拍摄影视剧中房屋倒塌砸伤人的镜头时，常选用密度很小的泡沫塑料做道具。
B．一杯牛奶喝掉一半后，质量变小，密度变小
C．冬天户外的水管容易冻裂，是由于水结冰后密度变大
D．小兰估测教室空气的质量，大约是25kg（空气密度约为1.29kg/m3）
6．室内火灾发生时，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离，以尽量减少有害气体的吸入。这
是因为燃烧产生的有害气体（ ）
A．温度较低，密度较大 B．温度较低，密度较小
C．温度较高，密度较大 D．温度较高，密度较小
7．在寒冷的冬天，裸露在室外的自来水管容易爆裂，其原因是水管中的水由液态变成固态时
_______增大，把水管胀裂。事实表明，0～4℃的水“热缩冷胀”，高于4℃的水“热胀冷缩”，由此
可知4℃水的______最大，所以封冻河面下较深河底的水温保持_______，冰层下接触冰的水温度是
______℃。
8. 课外科技活动中，小丽等同学将一定质量的水放在一个加盖的量筒中，探究水的体积随温度变
化的情况，根据实验数据画出体积V—温度t图像（如图所示），请根据图像中的信息回答问题。
第7题图 第
①用简洁的语言描述“水的体积随温度变化的情况”，__________；
8题图
②在0℃～4℃间温度升高，水的密度_______，超过4℃之后，温度上升，水的密度________（变
大/变小/不变）；③根据前面的探究可以发现，常用的液体温度计不用水为测温物质的原因是________________；
④小丽等同学在探究时，量筒里水的质量为______g．（4℃时水的密度为1.0×103kg/m3）
9．在加油站加油时，合格汽油的密度应该为0.71×103 kg/m3，如果汽油的成分中含重油偏大，就是
不合格产品，重油的密度大于汽油的密度，不合格的汽油的密度会偏大。有的加油站通常使用密度瓶
来检验汽油的密度，如果密度瓶空瓶的质量为120 g，装满水后质量为320 g，若装满汽油质量为266
g，试判断该汽油是否合格？
10．细心的小明发现北方寒冷的冬天，室外的自来水表常常被冻裂，如图所示，是什么原因呢？
小明设想用一个水桶装满水后，然后将其放在寒冷的室外。若桶内装满水后，水的质量为7.2kg。请你
先帮他做个计算（ρ =0.9×103kg/m3）：
冰
（1）质量为7.2kg的水的体积是多少？
（2）质量为7.2kg的水，全部结为冰时，冰的体积是多少？
（3）现在你能帮他找出这种现象出现的原因了吗？
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
