师：同学们大家好，请准备好学习任务单，和老师一起开始今天的学习。有什么办法可以使风车转动呢？用嘴吹，空气流动就形成了风。那如果不用嘴吹，仅用一盏酒精灯也能让风车转动，你们相信吗？下面看老师怎么做。
老师将一个纸风车用细线悬挂，风车静止不动。在风车下方点燃酒精灯。看，风车开始转动起来了。是什么推动了风车转动？是风。那风是怎么形成的呢？要解释这个问题，我们先来做个实验。实验过程中，请同学们仔细观察，当温度升高时，气体会如何变化。
通过刚才的实验，我们发现：一定质量的气体，温度升高时，体积膨胀，密度变小，就会上升，也就是说气体具有热胀冷缩的性质。其实，刚才风车转动就是利用了这一原理。酒精灯燃烧，周围空气被加热，空气受热后体积膨胀、密度变小，从而上升，热空气上升推动了风车转动。
此外，这一原理在生活中有很多应用。比如，正月十五有些地方还保留着放飞孔明灯的习俗。孔明灯又叫天灯，相传是三国时期诸葛亮发明的。孔明灯点燃后，灯内空气温度升高，密度变小，热空气上升，使孔明灯向上空漂浮。不过要注意，孔明灯内部带有明火，如遇火灾，后果不堪设想。说到火灾，我们要学习一些必备的自救知识。同学们思考一下，火灾发生时，为什么我们要弯腰或匍匐前进呢？因为毒烟会随着受热的空气向上走，而干净的冷空气密度大，会沉在地面，所以匍匐前进时，空气和视野都要好。
通过前面的学习，我们了解到温度能够改变物质的密度。由于(ρ = m÷V)（(ρ)表示密度，(m)表示质量，(V)表示体积），一定质量的物质，温度升高，体积膨胀后质量不变，所以密度变小。一般情况下，气体热胀冷缩效果最明显，固体、液体受温度影响较小。
那是不是所有物体都具有热胀冷缩的性质呢？请同学们看这幅图片，冬天被冻裂的水管，真的是冻裂的吗？其实，水冻成冰后质量不变，但冰的密度比水的密度小，根据(V = m÷ρ)可知，水变成冰后体积变大，也就是说水管是被胀裂的。水结成冰后体积膨胀，出现了热缩冷胀的特点，即水具有反常膨胀现象。什么是水的反常膨胀呢？下面我们通过一个视频来了解一下。
为了帮助同学们更好地理解水的反常膨胀特点，老师从视频中截取了一些片段。在锥形瓶口的橡皮塞上插有温度计和玻璃管，玻璃管中液面的变化可以反映出锥形瓶中液体体积的变化。我们看到，在(0℃)时标注出玻璃管中液面的高度，随着温度升高，会发现玻璃管中液面高度在下降，说明液体体积在变小；继续升温，又发现玻璃管中的液面向上升，说明锥形瓶中的液体体积在变大。通过图像分析，我们发现水在(0 - 4℃)时出现了热缩冷胀的特点，根据(ρ = m÷V)可知，水在(4℃)时密度最大。
水的反常膨胀在生活中有什么应用呢？同学们思考一下，为什么水面已经结冰，小鱼还能安全地生活？这是利用了水的反常膨胀特性，谁能解释其中的道理？
生：水在(4℃)时密度最大，在寒冷的冬天，湖面封冻了，较深湖底的水却有可能保持(4℃)，所以鱼儿不会被冻死。
师：非常好。通过前面的学习，我们了解到同种物质温度变化，其密度也会发生变化，密度小的会上升，密度大的会下沉。那不同的物质是不是也具有这样的特点呢？我们来看这幅图片，调制好的鸡尾酒为什么会出现分层现象？其实，这就是利用了不同物质密度不同的原理，密度是物质的一种特性，一般来讲，物质不同，密度不同，我们可以根据密度来鉴别不同的物质。下面我们来看一个问题。体育课上常会用到铅球，经测量可知，这个实心铅球的质量是(4)千克，体积是(0.57)立方分米，它是纯铅制成的吗？如何鉴别它是不是纯铅的呢？
生：我们可以求出这个铅球的密度，并与纯铅的密度进行比较。
师：很好，根据(ρ = m÷V)，将数据代入，可知这个铅球的密度为(7.0×103)千克每立方米。通过查阅密度表可知，铅的密度是(11.3×103)千克每立方米。由于(ρ_{球}＜ρ_{铅})，所以此铅球不是纯铅制成的。实际生活中，我们所用的铅球大多是不锈钢或碳钢。
密度的知识在生活中还有很多应用。例如，对商品密度等信息的采集可以鉴别其优劣。牛奶中掺有水，其密度会下降，所以对牛奶密度的检验是鉴别其优劣的重要指标。此外，密度的知识在农业中也有重要应用，通过密度知识来选种，我们通过一个视频来了解一下。
（播放视频）
师：利用浮沉的道理可以进行选种，这种方法叫盐水选种。首先向水里撒一些盐，把种子倒入盐水池里。由于好的种子籽粒饱满，重力大就会下沉；坏的种子籽粒干瘪，重力小，受浮力作用会漂浮上来。把漂在水面的干瘪种子捞出，放掉水后，池底就是需要的好种子了。通过这种方式，农民伯伯就能确保播种的每一颗种子都是饱满的。
在工业的材料选择上，密度的知识也有很广泛的应用。如果你是我国神舟十一号宇宙飞船的设计师，在建造飞船时你会选择什么样的材料呢？
生：为了保证飞船能够升空，会选择高强度、低密度的材料。
师：非常对。说到低密度，你知道世界上密度最小的固体是什么吗？下面我们通过一个视频资料来了解一下。
（播放视频）
师：世界上最轻的固体是气凝胶，它曾入选吉尼斯世界纪录，获得世界最轻物质的殊荣。它内部有很多孔隙，充斥着空气，因此得名气凝胶，还有个外号叫“凝固的烟”，看上去像云一样。气凝胶主要成分和玻璃一样，都是二氧化硅，它(99%)以上是空气，因此密度只有玻璃的千分之一。从网上能看到这样的照片，气凝胶放在柔软的花蕊上几乎没有变形。2011年，美国科学家制备了一种面构成的气凝胶，密度为每立方厘米(0.9)毫克。后来中国科学家研发制造出一种超轻的被称为全碳气凝胶的固态材料，密度为每立方厘米(0.16)毫克，仅为空气密度的六分之一。
如此轻薄的材料，是不是很容易被恶意破坏，难负其名呢？其实不然，它的用途很广泛。石英砂在常温常压下热导率很高，而气凝胶是固态材料中隔热性能最好的一种，在飞机、潜艇等工业及家用电饭煲、电冰箱中，都可以用它来保温隔热。气凝胶还有良好的隔音性，是一种理想的声学研制材料，是较理想的超声探测器的深度耦合材料，能使音强得到提高。如果采用密度梯度的气凝胶，可以增益更高的音墙。气凝胶还有环保的优点，它被很多科学家称为“终极海绵”，表面无数的小孔使其成为在水中吸附污染物的理想材料。有科学家甚至用它除去水中的氢和水泥，某些形式的气凝胶可吸附溢出的油，用来处理一些环境灾祸。气凝胶虽看似脆弱，实则坚固耐用，它能抵御高温，耐受严寒。曾经某商业公司用气凝胶制作了冬季夹克，由于实在太热，顾客们居然无法接受。这样的优点，显然使它在航天上有了施展的空间。2018年，人类宇航员将有可能登陆火星，气凝胶将被制作成宇航服保温隔热身体，薄薄的一层气凝胶足以使宇航员抵御零下(100)多度的低温。不得不说，这种绝热材料实在太棒了。除此之外，气凝胶还能用来加固地球和网球球拍，使之发球力量更大，还能用作未来的防弹、住宅和军用车辆装甲等等。薄薄的气凝胶，用途真是匪夷所思。