課程基本信息
學(xué)科
物理
年級
八年級
學(xué)期
秋季
課題
第3節(jié) 測量液體和固體的密度
教學(xué)背景
1．教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)內(nèi)容是學(xué)生在學(xué)習(xí)了質(zhì)量和密度的概念以及密度計算公式后進(jìn)行的，具體包括了量筒的使用、測量固體的密度和液體的密度這些知識，讓學(xué)生掌握利用密度公式間接測量物質(zhì)的密度，培養(yǎng)實驗操作能力。本節(jié)課起到了鞏固前面所學(xué)內(nèi)容的作用，是密度知識在生活中應(yīng)用的體現(xiàn)，也有助于以后壓強(qiáng)、浮力知識的學(xué)習(xí)。測量物質(zhì)的密度是初中階段的一個重要實驗，是《課標(biāo)》要求的學(xué)生必做實驗之一。在這個實驗中，要求學(xué)生利用物理公式間接地測定一個物理量，學(xué)生應(yīng)從實驗原理、儀器使用、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)記錄與得出結(jié)果等方面，進(jìn)行較為全面的思維訓(xùn)練和規(guī)范的實驗操作。
2．學(xué)情分析
從知識上看，學(xué)生在前面第一章中，已經(jīng)學(xué)習(xí)過平均速度的測量，對于測量性實驗的完整過程已經(jīng)有較為全面的了解，所以對于實驗原理的分析，實驗器材的選取都不是問題，在本節(jié)課中進(jìn)一步規(guī)范學(xué)生的實驗操作，從實驗器材的使用到實驗步驟的書寫，再到實驗數(shù)據(jù)的處理，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。
在思維方法上看，初二學(xué)生的思維能力正處于從具體形象思維向抽象思維發(fā)展的初始階段，他們分析問題和解決問題的能力正在逐漸提升，而本節(jié)課的難點在于實驗方案的優(yōu)化以及實驗的拓展，在上述難點解決的過程中不斷深化學(xué)生理解和思維能力的提升。同時借助小組合作的學(xué)習(xí)方式，既能夠鍛煉他們的協(xié)作能力，又能夠培養(yǎng)他們的表達(dá)歸納能力。
教學(xué)目標(biāo)
物理觀念
1．知道測量物質(zhì)密度的基本原理。
2．掌握使用天平和量筒的基本技能。
3．通過實驗深化學(xué)生對密度概念的理解，嘗試用密度的知識解決簡單問題。
科學(xué)思維
通過測量物質(zhì)的密度，學(xué)會利用物理公式間接測量物理量的科學(xué)方法，進(jìn)一步發(fā)展演繹推理的科學(xué)思維。
科學(xué)探究
1．通過經(jīng)歷測量液體和固體密度的過程，增強(qiáng)設(shè)計實驗方案、利用測量工具進(jìn)行規(guī)范測量以及收集證據(jù)的能力。
2．體會根據(jù)生活中常見問題設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、記錄數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果的全過程。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
1．經(jīng)歷天平、量筒的使用及計算物質(zhì)密度的過程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度。
2．通過經(jīng)歷測量物質(zhì)的密度實驗的全過程，體會知識的應(yīng)用價值，養(yǎng)成主動與他人合作的精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點
用天平和量筒測量固體和液體的密度。
教學(xué)難點
實驗方案的設(shè)計與討論，最佳實驗方案的確定。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
新課導(dǎo)入
【提出問題】
良種是增產(chǎn)的重要因素之一。農(nóng)民選種有多種方式。例如，為了選出飽滿的種粒，可以配制適當(dāng)密度的鹽水進(jìn)行選種。將種粒浸沒在鹽水中并適當(dāng)攪拌，靜置一段時間后，清除水面漂浮的空粒、癟粒，就可以選出較好的種子。怎樣測量鹽水的密度呢？
聆聽、觀看圖片思考。
解釋：怎樣測量鹽水的密度，以便為選種做好準(zhǔn)備。
教師介紹教材中農(nóng)民利用鹽水篩選良種的方法，引導(dǎo)學(xué)生體會農(nóng)民選種的方法，感受勞動人民的智慧。然后引導(dǎo)學(xué)生思考如何測量鹽水的密度，將物理知識與日常生活緊密聯(lián)系起來，為下一節(jié)“密度與社會生活”作好鋪墊。
新知探究
【提出問題】
如何測量一杯鹽水的密度呢？類比速度的測量，怎樣間接地測出鹽水的密度？需要選用什么測量工具和器材？
【展示圖片】
實驗室中，我們用量筒來測量液體的體積。
一、量筒的使用
1．觀察量筒是以什么單位標(biāo)度的，量筒的最大測量值是多少，量筒的分度值是多少？
1毫升(mL)＝1厘米3(cm3)
1升(L)＝1分米3 (dm3)
量筒的最大測量值：最上面的刻度線指示的數(shù)值。
量筒的分度值：量筒上相鄰兩條刻度線之間的體積為量筒的分度值。
2．量筒的使用方法
使用量筒測量體積時應(yīng)將量筒放在水平桌面上。量筒內(nèi)的液面大多數(shù)是凹液面，如水、酒精等形成的液面，也有的液面是凸液面，如水銀面。
讀數(shù)時，視線一定要與液體凹液面的底部或凸液面的頂部保持相平。
【學(xué)生實驗】
二、測量鹽水的密度
1．一杯水因溶入不同質(zhì)量的鹽而密度不同，同學(xué)們用鹽和水配制一杯鹽水。請自選器材設(shè)計實驗測量鹽水的密度。
請說出實驗原理。
請說出實驗器材。
2．實驗方案討論：在測量鹽水密度時,順序的不同可能會導(dǎo)致實驗的誤差也不同，請同學(xué)們討論最佳方案？
實驗方案的確定：方案3——減液法
表達(dá)式為：＝
減液法的優(yōu)點是什么？
3．實驗步驟：
= 1 \* GB3 ①用調(diào)節(jié)好的天平測出鹽水和燒杯的總質(zhì)量m1；
= 2 \* GB3 ②把燒杯中的鹽水倒入量筒中一部分，測出其體積為V；
= 3 \* GB3 ③用天平測燒杯和剩余鹽水的總質(zhì)量m2；
= 4 \* GB3 ④用求出密度。
4．實驗數(shù)據(jù)記錄表
【提出問題】
如何測量固體的密度呢？測量的原理是什么？需要選用什么測量工具和器材？請說出你的思路。
例如：一個長方體鋁塊，如何測量它的密度呢？
而小石塊的形狀不規(guī)則，用刻度尺無法測出其體積。怎樣用量筒測量小石塊的體積？
——利用排水法進(jìn)行測量。
“排液法”是利用了“等量替代及轉(zhuǎn)換法”的思想。
【學(xué)生實驗】
三、測量小石塊的密度
請說出實驗原理。
請說出實驗器材。
1．實驗方案討
方案1：
方案2：
2．實驗步驟：
= 1 \* GB3 ①用調(diào)好的天平測出小石塊的質(zhì)量m；
②在量筒中倒入適量的水，并記下水的體積V1，把小石塊放入量筒中使其浸沒，記下水和小石塊的體積V2；
③根據(jù)計算小石塊的密度。
3．實驗數(shù)據(jù)記錄表
【拓展提升1】
如何測量蠟塊(密度小于水)的密度？
對于形狀規(guī)則的蠟塊可以用刻度尺測量去求體積?？煞裼昧客矞y量蠟塊體積？
1．針壓法
2．配重法
【拓展提升2】
給你一架天平、一盒砝碼、一只空瓶、適量的水(水的密度已知)，你能不能利用這些器材測量牛奶的密度？請同學(xué)們開動腦筋，設(shè)計實驗方案，根據(jù)你測量的物理量，寫出計算牛奶密度的公式。
等量代換法(V牛奶＝V水)
【科學(xué)世界】19世紀(jì)末，英國的物理學(xué)家瑞利在實驗室測量氮氣的密度，他用兩種方法獲取氮氣。一種是從空氣中取得。另一種是從氨中取得?？墒莾煞N方法得到氮氣的密度卻不一樣。第一種獲得的氮的密度是1.2572 kg/m3，第二種獲得的氮的密度是1.2505 kg/m3。雖然相差不多，瑞利還是重復(fù)了很多次實驗，仍然存在這個令人奇怪的差異。這是為什么呢？
瑞利請教了化學(xué)家拉姆塞，兩個人又一起做了很多次測量，終于在兩年后從空氣中分離出另一種當(dāng)時還不知道的氣體——氬。原來，氬的密度較大，空氣中的氮混有少量的氬，它的密度就比從氨中取得的純氮的密度稍大。
回答：
根據(jù)，若要測出鹽水的密度需要測出鹽水的質(zhì)量和體積。
實驗室用天平質(zhì)量測量，考慮到液體的原因，我們還需要燒杯來盛放液體，方便在天平上測量液體的質(zhì)量。
觀察量筒的單位、量程及分度值，量筒的刻度是均勻的。
回答：
量筒上的標(biāo)度單位是毫升(mL)
該量筒量程是
100 mL。
圖中量筒的分度值是1 mL。
認(rèn)真聽取信息，總結(jié)量筒的使用方法。
使用時，中間的視線是正確的。
實驗操作：用勺子將鹽撒入燒杯中的水里，用勺子輕輕攪拌，使食鹽在水中充分溶解。
實驗原理：
實驗器材：天平、砝碼、量筒、燒杯、鹽水。
方案1：體積測量準(zhǔn)確，量筒中的液體倒入燒杯中時，量筒中會有殘留，會導(dǎo)致質(zhì)量的測量偏小，所以根據(jù)公式，導(dǎo)致密度偏小。
方案2：質(zhì)量測量準(zhǔn)確，燒杯中的液體倒入量筒中時，燒杯中會有殘留，會導(dǎo)致體積的測量偏小，所以根據(jù)公式，導(dǎo)致密度偏大。
不用將液體全部倒出，減少各種掛壁引起的誤差。倒出的部分液體體積可以控制，方便讀取數(shù)據(jù)。
小組協(xié)作。
進(jìn)行實驗操作。
將實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中，計算出鹽水密度。
回答：
同樣，由于我們沒有直接測量密度的儀器，所以需要利用公式，進(jìn)行間接測量。
先用天平測出的這個長方體鋁塊的質(zhì)量。對于形狀規(guī)則的固體，我們可以用刻度尺測量它的長、寬、高，然后計算出體積，得到了質(zhì)量和體積，就可以計算出這個鋁塊的密度了。
(1)用燒杯將適量的水倒入量筒內(nèi)，讀出水的體積V1(圖甲)。
(2)將待測小石塊用細(xì)線拴住，輕輕地浸沒于量筒內(nèi)的水中。
(3)正確讀出水面上升后的總體積V2(圖乙)。
(4)計算被測石塊的體積V＝V2－V1。
回答：
實驗原理：
實驗器材：
小石塊、天平、砝碼、量筒、水、細(xì)線。
選擇方案2：先測質(zhì)量，因為先測體積，石塊上沾有水，測量的質(zhì)量偏大。
小組協(xié)作。
進(jìn)行實驗操作。
將實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中，計算出鹽水密度。
回答：
不行，因為蠟塊會漂浮在水面上，所以排開水的體積只是一部分蠟塊的體積。
在量筒中倒入適量的水，記下水的體積V1，把蠟塊放入量筒水里，用一根細(xì)鐵絲或細(xì)針把蠟塊壓入水中，記下這時量筒中水面達(dá)到的刻度值V2，兩次讀數(shù)之差V＝V2－V1。
在細(xì)線上系上金屬塊，先把金屬塊沒入水中測出金屬塊和水體積V1,再用細(xì)線系上蠟塊，和金屬塊一起沉入水中，測出水、金屬塊、蠟塊的總體積V2，V＝ V2－ V1。
回答：
①用天平測出空瓶的質(zhì)量m0；
②在瓶中倒入適量的水，水面做好標(biāo)記，用天平測出總質(zhì)量m1；
③將水倒出，在瓶中倒入牛奶到標(biāo)記處，用天平測出總質(zhì)量m2。
認(rèn)真閱讀，思考。
深化實驗原理研究，啟發(fā)學(xué)生思考，理清實驗思路。
通過測量工具的選取，引出重要的液體體積測量工具——量筒。
規(guī)范儀器的使用，使學(xué)生能夠正確使用量筒測量液體的體積。
了解使用量筒的注意事項。
學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厥褂闷鞑?，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度。
動手操作，熟悉實驗器材的使用。
關(guān)于測液體密度的實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生用畫簡圖的方式呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析它們的利與弊，從而得出最佳方案。在方案的優(yōu)化過程中，側(cè)重對誤差的分析，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)意識。
總結(jié)優(yōu)點的同時，深化對密度概念的理解，即同一物體的質(zhì)量和體積的比值，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量和體積的對應(yīng)關(guān)系。
養(yǎng)成主動與他人合作的精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度。
快速記錄數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)的分析、處理能力。
類比知識，觸類旁通。
開闊學(xué)生的思路，尋求多種方法解決物理問題。
“適量”意思是指：①水量不能過多，以免放入物體后有水溢出；②水要浸沒物體。
排水法的思考，引發(fā)學(xué)生的高階思維，是數(shù)學(xué)中“等量代換”方法在物理學(xué)中的應(yīng)用，對于此方法的掌握很好的落實物理的科學(xué)方法。為后面浮力的學(xué)習(xí)打下良好的思維基礎(chǔ)。
繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高分析實驗誤差的能力。
養(yǎng)成主動與他人合作的精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度。
鍛煉語言表達(dá)能力和培養(yǎng)科學(xué)思維能力。
培養(yǎng)科學(xué)思維，
深化密度知識的應(yīng)用，體會物理學(xué)科的應(yīng)用價值。
這是科學(xué)史上一個很有名的故事，它說明在科學(xué)實驗中，精確的測量是多么重要。正是由于瑞利不放過這一細(xì)微差異而執(zhí)著地研究下去，氬才得以被發(fā)現(xiàn)。瑞利因此榮獲1904年的諾貝爾物理學(xué)獎。
通過這個故事，讓學(xué)生體會科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，向科學(xué)家致敬和學(xué)習(xí)。
課堂練習(xí)
1．小陽同學(xué)在實驗室測量鹽水的密度。調(diào)節(jié)天平橫梁平衡后開始測量，先用天平測出燒杯和杯內(nèi)鹽水的總質(zhì)量90 g，然后將一部分鹽水倒入量筒，如圖甲所示，接著用天平測量燒杯和剩余鹽水的總質(zhì)量，天平平衡時的情景如圖乙所示。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，下列說法不正確的是( )。
A．量筒內(nèi)鹽水的體積為60 cm3
B．燒杯及燒杯內(nèi)剩余鹽水的質(zhì)量為25 g
C．量筒內(nèi)鹽水的質(zhì)量為63 g
D．鹽水的密度為1.05×103 kg/m3
2．北京冬奧會結(jié)束以后，吉祥物“冰墩墩”熱度不減。我國某地盛產(chǎn)陶瓷，該地生產(chǎn)的陶瓷版“冰墩墩”“雪容融”擺件，非?？蓯?。小華有幸買到一個，他用以下方法測量了冰墩墩的密度。
(1)將冰墩墩放在天平的左盤，在天平的右盤加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼，天平平衡后，盤中砝碼和游碼的位置如圖所示，則冰墩墩的質(zhì)量m＝________g。
(2)小軍測量冰墩墩的體積時發(fā)現(xiàn)冰墩墩放不進(jìn)量筒，于是他把燒杯裝滿水，把冰墩墩放進(jìn)燒杯完全浸入水中后，測得水流出了200 cm3，由此可計算出該冰墩墩的密度為_______kg/m3(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3)。
(3)他查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)陶瓷密度為ρ陶瓷＝2.38×103 kg/m3，他認(rèn)為冰墩墩______實心的(選填“是”或“不是”)。
1．學(xué)生回答，講解解題方法：
A．由圖甲知，量筒的分度值為2 mL，量筒內(nèi)鹽水的體積為60 mL，即60 cm3。
B．由圖乙知，燒杯及燒杯內(nèi)剩余鹽水的質(zhì)量等于砝碼總質(zhì)量＋游碼示數(shù)，即m2＝20 g＋5 g＋2 g＝27 g。
C．量筒內(nèi)鹽水的質(zhì)量m＝m1－m2＝90 g－27 g＝63 g，故C正確，不符合題意。
D．鹽水的密度
＝1.05 g/cm3
＝1.05×103 kg/m3。
所以選B。
2．(1)由圖可知，冰墩墩的質(zhì)量為砝碼的總質(zhì)量與游碼所對的刻度值之和，即m＝100 g＋100 g＋20 g＋10 g＋2 g＝232 g。
(2)冰墩墩完全浸入裝滿水的燒杯中，排開水的體積等于冰墩墩的體積，因此冰墩墩的體積為V＝V排＝200 cm3，冰墩墩的密度＝1.16 g/cm3。
(3)因為冰墩墩的密度比陶瓷的密度要小，在質(zhì)量相等的情況下，冰墩墩的體積會比陶瓷的體積要大，故而冰墩墩不是實心的。
培養(yǎng)學(xué)生解題能力，表達(dá)能力。
培養(yǎng)學(xué)生解題能力，表達(dá)能力。
課堂小結(jié)
學(xué)生從知識和方法等方面進(jìn)行本節(jié)課的總結(jié)。
培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力。
課后任務(wù)
如果要測量的不規(guī)則物體的體積過大，無法浸入現(xiàn)有量筒之內(nèi)，你有什么辦法測量它的體積？請嘗試?yán)眉抑械臏y量工具(電子秤等)測出一個金屬物件的密度。
完成課后任務(wù)
鍛煉動手能力和培養(yǎng)思維能力。
板書設(shè)計
6.3 測量液體和固體的密度
1．量筒的使用
使用量筒時，應(yīng)先觀察量筒的量程和分度值；讀數(shù)時，視線應(yīng)與量筒中的液面相平。
2．測量液體的密度
(1)實驗原理：
(2)實驗器材：裝有鹽水的燒杯、天平、砝碼、量筒。
(3)實驗步驟
(4)實驗記錄表格
3．測量固體(小石塊)的密度
(1)實驗原理：
(2)實驗器材：小石塊、天平、砝碼、量筒、水、細(xì)線。
(3)實驗步驟
(4)實驗記錄表格
教學(xué)反思：
在教授《測量液體和固體的密度》這一課時，我深刻體會到實驗教學(xué)在物理教學(xué)中的重要性。通過實驗，學(xué)生能夠直觀地理解抽象的概念，如密度，并親手操作，加深對知識點的記憶與理解。首先，我注意到實驗前的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。確保實驗器材的完整性和準(zhǔn)確性，以及學(xué)生對實驗步驟的清晰理解，是實驗順利進(jìn)行的前提。今后，我將更加注重實驗前的預(yù)習(xí)和講解，確保每位學(xué)生都能明確實驗?zāi)康暮筒僮鞑襟E。其次，在實驗過程中，我觀察到部分學(xué)生在數(shù)據(jù)處理上存在困難。這提醒我在日常教學(xué)中需要加強(qiáng)對學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)，包括如何準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)、如何進(jìn)行單位換算以及如何運用公式進(jìn)行計算等。

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第3節(jié) 測量液體和固體的密度

版本： 人教版（2024）

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