第四节  测量物质的密度

    上节课，我们得出了密度的公式，本节课在上节课的基础上，我们将进一步理解物质密度的概念．我们已经知道，不同物质的密度都不相同，这节课，我们来测量不同物质的密度，看看可以发现什么．

    了解了密度的概念，学习了使用天平和量筒测量固体和液体的密度．这节课我们要把所学的知识转变为动手能力，用天平和量简测量一下物质的密度．

    这是一个非常重要的探究实验，既是学生通过探究活动深入地认识、了解、掌握密度概念的过程，也是突出新的理念实现学生由接受性向探究式学习根本转变的过程，因此对于实验活动的安排就非常重要．

    本实验也是一个难度较大的实验，对刻度尺、量筒、天平的正确使用方法要进行复习，对于用天平测液体的质量要进行指导，在实验过程中出现的错误给予及时的纠正．

    第一，上课(去实验室)前应将学生分好组，每小组按3个人为宜，各小组做完之后将结果与其他小组对比．

    第二，按照科学的探究过程组织教学，实验探究按照设计方案进行．难点在于正确测出水的体积，关键是求出不同物质的单位体积的质量后进行分析、比较，得出结论．一是比较同种物质三次质量和体积的比是否相同．二是比较三种不同物质的质量和体积的比是否相同，并进行交流与评价，重点在于得出什么结论，如何得出的，通过探究你有什么体会．

教学目标

    一、知识目标

    1．通过实验进一步巩固物质密度的概念．

    2．尝试用密度知识解决简单的问题，能解释生活中一些与密度有关的物理现象．

    3．学会量简的使用方法，即用量简测量液体体积的办法，以及用量筒测不规则形状的物体体积的办法．

    4．通过使用天平，加深对某些题目的理解．

    二、能力目标

    1．培养学生严谨的科学态度，对正确使用天平、量筒能做到尽量周全．

    2．培养学生的科学世界观，并且对实验现象的观察尽量做到仔细、客观、认真，这对学生以后的学习是大有好处的．

    三、德育目标

    培养学生严谨的科学态度．

教学重点

    1．用量筒测固体、液体的体积．

    2．用天平和量筒测固体、液体的密度．

教学难点

    用天平和量筒测物质的密度．

教学方法

    1．实验法：会通过实验，间接地利用公式测量物体．

    2．观察法：用正确的方法给天平和量筒读数．

教具准备

    天平、砝码、量筒、水、铁块、铜块、铝块、细线、花岗岩、刻度尺、三角板．

课时安排

    1课时

教学过程

    一、引入新课

    [师]前面我们学习了密度的计算公式，如何用实验的方法测量?用什么仪器可以测量密度?

    [生]可以先用天平测出物体的质量，然后用量简测出液体的体积，根据密度的公式，就可以求出物体的密度．

    [师]回答得非常好．这节课我们具体学习一下测量物体的密度的方法．

    二、新课教学

    [师]今天，我们来动手做一个实验，测物体的密度．同学们先分组(三人一组)．

    [师]大家看自己的实验台上，有这样一些实验器材：天平一架，砝码一盒，量筒一只，烧杯中装有水、铁块、铜块、铝块各一个，另外还有一根细线，一块花岗岩，一副三角板，刻度尺．

    [师]今天我们重点解决以下三个问题：

    [投影]

    一、测铝块、铁块、铜块的密度．

    二、测水的密度．

    三、测不规则物体——花岗岩矿石的密度．

    [师]根据我们上节课学习的知识，同学们会测吗?

    [生]测三种金属圆柱体的密度分为几步：

    (1)先用天平测出铜、铁、铝各自的质量．

(2)接下来测三个物体的体积．    即上节课讲过的，采用体积差的方法测它的体积：即先用量简量取一定量的水，记下示数V₁，将物块全部浸入水中，再记下这时的示数V₂．所以囱块的体积即为V₂-V₁．

    [师]讲得非常好．下面提一个问题：能不能先测体积后测质量?

    [生]这要看怎样测体积了，如果是采用第一种方法测体积，则先测体积还是先测质量都无所谓，如果是采用第二种方法测体积，则必须先测质量，后测体积．

    [师]为什么呢?

    [生]因为如果采用后一种方法测体积，则物块要沾上水，我们知道，天平在使用时是不能沾上水的，同时物块沾上水后质量有可能会变大，因此应测质量后测体积，

    [师]总结得非常精彩．通过大家群策群力，我们已经找到了测铁块、铜块、铝块密度的方法．需要大家注意的是：在测量中．由于仪器、操作方法及操作人的因素影响，必定会产生一些误差．如何来减小这些误差呢?

    [生]减小误差的方法有很多，比如改进测量工具、完善测量手段等，但我认为最有效．也是最容易办到的还是多次测量取平均值的方法，这种方法简单、易行、最有效．

    [师]说得很好，多次测量取平均值的方法在我们的实验过程中是一种有效地减小误差的方法．多次测量，测几次好呢?

    [生]三次为宜．

    [师]对，咱们做本实验时三次测量取平均值可以有效地减小误差．

    [生]今后的实验过程中是不是都要多次测量取平均值呢?

    [师]对于一些产生数据的实验，最好是这样做，一些伟大的科学家正是从误差微小的变化中找到很多科学知识．

    [师]接下来大家思考一下如何来测不规则物体(如花岗岩)的密度呢?

    [生]基本上与测铜、铁、铝的方法一样，只不过在测岩石的体积时应采用浸入法，即第二种方法．因为岩石是不规则物体，用三角板和直尺法测量时，由于形状不规则，所以很难测出它的体积，因此用第一种方法不合适．

    [师]如何来测水的密度?

    [生]测水的密度以及测液体的密度都要用量筒．

    [师]具体如何来测呢?

    [生]先测出一定量的水的体积，将水倒进量简中，观察示数．

    [师]观察示数时应注意什么问题呢?

    [生]应使视线与液面的凹面相平，这样可以减小误差，如右图．

    测出体积后，接下来测水的质量．由于测质量时水不能与天平相接触，因此应间接测水的质量．

    [师]怎样测呢?

    [生]可以先测一个空烧杯的质量M₁，然后将量筒中的水倒入烧杯，测出烧杯和水的总质量M₂,那么水的质量M=M₂-M₁.这样水的质量和体积已全部测出来了，二者一除即可得密度．

    [师]大家想想还有没有别的办法．

    [生]有．

    [师]怎么测呢?

    [生]可以把上面的烧杯换成量筒．

    [师]换成量简?能不能具体说一下．

    [生]取一只量筒，先测出它的质量M₁，然后往量筒中装水，测出量筒和水的总质量M₂．那么水的质量M=M₂-M₁同时，由量简中液面的示数直接把水的体积读出来，两者相除即得水的密度．

    [师]大家总结得很好．接下来请同学们自己动手，测一下以下几种物质的密度．

    (学生自己动手实验，教师巡回指导，不时指点学生遇到的问题)

    参考实验数据：

    ρ_铁：7．9×10³kg／m³            ρ_铝：2．7×10³kg／m³    ρ^铜：8．9×10³kg／m³

    ρ_花岗岩：2．6～2．8×10³kg／m³    ρ_水：1．0×10³kg／m³

三、总结

    这一节课我们进行的实验综合了许多前面所学的知识，对于复习巩固前面学习的内容、了解物理知识之间的内在联系有很大帮助．测定物质的密度的方法不仅有这一种方法，今后还要深入地学习．密度知识在初中物理中占有十分重要的位置，它与我们后面学到的许多知识都有联系．希望同学们认真学习这部分知识，为今后的学习打好基础．

    四、动手动脑学物理

    这两个问题都是属于综合性较强的问题，学生可以充分讨论．各抒己见，教师不要加任何限制．也许学生的观点不是完全正确，但要求说明理由，要让学生敢于大胆发表自己的看法．

    [参考结果]

    1．导热性能好的，导电性能也强．

    全球的年产量越低，市场的价格越高．

    2．(1)银和铜的导电性能好．在这两种金属中，铜更适合作导线，因为铜的年产量较高，价格也比银便宜得多．

    (2)银的导热性能也很好．生活中常用的各种锅是用铁(钢)或铝做的，一般蒸锅用铝做的多，而炒锅一般用铁做．因为铝的导热性能比铁好得多，而铝的熔点不很高．若用铝做炒锅，一方面会使食品局部温度很高而变糊；另一方面炒菜时外焰的温度都较高，所以炒菜时宁用铁锅不用铝锅．

    (3)铝的密度最小．生活中用铝的地方很多，如门、窗框、器皿、锅、导线等．因为铝的密度小，轻便；导电和导热性能都不太差，同时它的产量较高，价格便宜．