2.3学生实验探究——物质的密度 教案 北师大版八年级物理上册

探究——物质的密度
一、学习目标
1. 知识与技能：
学生能够理解密度的概念，知道密度是物质的一种特性，可以用来鉴别物质。
学会使用天平和量筒测量固体和液体的密度，并能准确记录和处理实验数据。
通过实验探究，理解密度与物质的质量和体积之间的关系。
2. 过程与方法：
通过观察、实验和数据处理，培养学生的科学探究能力和实验操作技能。
培养学生运用物理公式进行计算的能力，以及分析问题和解决问题的能力。
3. 情感、态度与价值观：
激发学生对物理探究的兴趣，认识到物理实验在物理学研究中的重要性。
培养学生严谨的科学态度和合作精神，以及勇于探索和实践的精神。
二、教学重点和难点
1. 教学重点：密度的概念、测量密度的实验方法。
2. 教学难点：理解密度是物质的一种特性，与物质的质量和体积无关；实验操作中量筒的使用方法和读取数据的准确性。
三、教学器材
托盘天平
量筒（100mL）
水
不同种类的固体小块（如金属块、塑料块等）
实验记录表
四、教学过程
教师提问：“同学们，当我们拿起一块石头和一块同样大小的木头时，我们能明显感觉到它们的重量是不同的。这说明什么呢？不同的物质，即使体积相同，它们的质量也可能不同。那么，有没有一种物理量可以帮助我们描述这种差异呢？”通过这样的问题，教师旨在引导学生思考物质质量与体积之间的关系，进而引入密度的概念。
【新课讲解】
教师详细展开密度的定义：“大家可以把密度想象成一种‘紧密程度’，它告诉我们某种物质的‘质量浓度’是多少。换句话说，密度描述了单位体积内物质的质量。如果我们知道一个物体的密度，就可以知道这个物体单位体积的质量是多少。”
为了使学生更好地理解密度的物理意义，教师进一步强调：“密度是物质的一种固有属性，就像颜色、气味一样，不同的物质有不同的密度。重要的是，密度与物质的质量和体积无关，它是物质的一种特性。无论我们取多少这种物质，其密度都是不变的。”
接下来，教师给出密度的公式ρ = m/V，并解释每个符号的含义：“ρ代表密度，m代表质量，V代表体积。这个公式告诉我们，只要知道一个物体的质量和体积，就可以计算出它的密度。”
在介绍密度的单位时，教师说明：“在国际单位制中，密度的单位是千克每立方米（kg/m ），但在实验室或日常生活中，我们也经常使用克每立方厘米（g/cm ）作为密度的单位。这两个单位之间可以相互转换。”
为了让学生更直观地理解如何测量密度，教师简要介绍实验方法：“要测量一个物体的密度，我们首先需要测量它的质量和体积。质量可以用天平测量，体积可以用量筒测量。对于固体，我们可以直接测量其质量和体积；对于液体，我们则需要通过测量一定体积的液体的质量来间接计算其密度。”
【实验探究】
在实验开始前，教师再次强调实验目的和步骤，确保每个学生都清楚自己的任务。
测量固体的密度：
1. 学生首先将天平放在水平桌面上，调节天平使其平衡。这是测量准确性的基础。
2. 使用天平测量待测固体的质量m，并将数据记录在实验记录表上。这个过程要求学生仔细观察天平的读数，确保测量准确。
3. 向量筒中倒入适量的水，记录水的初始体积V1。学生需要注意量筒的读数方法，视线要与液面保持水平。
4. 将待测固体用细线系好，轻轻放入量筒中，使其完全浸没在水中。学生需要小心操作，避免水溢出或固体触及量筒底部。
5. 记录此时量筒中水和固体的总体积V2，并根据V = V2 - V1计算出固体的体积。这个过程要求学生仔细读数，并准确进行计算。
6. 最后，学生根据密度公式ρ = m/V计算出固体的密度，并将结果记录在实验记录表上。
测量液体的密度：
由于液体的特殊性，不能直接测量其质量，因此采用间接方法。
1. 学生首先向量筒中倒入适量的待测液体，记录液体的体积V。
2. 使用天平测量出与液体体积相等的水的质量m水。这个过程要求学生准确控制水的体积，以确保测量的准确性。
3. 根据已知的水的密度ρ水 = 1.0g/cm 和测量出的水的质量m水，计算出水的体积V水 = m水/ρ水。由于V水 = V液，可以认为量筒中液体的质量m液 = m水。
4. 最后，学生根据密度公式ρ = m/V计算出液体的密度ρ液，并将结果记录在实验记录表上。
【数据分析与讨论】
在完成实验后，教师引导学生对实验数据进行分析和讨论。
1. 学生比较不同物质之间的密度大小，发现即使体积相同的不同物质其质量也可能相差很大。这进一步加深了他们对密度是物质一种特性的理解。
2. 教师引导学生分析实验误差的来源，如天平的精度、量筒的读数误差等，并提出减小误差的方法。例如，可以通过多次测量取平均值来提高测量的准确性。
3. 学生还讨论了密度在生活中的应用，如鉴别物质、计算物体的质量等。他们意识到密度知识在日常生活中的重要性，增强了学习物理的兴趣和动力。
【巩固练习】
为了巩固学生对密度概念的理解和实验方法的掌握，教师布置以下练习题：
1. 选择题：
下列关于密度的说法中正确的是（ ）
A. 密度大的物体质量一定大
B. 密度大的物体体积一定小
C. 密度是物质的一种特性，与物质的质量和体积无关
D. 密度是物质的一种属性，与物质的状态和种类有关
2. 填空题：
某同学用天平和量筒测量一块金属块的密度。实验中，他先用天平测量金属块的质量为27g，然后向量筒中倒入适量的水，记下水的体积为50mL。将金属块轻轻放入量筒中，使其完全浸没在水中，此时量筒中水面的示数为60mL。则该金属块的密度为_______g/cm 。
3. 实验题：
小明在测量某种液体的密度时，先用量筒测量出液体的体积为50mL，然后用天平测量出空烧杯的质量为30g。接着将量筒中的液体全部倒入烧杯中，用天平测量出烧杯和液体的总质量为76g。则该液体的密度为_______kg/m 。小明的测量方法会导致测量结果偏_______（选填“大”或“小”）。
五、学生讨论
在实验过程中和数据分析环节，教师要鼓励学生之间进行讨论和交流。讨论的内容可以包括：
实验操作中的注意事项和技巧分享；
对实验现象和结果的解释和预测；
对密度概念的理解和应用拓展；
实验中遇到的问题和解决方案探讨。
通过讨论，学生可以相互启发、相互学习，共同提高物理探究能力和实验操作技能。
六、课后反思
1. 教学目标达成情况：
通过本节课的教学，大部分学生都能够理解密度的概念，掌握测量密度的方法，教学目标基本达成。但在实验操作技能和数据处理能力方面还有待提高。
2. 教学方法与手段：
本节课采用了讲解、示范、实验探究等多种教学方法和手段，使学生通过亲身体验和实际操作来加深对密度概念的理解和对测量方法的掌握。但在实验过程中，部分学生对量筒的使用方法和读取数据的准确性还存在一定的问题，需要在今后的教学中加强指导和训练。
3. 学生学情分析：
在实验探究环节，大部分学生都能够积极参与，认真操作，但也有少数学生存在操作不规范、测量结果不准确等问题。针对这些情况，可以在今后的教学中采用分组合作、互相评价等方式来促进学生的共同进步。
4. 教学亮点与不足：
亮点：实验探究环节设计合理，能够充分调动学生的积极性和参与度；巩固练习题型多样，能够全面检验学生的学习效果。
不足：由于时间限制，部分学生在操作天平和量筒时可能还没有完全掌握技巧；另外，对于密度概念的深层次理解可能还需要进一步的引导和讨论。
5. 改进措施与建议：
针对操作技巧掌握不熟练的问题，可以在下节课前安排几分钟的复习时间，让学生再次练习使用天平和量筒；同时也可以通过小组合作的方式，让已经掌握的学生帮助有困难的学生。
对于密度概念的深层次理解，可以通过更多的生活实例和物理现象来引导学生思考；也可以布置一些拓展性的课后作业，让学生在查阅资料、讨论交流的过程中加深对密度概念的理解和应用。