第六章质量与密度（整个单元完整教案）

第六章　质量与密度
1.知道质量的初步概念及单位,掌握天平的使用方法.
2.学会量筒的使用方法.一是用量筒测量液体的体积的方法;二是用量筒测量不规则形状物体体积的方法.
3.理解密度的物理意义,能用密度公式进行简单计算,记住水的密度.
4.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.
1.会调节天平,会使用天平测量质量.
2.会用量筒、天平测量固体和液体的密度.
1.通过教学活动,激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望,培养学生实事求是的科学态度.
2.鼓励学生积极参与探究活动.
本章内容属于课程标准中科学内容的第一个主题“物质”下的一个二级主题.课程标准要求:
(1)初步认识质量的概念,会测量固体和液体的质量.
(2)通过实验,理解密度的概念,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)了解物质属性的研究对日常生活和科技进步的影响.
课本从日常生活常见的现象入手,带领学生走进多彩的物质世界.本章贯穿两个重要的物理量——质量和密度.通过学习质量的概念和天平的使用,探究密度的概念,以及开展密度知识交流会的活动,使学生对物质有了进一步的定量认识.在这部分内容的学习中,应该着重让学生亲自经历各种探究过程,在实际操作过程中总结规律,学习知识,发展解决实际问题的能力.
天平:是测量质量的工具.中学实验室常配备J0105型托盘天平,称量500 g,感量0.5 g.
微型物理实验室:力学学具由组合天平、标准弹簧秤、量筒、滑轮、斜面等装置组合而成.可用于学生开展实验探究.
【重点】　质量及天平的使用,密度的测量及应用.
【难点】　密度的概念.
一、质量
关于质量概念的教学.建议教师向学生展示生活中常见的一些物体,通过对比使学生明白“物体所含物质有多有少”.例如:通过“铁锤与铁钉”以及“木桌与木凳”等实例的比较,明白这些物体所含的物质的多少是不同的,从而引入质量的概念.
二、质量的单位
教材的这部分内容充分体现了从生活走向物理,从物理走向社会的理念.教师可安排学生自主完成下面的任务.
(1)课前收集数据,增加学生对千克和克的感性认识.
(2)阅读教材中的“小资料”和“科学世界”两部分内容,学习质量的单位.
(3)根据“小资料”中的一些物体质量的大小,练习估测物体的质量(苹果、物理课本、鸡蛋等)并与实测质量对比,培养学生的估测能力.
三、用天平测质量
建议教师利用课件展示各种秤的图片,并重点介绍实验室中用来测量质量的天平.常用的天平有托盘天平和物理天平两种,托盘天平较简单,在初中阶段应重点介绍托盘天平.教学中,可以在每张桌子上都摆上托盘天平,教师通过多媒体课件逐一讲解天平的构造、使用方法以及注意事项,并展示使用方法.对游码刻度值的读法,要充分利用标尺模型,让学生会移动游码并读数.在学生学会天平的使用方法的基础上,教师可放手让学生完成教材上的测橡皮、铅笔以及一瓶水的质量的实验.
也可以让学生通过自学天平使用说明书学会操作,在自学过程中设置一些问题,帮助学生总结天平的使用规则.
四、密度概念的引出
通过密度的教学,不仅要使学生学到相关的知识,而且要在探究“物质的质量和体积的关系”的活动中,体验用比值不变反映的数量关系来定义物理量的方法.为引出“密度”的概念,可以首先让学生用天平称量体积相同的木块、铝块、铁块的质量,使学生认识到“体积相同的不同物质,质量不同”.然后开始探究“同种物质(铝块)的质量和体积的关系”,收集数据后,通过分析图像得到“同种物质的质量和体积成正比”.最后分别计算每个铝块、每个铁块、每个木块各自的质量与体积的比值,说明同种物质的质量与体积的比值是一定的.不同物质,它们的质量与体积的比值也不同,这反映了不同物质的不同性质,物理学中就用“密度”表示这种性质.由于“用比值不变反映的数量关系来定义物理量”的方法本身比较抽象,本实验所用的数据处理方法也是学生第一次遇到,这些都增加了学生学习的难度.
本探究活动的教学重点应该放在如何分析数据上,通过数据的比较,逐步认识到“同种物质的质量与它的体积成正比”.教学中尤其突出其中的关系:被测物体的体积增加了多少倍、它的质量也增加了相同的倍数.在分析、比较的基础上,教师可以提醒学生及时把实验结果推广到其他物质:如果换用其他物质做实验会发现,物质不同,质量跟体积的比值一般不同;物质相同,质量跟体积的比值就相同.此外,还应引导学生认识到质量跟体积的比值与物质的种类有关,通过比较质量跟体积的比值可以分辨不同的物质,它反映了物质的一种性质,在物理学中就用密度来表示物质的这种性质.最后引导学生得出密度的定义、公式、单位及不同密度单位的换算关系.
五、用量筒测体积
为使学生系统地了解测量体积的工具以及生活中各种物体的体积,建议教师课前安排学生收集一些相关信息,让他们到课堂上展示、交流,教师也可以利用多媒体展示生活中常见物体的体积.关于量筒的使用,可在让学生观察实物的基础上,通过阅读教材,回答教材中提出的几个有关问题,并动手操作,学习使用量筒测量液体和不规则固体体积的方法及注意事项.
用量筒测量不规则形状物体体积的方法有助于学生以后学习浮力.教学时,教师还可以得出“如果要测量的不规则物体的体积过大无法浸入现有量筒之内,你有什么办法测量它的体积?”“如何用量筒测量在水中不下沉的不规则物体(如石蜡)的体积”等问题,启发学生去思考,提出解决办法,以拓展思维.可采用“溢杯法”来测量体积过大的不规则物体的体积,即将物体浸入盛满水的容器内,同时将溢出的水接到量筒中,读取的数值便是该物体的体积.但现有量筒一次不能盛取石块溢出的水量,可用较大容器盛接溢出的水,再分若干次用量筒测量所接到的水,多次读取数据,最后相加得到物体的体积.
如果要测量不能沉入水中石蜡的体积,可先取一个重物浸没于量筒中,并记下读数,然后将石蜡和重物系在一起浸入量筒中,读取此时的读数,两者的差值便是石蜡的体积.
六、测量液体和固体的密度
在复习密度知识的基础上,引导学生讨论如果要利用密度公式来测定物质的密度,需要测出哪些量?用什么方法和哪些仪器来测量?建议启发学生思考,弄清实验原理和实验方法.为保证实验顺利进行,第一次测量时不要设置任何障碍,可以给规则的物体(用刻度尺测量体积),也可给能在水中下沉的不规则固体.
关于实验方案.可用画简图的方法,把学生设计的方案画出来,先不立即评价,然后引导学生分析它们的利与弊,得出最佳方案.
第1节　质量
1课时
第2节　密度
2课时
第3节　测量物质的密度
1课时
第4节　密度与社会生活
1课时
本章复习教案
1课时
第1节　质　量
1.知道质量的初步概念以及单位.
2.通过实际操作,掌握天平的使用方法.
3.学会测量固体和液体的质量.
1.通过观察、动手、比较,形成对质量概念的初步认识.
2.通过观察和操作,让学生学会托盘天平的使用方法.
3.在天平的使用过程中,让学生进一步体会使用测量工具的基本方法.
1.通过对托盘天平的调节和使用,培养学生认真操作,自觉遵守操作规范的良好习惯和实事求是的科学态度.
2.通过介绍杆秤等测量质量的工具,对学生进行爱国主义教育,激发学生的民族自豪感.
3.通过了解质量的广泛应用,培养学生学习物理的兴趣.
【重点】
1.质量的概念.
2.托盘天平的使用方法.
【难点】　质量是物体本身的一种性质.
【教师准备】　铁钉、铁夹子、图钉、塑料刻度尺、矿泉水瓶、塑料桶、天平和多媒体课件.
【学生准备】　天平、小石子、小铁块等.
导入一:
师:请把铁钉、铁夹子、图钉、塑料刻度尺、矿泉水瓶、塑料桶等进行分类;可以怎么分?请说出分类的理由.
生:铁钉、铁夹子、图钉为一类,由铁组成;塑料刻度尺、矿泉水瓶、塑料桶为另一类,是由塑料组成的.
师:你可以得出什么结论呢?
生:一切物体都是由物质组成的.
师:是啊,大到天体,如太阳、月亮,小到人们的日用必需品,如水、衣服、食物、住房等,尽管这些物体形态各异,但都是由物质组成的.
[设计意图]　“良好的开端是成功的前提”.新课开始,创设学生熟悉的物体,分析它们的组成材料,完成分类,使学生对“物体”“物质”的模糊理解顿时变得清晰明了,为学习新知识做好铺垫.
导入二:
讲述孔融让梨的故事,并提出问题:大梨小梨的本质区别是什么?如果我有一个大梨和一个小梨,你会选择哪个吃呢?
[设计意图]　创设一个物理情境,激发学生学习动机,培养学习兴趣,充分调动学生学习积极性.
一、质量的概念
展示:铁钉、玻璃杯、桌子、椅子的图片.
师:铁钉、玻璃杯,教室中的桌子、椅子等.这些东西我们都把它叫做什么?
生:物体.
师:铁钉、玻璃杯、桌子、椅子等物体是由哪些材料制成的呢?
生:铁钉是由铁制成的,玻璃杯是由玻璃制成的,桌子、椅子是由木材制成的.
从而得出:我们身边的一切物体都是由各种不同的物质组成的……
质量的概念:物体所含物质的多少叫做物体的质量.
[设计意图]　利用生活中常见的物体,通过观察、比较从而建立概念,不但使学生很容易理解,而且让学生展示自己的学习过程,在观察中既掌握了知识,又形成了分析、概括的能力.
演示实验:
1.出示课本,把书卷成筒状.
提问:它的形状改变了,它的质量是否改变?
2.把书由讲台拿到教室后面.
提问:它的位置改变了,它的质量是否改变?拿到月球上呢?
3.出示装满水的矿泉水瓶.
提问:当这瓶水结成冰时,它的质量是否改变?
总结:一个物体的质量不因为它的形状、位置、状态的变化而变化,可见质量是物体的一个基本性质.
　　[过渡语]　质量是一个新的物理量,每个物理量都有单位,质量的单位是什么呢?
二、质量的单位
1.由比较长度和时间的方法去思考如何比较物体质量的多少?
2.引导学生列举熟悉的质量单位.在此基础上按从大到小的顺序排列.
3.讲解:国际单位制中质量的单位是千克,符号是kg;常用的单位还有克(g)、毫克(mg)和吨(t).
1 t=1000 kg,1 kg=1000 g,1 g=1000 mg
说明:斤、两也是质量的单位,在我国民间使用,不是国际通用的单位.
4.引导估测常见物体的质量
[设计意图]　引导学生对已有的经验进行总结是学习物理知识的一种方法;在活动中学习,在练习中巩固能加深学生对质量的理解.
　　[过渡语]　质量是有大小的,在日常生活中,测量质量的工具很多,在物理实验室中我们选择什么样的测量工具测质量呢?
三、质量的测量
思路一
(1)托盘天平的主要结构和作用
观察托盘天平
师:托盘天平和我们生活中哪个物体很相似?
生:跷跷板.
师:托盘天平与跷跷板对照,将跷跷板改造成托盘天平需要哪些步骤?要改成托盘天平,首先我们得了解天平的构造及使用方法.
问题一:放被测物体和砝码之前,跷跷板不平衡,该怎么办?托盘天平是如何解决的?
介绍:平衡螺母.它的作用就是调节横梁平衡.强调:在放被测物体和砝码前,一定要调节平衡螺母使横梁平衡.
问题二:看不清跷跷板是否准确平衡,该怎么办?托盘天平是如何解决的?
介绍:指针和分度盘.
[设计意图]　设计递进式问题,逐步引导学生积极参与,主动地探究和构建知识,最终把跷跷板改造设计成一台托盘天平.可以使学生明白托盘天平的构造及作用.
问题三:如果要测量比砝码小的质量,该怎么办?托盘天平的哪一个部件可以解决这一问题?
介绍:游码和标尺的作用及游码如何读数.
提问:我们设计的天平能测一头大象或者一只蚂蚁的质量吗?
强调:量程.使用测量仪器前要先观察它的量程,被测物体质量不要超过它的量程.
(2)学生动手操作:使用托盘天平测铁块的质量
①学生自己总结托盘天平使用的要求
②多媒体模拟规范操作过程
③分组实验
(3)强调四个问题:
①调节平衡螺母的方法;
②判断天平平衡的方法;
③游码正确读数;
④看清量程.
[设计意图]　这样在“明其理”的基础上,再通过动手操作,更加深了对知识的掌握,而且培养了学生的动手操作能力并养成正确使用测量仪器的良好习惯.
[知识拓展]　托盘天平的调节
横梁平衡的标志是指针指在分度盘的中线处.
(1)空载平衡的调节遵循“放平移零调平衡”的原则,即把天平放到水平台上,游码移到零刻线处再调节平衡螺母,当指针偏左时,螺母向右调,反之向左调,此时千万不要移动游码.
(2)载物平衡的调节遵循“左物右码移游码”的原则,即把物体放在左盘中,用镊子向右盘中加减砝码,选取砝码时要由大到小,待最小的砝码加上后再移动游码,使之平衡,此时绝对不能调节平衡螺母.
(3)调节好平衡的天平移动后要重新调节平衡.
思路二
出示金属块
现在我想知道这个金属块的质量是多少,该怎么办?
你能说出几种工具可以测出它的质量?
补充阐述:
1964年,在西安出土了一只秦代生铁秤砣,它说明远在两千多年前,我国已有了秤.我国传统称量质量的工具是杆秤,如今还常用台秤、磅秤、电子秤.在实验室,称量质量的工具是托盘天平.
实验室测量质量的常用工具——天平
(1)教师出示:托盘天平和物理天平,是学校实验室常用的测量质量的工具.天平的两臂长度相等,当两个盘中物体的质量相同时,天平就会平衡.如果一个盘中是质量未知的物体,另一个盘中是质量已知的砝码,天平平衡后,被测物体的质量等于砝码的质量.
(2)托盘天平的构造及使用方法
讲解:由于托盘天平使用较简便,先学习托盘天平的用法.
①托盘天平的构造
让学生将课桌上的托盘天平与图对照,认识托盘天平主要部件的名称.
托盘天平
(托盘天平的构造:底座、横梁、托盘、平衡螺母、指针、分度盘、游码、标尺)
②天平标尺的零刻线、最大称量值(量程)、分度值
讲解:使用有刻度的工具,要先观察:a.零刻线在哪里?b.量程多大?c.分度值多大?
指出:
由于标尺上零刻线在左边,游码放在标尺的零刻线处时,是游码的左边与“0”对齐,因此游码读数时以左边的线为准;天平的量程即最大称量值就是这台天平所能称量的最大质量;最小刻度值就是标尺上每小格表示的质量数.
③托盘天平的调节
讲解:托盘天平是较精密的称质量工具.
使用前要先调节:即先把天平放在水平台(桌面)上,然后把游码移到零刻线处,再调节横梁平衡.
教师边讲边示范,教师调一步,学生跟着调一步.
教师指出:a.指针偏左,平衡螺母向右调;指针偏右,平衡螺母向左调;b.在调节横梁平衡时,如指针在分度盘中央左右摆动的格数相等,横梁也平衡;c.天平调好后,左右托盘不能互换.
④天平的使用
a.放:把天平放在水平台(桌面)上;
b.调:先调节游码至标尺的零刻线,然后调节横梁两端的平衡螺母,直至横梁平衡;
c.测:把物体放在天平的左盘里,向右盘里加减砝码(由大到小),直至天平平衡;
d.读:读数时,除所加砝码的总质量外,千万别忘了还要加上游码对应的质量数.
提问:如何用调好的托盘天平或物理天平称一个铁块的质量?铁块放左盘,砝码放右盘;向托盘加砝码要由大到小逐步替换;铁块质量等于砝码和游码的质量数相加;测量结束后,砝码放回砝码盒,游码移回零刻线.
(3)天平的使用注意事项
引导学生看课本总结天平使用要注意的事项.强调测量工具的使用注意事项:
“三注意”:一是注意测量工具的零点校正,二是注意测量工具的量程,三是注意测量工具的分度值.
使用前:
①天平应水平放置;
②使横梁平衡:先把游码移到标尺的零刻线处,即游码“归零”,再调节平衡螺母使横梁平衡.天平调好后,左右天平盘不能互换.移动天平位置后,应重新调节天平平衡.
使用时:
①被测物体质量不能超过天平的量程.
②物体放在天平的左盘,砝码放在天平的右盘;向盘中加减砝码时要用镊子,不能用手接触砝码,不能把砝码弄湿、弄脏.
③潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中.
④测量结束后,及时将砝码放回砝码盒,游码移回零刻线.
(4)生活中常见的测量质量的工具
1.下面关于质量的说法,正确的是 (　　)
A.质量是物质的大小
B.质量是物体的多少
C.质量是物体中所含物质的多少
D.质量是物体的大小
解析:一切物体都是由物质组成,但物质有多有少,物体内所含物质的多少在物理学里称为质量.质量只能讲多少,不能讲大小,质量更不能说是物体的多少或大小.所以选项A,B,D都是错误的.故选C.
2.一根铜棒,在下列各种情况下,它的质量会发生变化的是 (　　)
A.把铜棒加热到100 ℃
B.把铜棒轧成一张薄铜板
C.宇航员把铜棒带上月球
D.用锉刀对铜棒进行加工
解析:物体的质量不随其形状、状态、位置、温度等物理量的变化而变化,这是因为这些物理量的变化没有影响物体所含物质的多少.用锉刀对铜棒进行加工,会使它所含铜减少,所以质量会减小.故选D.
3.一壶冷水的质量是2.5 kg,放在炉子上烧开后称得其质量为2.4 kg.这是因为 (　　)
A.由于温度升高了,所以其质量变小了
B.质量不会变小,肯定是称量错了
C.质量变小,是因为水在沸腾过程中,部分水汽化的结果
D.以上说法都不对
解析:此题要结合前面学过的物态变化的知识,水的质量变小了,是因为部分水汽化为水蒸气,散失到空气中去了.故选C.
4.图a是在对天平进行横梁平衡调节时指针的指示情况(游码在横梁标尺左端“0”点),此时应进行的操作是　　　　.图b为用天平称量物体时指针的指示情况.这时若再在右盘加1 g砝码,指针右偏程度增加;若将右盘中一个2 g砝码换成1 g砝码,指针则偏向了“0”刻线左边.为使指针指“0”,应进行的操作是　　　　.?
解析:(1)由图知,在测量质量前,指针指在分度盘偏左侧,所以平衡螺母要向右侧移动,直到指针指在分度盘中央;(2)测量质量过程中,指针指在分度盘偏右侧,说明右盘砝码的总质量比物体质量大,所以需要将右盘中一个2 g砝码换成1 g砝码,再调节游码在标尺上的位置,直到指针指“0”.
【答案】　向右调节平衡螺母　将右盘中一个2 g砝码换成1 g砝码,再调节游码在标尺上的位置,直到指针指“0”
一、质量
1.意义:物体所含物质的多少,符号:m.
2.质量的国际单位:千克(kg).
常用单位:克(g)、毫克(mg)、吨(t).
1吨=103千克=106克=109毫克
3.质量是物体的一种属性,它不随物体的温度、位置、状态、形状的改变而改变.
二、质量的测量
1.使用工具
(1)日常生活中:杆秤、案秤、磅秤、电子秤等.
(2)物理实验室:托盘天平、物理天平.
2.使用步骤
(1)把天平放在水平台上.
(2)将游码放到标尺左端的“0”刻度线处.
(3)调节横梁平衡(若指针偏右,则平衡螺母向左旋,直至指针指在分度盘的中线处或指针左右摆动的幅度相同).
(4)称量(物体放在左盘,砝码放在右盘,并根据指针位置加减砝码并调节游码使横梁再次平衡).
3.使用的注意点
(1)待测物体的质量不能超过量程,加减砝码时要轻拿轻放.
(2)天平与砝码应保持干燥清洁,不能将潮湿的物品或化学药品直接放入托盘,不要用手直接取砝码.
一、教材作业
【必做题】
教材第112页动手动脑学物理的1,2,3,4题.
【选做题】
教材第112页动手动脑学物理的5题.
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.下列说法中正确的是 (　　)
A.登月舱从地球到月球质量变小
B.1 kg铁比1 kg棉花的质量大
C.玻璃杯打碎后,形状发生了变化,但质量不变
D.一杯水凝固成冰后体积变大,质量也变大
2.2.5×107 mg可能是 (　　)
A.一头象的质量 B.一个小学生质量
C.一只兔子的质量 D.一只蚂蚁的质量
3.为了测一小瓶油的质量,某学生采用了如下步骤:
A.移动平衡螺母使天平平衡
B.瓶放左盘,称得瓶的质量
C.瓶内倒入油后,称得瓶和油的质量
D.将天平置于水平台上
E.将游码置于标尺左端零刻度线处
F.将天平整理好
该学生遗漏了哪一步骤?补入该步骤,并按正确顺序排列(用字母表示). ? .
4.某同学用已调节好的托盘天平测量物体的质量,操作情况如图所示,其中操作错误的是:
(1)　;?
(2)　.?
【能力提升】
5.手中有一叠薄纸,要测出其中一张纸的质量,下列方法可取的是 (　　)
A.先称出一块铁的质量,再称出一块铁和一张纸的总质量,然后用总质量减去一块铁的质量
B.取出10张薄纸,称出总质量,然后除以张数10,就得到每张纸的质量
C.取出较多张数的纸(如100张)称出总质量,然后除以所取纸的张数,就得到一张纸的质量
D.以上方法都可取
6.国际上还流行“磅”这种质量单位,1磅=0.4536 kg,一名重量级拳击运动员质量为250磅,那么250磅=　　　　kg.在贵重金属中常用“盎司”这个质量单位,1盎司=31.1 g,一块奥林匹克运动会的金牌含有黄金5.2盎司,那么5.2盎司=　　　　g.?
7.某同学用已调节好的天平测量一铁块的质量,但他忙中出错将铁块放在天平的右盘中,砝码放在天平左盘中,当天平平衡时,左盘中的砝码质量为30 g,游码在标尺上对应的示数为0.5 g,那么铁块的质量是否为30.5 g?如果不是,你能否判断出该铁块的真实质量?
【拓展探究】
8.小王到商场购买苹果,看到商场售货员用案秤称出苹果的质量.
(1)如果在测量过程中用200 g的槽码,游码所对应的示数如图所示,则这些苹果的质量为　　　　g.?
(2)如果在使用过程中,槽码被碰掉了一小块,这时用它称出苹果的质量将比其实际质量　　　　.(选填“偏大”“偏小”或“不变”)?
【答案与解析】
1.C[解析:质量是物体的一种属性,不随物体的位置、形状、状态的变化而变化,所以登月舱、玻璃杯、水的质量都不变,铁和棉花尽管不是由同种物质构成,但所含物质的质量都是1 kg,即它们的质量是一样大的.]
2.B[解析:题目中所给的数据是以mg为单位的,而同学们对mg这个单位的大小是陌生的,因此,解答时应将它换算成同学们较为熟悉的kg,2.5×107 mg=25 kg,这样就可排除A,C,D三个选择项.故选B.]
3.G.将瓶和油的总质量减去瓶的质量得出被测油的质量;实验步骤的正确排列是DEABCGF[解析:瓶中油的质量等于瓶和油的总质量减去瓶的质量.]
4.(1)物体和砝码左右位置颠倒　(2)用手取放砝码[解析:托盘天平的使用方法:①要放置在水平的地方,游码要归零;②调节平衡螺母直至指针对准中央刻度线;③被测物体放在左盘,估计被测物体质量,用镊子夹取适当的砝码放在右盘,必要时移动标尺上的游码,直至指针再次对准中央刻度线;④物体的质量等于砝码的总质量和游码所对刻度之和.]
5.C[解析:本题考查测多算少法,当物体质量太小,小于天平的感量时,不能测出物体质量,就应采取测多算少法,取同样的物体若干,直到天平能测出为止,然后用总质量除以数量.]
6.113.4　161.72[解析:由1磅=0.4536 kg,可知250磅=250×0.4536 kg=113.4 kg;1盎司=31.1 g,所以5.2盎司=5.2×31.1 g=161.72 g.]
7.解:铁块的真实质量不等于30.5 g,而等于29.5 g.[解析:天平用来测物体的质量时,物体要放在天平的左盘里,砝码放在右盘,这样做不仅为了方便,更因为游码的零刻度线在标尺的左端,当游码向右移动时,相当于右盘增加砝码.现这位同学将物体放在右盘中,砝码放在左盘中,这种称法不正确,铁块的质量不等于砝码的质量加上游码的读数,即铁块的质量不等于30.5 g,这种方法相当于砝码的质量等于铁块的质量加上游码的读数,即m铁+m游=m砝,所以可以求出铁块的真实质量.]
8.(1)200.32　(2)偏大[解析:(1)游码的最小分度值是0.02 g,游码的读数为0.3 g+0.02 g=0.32 g,所以所称量苹果的质量为200 g+0.32 g=200.32 g;(2)台秤就是一个利用杠杆原理的质量测量设备,当被测量的物体质量越大,需要的槽码的杠杆力矩就需要越大,以此来显示物体的质量,但是,当槽码掉了一小块的时候,槽码的质量变小,在被测量物体不变的情况下,就需要更大的力矩才可以保持平衡,所以显示的质量也就偏大了.]
　　本节课授课的内容包括两大部分:1.介绍质量这个物理量,包括概念、单位和感受物体的质量;2.学习规范使用托盘天平.教学重点是规范使用托盘天平,难点是感受生活中物体的质量和托盘天平的规范使用.处理这个问题时用到了循序渐进的办法.先从学生的固有知识入手,认识物体和物质.再通过分类认识质量的概念;利用生活常识说出几个常见的物体的质量,进而讲解质量的几个单位,以及和生活中的质量单位的关系,体会规范操作的重要性和必要性,由学生总结天平使用的规范步骤.
在这节课中,学生初步知道物理上的质量与生活中的质量的区别,但是在第一节课中学生对质量的理解还并不是很透彻的,对质量的解释会有点难度,举例分析一下会清楚一些.
质量这节课中使用了导入、诱发和总结的方法.充分体现学生的主体地位,所有的知识总结都是由学生分析和总结出来的.学生也很活跃,把课堂真正意义上还给了学生.
动手动脑学物理(教材第112页)
1.这些货物的质量不会改变,因为质量是物体的一种属性,与位置无关.
2.先测出50个或100个大头针的总质量,然后用这个总质量除以大头针个数,就是一个大头针的质量.
3.A[提示:物体的质量不随物体的位置、形状、状态、温度的改变而改变.]
4.171.6 g.[提示:根据游码在标尺上的位置可知,游码对应的示数为1.6 g,所以这块金属的质量为m=100 g+50 g+20 g+1.6 g=171.6 g.]
5.案秤的秤盘相当于天平的左盘,砝码盘相当于天平的右盘,槽码和游码分别相当于天平的砝码和游码.当案秤的秤杆水平(秤杆的挂砝码盘端不与支架接触)时,就表示横梁平衡.案秤的平衡螺母即左端的调零螺丝,其调节平衡时和天平差不多,案秤的秤杆向下倾斜时,应将调零螺丝向左调;如果案秤的秤杆向上翘时,应将调零螺丝向右调.
　　中国古代称重量的衡器出现的时间可能稍晚于尺度和量器.甲骨文中尚未见有重量单位,西周铜器上有重量单位:爰、匀,至今还没有找出它们之间的进位关系.据文献记载,战国时多用斤、镒,还有钧、石等.器物上也可看到有朱、两等.可见战国时朱、两、斤、钧、石等单位已齐备,并逐步得到推广.当时各国每斤的单位量值均在250克左右.
天平和秤到明清以后才有专用名称.《说文》没有秤字,古文献中秤和称常互用,出土的战国环权以及大量秦权,多用作等臂天平的砝码.中国历史博物馆收藏的楚国王铜衡杆,与东周铜尺同长,铜衡上有十等分的刻度,可能是称重时作为在不同部位悬挂权和重物的标志,一般认为王铜衡杆是从等臂天平过渡到杆秤时出现的一种衡器.
《秦律·效律》对衡器的误差范围曾作了详细的规定.经实测秦代的铜质权一般不超出秦律所规定的误差范围,而铁石权(120斤)却大大超过允差范围.东汉以后大量值的权已很少见,且权和权之间量值已没有明显的递增关系,据分析,这时期权已多作杆秤的秤砣了.北宋景德年间刘承曾重新校定国库内的标准砝码,并创造了使用方便、精度较高的戥秤,在中国衡器制造上也是一个创举.元朝疆土辽阔,商业发达,目前所见元代铜权达200余枚,权上大多铸年号和地名,有的还铸或刻汉、蒙及波斯等文字.流传至今的明代衡器多为称银两用的盒式砝码,平均每斤合593克.
清朝政府对权衡标准已有详细的规定《大清会典》中有“黄铜一方寸重六两八钱”.清光绪三十四年(1908)曾重订度量衡划一办法,以营造尺1立方寸纯水之重为质量的标准,据故宫博物院所藏清乾隆二十九年(1764)工部制造的“伍百两铜砝码”,每斤折合598.4克,比光绪三十四年规定的标准每斤合596.8克之值稍重.
第2节　密　度
1.理解密度的概念;会查密度表,知道水的密度.
2.知道密度单位、含义及写法读法,会进行不同密度单位之间的换算.
3.能用密度知识解决简单的实际问题.
1.通过实验探究活动,找出同种物质的质量与体积成正比的关系.
2.学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特征)来定义密度概念的科学思维方法.
1.通过探究活动,对物质属性的认识有新的拓展.
2.在活动中培养学生善于与其他同学合作的意识.
3.实验探究和用密度知识解决简单的实际问题,有将科学技术应用于日常生活、社会当中的意识.
【重点】　密度概念的建立.
【难点】　密度概念与公式的理解.
【教师准备】　天平、体积相同的长方体铁块、铝块、铜块(两组,其中有一组包有白纸);烧杯、质量相等的水、酒精和盐水.
【学生准备】　天平、砝码、体积不同的铁块、铝块和木块、刻度尺.
导入一:
师:上节课我们学习了质量的概念,下面我们看一个问题.
图片1:让学生鉴别宝宝银手镯是真是假?
图片2:
1.2004年,家住望城格塘乡柏叶村高林组邓正荣老人和老伴儿被两个上门的骗子骗走1700元血汗钱,换到手的只有一块一钱不值的破铁块.而就在前一天,该乡华林村的胡五爹刚被骗子以同样的手段骗走了2000多元!
2.2007年,张进跃、赖森茂在北京市朝阳区用八个铜、锌合金的假黄金制品骗取该被害人的现金人民币20万元.
3.2011年,京城一家典当行居然收到一根精心制作、足以乱真的“夹心”金条.金条被剪开后两端竟各有约50 g的合金,共计100 g.
问题:为什么这些人会被骗呢?单靠测物体的质量能不能将其辨别出来?那么就要用到我们今天要学习的密度知识了.
[设计意图]　用各种实例引起学生的兴趣.
导入二:
古时候,在地中海上,有一个叙拉古王国,它的国王交给金匠一定质量的黄金,让金匠为自己打造一顶纯金的王冠,当王冠打造完毕交给国王时,国王发现这个金冠精美无比,但国王却怀疑金匠偷窃了他的黄金而用其他便宜的金属偷梁换柱.
国王令人用秤去称,结果王冠的质量与国王交给金匠的黄金的质量是相同的.那么王冠是否是纯金制成的呢?
由一个古老的故事,引发学生思考:王冠的质量与黄金的质量相同,是否就是纯金的.
[设计意图]　从有趣的实际问题引入课题,引起学生的研究兴趣.
提出问题:
1.如何去鉴别王冠是否是纯金制成的?
2.抗洪抢险的战士穿的救生衣的材料是什么?
3.配制鸡尾酒,为什么可以区分出美丽的颜色和层次?
4.热气球中为什么要充有氢气、氦气或热空气?
连续提出几个相关问题,引起学生对密度问题在生活中的应用的关注,进行初步猜测.
引发学生的深入思考.
[设计意图]　了解到上述现象可能和不同物质的种类有关.进而猜测不同物质会有不同的性质.
一、引出探究问题
1.生活中鉴别物质种类的方法:如何区分不同的物质?
老师展示实验器材:体积相同的长方体铁块、铝块、铜块,颜色相同的不同液体水、酒精和盐水.
学生观察铁块、铝块、铜块的颜色,并进行鉴别.
学生观察液体,说明区分的方法:闻气味,可区分出酒精和水;尝味道可区分出水和盐水.
[设计意图]　引导学生从物体的颜色、气味、味道这些特性鉴别物质种类.
2.物体质量和体积的关系
观察及思考一:
(1)老师展示实验器材:包有白纸的体积相同的长方体铁块、铝块、铜块.
提出问题:
如何区分哪块是铁块、铝块和铜块?
学生将长方体金属块分别放在两只手上.学生预设回答:对手压力最大的是铜块、其次是铁块、对手压力最小的是铝块.
[设计意图]　促使学生思考其他区分铁块、铝块、铜块的方法:体积相同的不同物质的质量不同.
(2)实验一:
演示验证:将金属块分别放在调节好天平的左右两盘,比较质量.
质量/g
体积/cm3
铜块
10
铁块
10
铝块
10
　　师:能得出什么结论?
生:体积相同的不同物体的质量不同.
观察及思考二:
老师展示实验器材:装在瓶中的水、酒精、盐水.
师:用天平如何区分不同的液体?
生:倒出体积相同的液体,称出质量;称出质量相同的液体,体积大小不同.
[设计意图]　进一步引导学生用物体的质量与体积的比值可以鉴别不同物质.
(3)实验二:
演示验证:在两个相同的烧杯里分别倒入水和酒精(或水和盐水),放在调节好天平的左右两盘,调节质量和体积,当水和酒精质量相同时比较体积,当体积相同时比较质量.
师:能得出什么结论?
生:质量相同的不同物质,体积不等;体积相同的不同物质,质量不等.
　　[过渡语]　对于同种物质来说,质量与体积又有怎样的关系呢?
二、探究物质的质量与体积的关系
思路一
1.提出探究问题
物质的质量与体积存在怎样的关系?
2.实验方案
几个不同体积的铁块和几个不同体积的铝块,用天平分别测量它们的质量,用刻度尺分别测量与体积相关的长度,计算它们的体积;
一部分小组测量铁块,一部分小组测量铝块.
数据记录在表格中.
3.学生分组实验
实验器材:天平、砝码、体积不同的铁块和铝块.
实验步骤:(1)调节天平平衡;(2)用天平分别称量不同体积的铁块(铝块)的质量,并记入表格;(3)用刻度尺测量铁块(铝块)的棱长,计算铁块(铝块)的体积,并记入表格.
学生:分组实验,选择实验器材,实验测量、记录数据.
实验过程中教师重点指导:a.天平、刻度尺使用规范;b.学生的分工协作是否合理.
[设计意图]　培养学生设计实验、规范操作、表格设计及正确读取数据的能力.
4.数据分析与归纳结论
(1)分析各组实验数据表格,请学生观察并说明数据反映的规律.
质量/g
体积/cm3
铁块1
铁块2
铁块3
铁块4
铁块5
铝块1
铝块2
铝块3
铝块4
铝块5
　　(2)用图像描述质量和体积的关系
横坐标表示体积数值,纵坐标表示它的质量数值.
引导:
①你知道坐标系中一个点所表示的意义吗?
②把你所测量的各铁块或铝块的体积、质量数据在坐标系中表示出来.
③体积为0时,质量也为0,可以在坐标系中再加上一个m=0,V=0的点.
④把各点连成平滑的一条线.
(3)能得出什么结论?
师:图像是一种直观、有效的数据分析方法.作出的图像反映了质量随体积有怎样的变化关系?在数学中,这表示什么函数关系?计算质量与体积的比值.
生:质量随体积增大而增大.过原点的直线是正比例函数.铁块的质量跟体积成正比.铝块的质量跟体积也成正比.
结论1:同种物质的质量和体积成正比,即比值是一定的.
(4)还能得出什么结论?
比较不同物质的质量和体积的关系:
比较铁和铝的图像;比较铁和铝质量跟体积比值.
结论2:物质不同,它们的质量与体积的比值也不同,物理学中把质量与体积的比值叫做这种物质的密度.
[设计意图]　培养学生分析实验数据,用表格和图像的方法研究分析数据并得出实验结论的能力.
[知识拓展]　对于不同物质,密度一般是不同的.
(1)当物体的体积相等时,质量大的物体密度大,质量小的物体密度小.
(2)当物体的质量相等时,体积小的物体密度大,体积大的物体密度小.
(3)通常情况下,质量和体积的比值大的物体的密度大,质量和体积的比值小的物体的密度小,密度就是反映单位体积的不同物质质量的大小的.
思路二
师:(课件出示)
1.实验桌上有若干体积不同的铝块(木块),若干与铝块(木块)体积相同的铜块、铁块,分别用手掂量一下,比较它们质量的大小.思考:你认为物体质量的大小可能与哪些因素有关?有什么关系?给出体积相同的铝块、铜块、铁块,并测出质量,将测量结果填在表格内.
质量m(g)
体积V(cm3)
比值
铝块
铜块
铁块
　　结论1:体积相同的不同物质,质量不同,且m与V的比值不同.(投影显示)
2.以上我们得到的是不同物质质量与体积的关系,下面同学们还想探究什么问题?
探究实验:同种物质质量与体积的关系.
不同组选用不同的物质来做实验,避免实验出现偶然性.
猜想:同一种物质,它的质量和体积有什么关系?
设计实验验证:
(1)让学生根据教师所给的实验器材自行设计实验.(小组讨论)
(2)由某组学生讲解本组所设计的方案.
(3)所有小组根据实验方案进行实验,并自行设计表格.
质量m(g)
体积V(cm3)
比值
铝(铁)块1
铝(铁)块2
　　(4)在图中将质量与体积的关系通过描点画出来.
铝块体积增大2倍,质量也增大2倍;铝块的质量和体积的比值是一定的,铁块体积增大2倍,铁块的质量也增大2倍,铁块的质量和体积的比值是一定的.
结论2:同种物质,体积越大,质量越大,质量与体积成正比,且m与V的比值不变.(投影显示)
推论:
(1)不同物质,m与V的比值不同.
(2)同种物质,m与V的比值不变.
结论:我们还可以通过m与V的比值来鉴别物质.
m与V的比值,物理学引用密度这个物理量来表示物质的这种特性.
　　[过渡语]　引导学生知道密度的公式与速度公式的相似,从而让学生用类比法,从速度公式、定义得到密度的公式、定义.
三、密度
1.定义:某种物质组成物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度.
2.符号:ρ
3.公式:ρ=
4.单位:
(1)国际单位:千克每立方米(kg/m3,kg·m-3);
(2)常用单位:克每立方厘米(g/cm3,g·cm-3);
(3)单位换算:1 g/cm3=103 kg/m3;
1 g/cm3==103 kg/m3.
　　[过渡语]　下面请同学看课本114~115页一些物质的密度,对照密度表找出其中的规律.
四、密度表
1.一般来说:ρ固>ρ液>ρ气.
2.一些物质密度相同:例如冰和蜡;酒精和煤油.
3.同种物质物态不同密度可能不同:如冰和水.
4.固体和液体密度用国际单位都表示为×103的形式.
例如ρ水=1.0×103 kg/m3,气体密度用国际单位不用×103;
例如ρ空气=1.29 kg/m3.
5.物质的密度与物质的种类、状态、温度、压强有关.
[设计意图]　培养学生会查表,并由密度表找到一些规律性的知识.
讲解课本例题,规范解题步骤.
1.一松木块的密度是0.4×103 kg/m3,读作　　　　,把它锯掉,剩下的松木块密度为　　　　.?
解析:松木块的密度是0.4×103 kg/m3,读作0.4×103千克每立方米,把它锯掉,剩下松木块的质量和体积都变为原来的,但是它的质量与体积的比值却没变,所以密度也没变.
【答案】　0.4×103千克每立方米　0.4×103 kg/m3
2.下列关于密度的几种说法中,不正确的是 (　　)
A.固体的密度总是大于液体的密度
B.液体的密度总是大于气体的密度
C.密度是物质的一种特性,不同物质的密度一般不同
D.水在不同的状态下其密度不一样
解析:大多数固体的密度大于液体的密度,但也有例外,比如铜、铁、铝、铅等金属密度都小于水银密度,故选项A错误;固体和液体的密度大约是气体密度的一千倍,所以液体的密度总大于气体的密度,故选项B正确;密度决定于物质的种类,不同物质密度一般不同,故选项C正确;同种物质物态不同,密度不同,水在液态和固态时密度不同,故选项D正确.故选A.
3.根据密度公式ρ=可知 (　　)
A.同一种物质,密度跟质量成正比
B.同一种物质,密度跟体积成反比
C.不同种物质,质量跟密度成正比
D.同种物质,密度跟质量和体积无关
解析:密度是物质的一种特性,它的定义式是ρ=,同种物质(同种状态)的密度不随质量、体积的改变而改变,故A,B错,D正确;不同种物质,当体积相同时,质量跟密度成正比,故C错.故选D.
4.一个能装1 kg水的瓶子,能装多少千克的煤油?(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ煤油=0.8×103 kg/m3)
解:根据ρ=可得,瓶子的容积V=V水==1×10-3 m3;
瓶子最多装煤油的质量m煤油=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3×1×10-3 m3=0.8 kg.
1.探究不同物质的质量与体积的关系
实验结论:m一定时,V不相等;V一定时,m不相等.
2.探究同种物质质量与体积的关系
实验结论:同种物质,质量与体积成正比.
3.密度的定义:单位体积某种物质的质量.
密度的公式:ρ=.
密度的单位:kg/m3　g/cm3.
单位换算:1 g/cm3=1×103 kg/m3.
4.运用密度知识解决简单实际问题.
一、教材作业
【必做题】
教材第116页动手动脑学物理的1,3,4,5题.
【选做题】
教材第116页动手动脑学物理的2题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.将一块质量分布均匀的砖分割成体积大小不同的两部分,则 (　　)
A.体积大的密度一定大
B.体积小的密度一定大
C.两者的密度一定相等
D.两者的密度一定不相等
2.一个铅球使用了多年,没有发生改变的是 (　　)
A.质量 B.体积
C.密度 D.三者都没改变
3.一定量的冰熔化成水,在此过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.密度不变,体积变大 B.密度变小,体积增大
C.密度变大,体积变小 D.密度不变,体积变小
4.两个由同种材料制成的实心球,A球的质量是20 g,B球质量是100 g,则两球的体积比VA∶VB=　　　　,密度比ρA∶ρB=　　　　.?
【能力提升】
5.如图所示,表示A,B,C三种物质的质量跟体积的关系,由图可知 (　　)
A.ρA>ρB>ρC,且ρA>ρ水
B.ρA>ρB>ρC,且ρA<ρ水
C.ρC>ρB>ρA,且ρA<ρ水
D.ρC>ρB>ρA,且ρA>ρ水
6.用不同材料制成的体积相同的两种实心球a和b.如果天平的左盘放上2个a球,右盘放上3个b球,天平正好平衡.那么,a球与b球的密度之比及质量之比,下列判断正确的是 (　　)
A.ρa∶ρb=3∶2 B.ρa∶ρb=2∶3
C.ma∶mb=1∶1 D.ma∶mb=2∶3
7.一个铜球质量为890 g,体积为150 cm3.
(1)这个铜球是空心的还是实心的?
(2)若是空心的,空心部分的体积为多少cm3?
(3)在空心部分注满水后该球的总质量为多少g?(铜的密度为8.9×103 kg/m3)
【拓展探究】
8.为了研究物质的某种特性,某同学分别用甲、乙两种不同的液体做实验.实验时,他用量筒和天平分别测出甲和乙液体在不同体积时的质量.下表记录的是实验测得的数据.
物质
实验序号
体积(立方厘米)
质量(克)
甲
1
10
18
2
20
36
3
30
54
乙
4
10
8
5
20
16
6
30
24
(1)分析上表中实验序号1与2(2与3,1与3)或4与5(5与6,4与6)的体积及质量变化的倍数关系,可归纳得出的初步结论是　　　　.?
(2)分析上表中的实验序号　　　　可归纳得出的初步结论是相同体积的甲、乙两种液体,它们的质量是不相同的.?
(3)请进一步综合分析、比较表中的数据,可归纳得出的初步结论是:
①分析、比较实验序号1,2,3或4,5,6,可以得出　.?
②分析、比较实验序号1,2,3和4,5,6,可以得出　.?
【答案与解析】
1.C[解析:一块砖分成体积大小不同的两块,它的体积改变的同时,它的质量也相应改变,但质量与体积的比值,也就是密度不会改变.因为无论分割情况如何,它是砖的这种特性没变.故A,B,D错.]
2.C[解析:一个使用了多年的铅球,因表面磨损,形状、体积变化,质量减少;但因密度是物质的一种特性,与质量和体积无关,所以铅球的密度不变.故选C.]
3.C[解析:一定量的冰熔化成水,质量没有变,水的密度大于冰的密度,所以密度变大,根据V=可知,体积变小.故选C.]
4.1∶5　1∶1[解析:(1)密度与物体的质量和体积无关,用同种材料制成的两个实心球的密度之比为1∶1.(2)由ρ=,可得V=,两个球的体积之比.]
5.C[解析:方法1:在图像上画一条与纵轴平行的直线,与三条图像分别交于A',B',C'三点,如图所示.
由图可见,三处体积相等,均为V0;质量不相等,mA相等,均为m0;体积不相等,VA>VB>VC;根据密度计算公式ρ=,可得ρA<ρB<ρC,其中ρB=ρ水=1 g/cm3.]
6.A[解析:3个b球和2个a球的质量相等,则2ma=3mb;即ma∶mb=3∶2,由ρ=,a球和b球的体积相等,得a球和b球的密度之比ρa∶ρb=3∶2.]
7.解:(1)根据ρ=可得:890 g铜的体积V铜==100 cm3,因为V铜8.(1)同种液体,质量与体积成正比　(2)1与4(2与5,3与6)　(3)①同种液体,质量和体积的比值是一个定值　②不同液体,质量和体积的比值一般不相同[解析:(1)在实验序号1与2(2与3,1与3)或4与5(5与6,4与6)中,我们可以发现,同种液体,质量与体积成正比;(2)实验序号1与4(2与5,3与6)中的液体体积都相同,但质量不同;(3)①分析、比较实验序号1,2,3或4,5,6可知同种液体,质量和体积的比值是一个定值;②分析、比较实验序号1,2,3和4,5,6可知不同液体,质量和体积的比值一般不相同.]
　　密度这节课是本章的重点课,密度是物理学中一个非常重要的物理量,通过本节课的教学,反思如下:
一、总的教学思路
通过情景创设导入新课的学习,然后由学生进行科学探究活动,自主的进行情景创设,师生共同运用比较法,分析实验数据,通过精心设计的启发性问题,从学生已有的知识结构出发,启发学生的思维.通过探索,使学生认识到密度是物质的一种特性.密度定义、公式、单位的得出,采用了充分调动学生思考的方法,使学生始终处于一种积极地思考探索活动中完成学习任务.
二、重难点的突破
1.本节课重难点是学会应用比值法揭示物质的性质,建立密度的概念;理解密度的概念;知道密度是物质自身的一种性质;因此探究物体的质量与体积的关系是本节课的关键.为了培养学生的探究实验能力和与他人合作的能力,将学生分成多个小组,而每个实验小组只测出一种物质的体积、质量及比值,要求每个小组通过探究就课本提出的问题发表自己的见解和结论.
学生在探究过程中发现,由于实验小组只测出了一种物质的质量、体积及其比值,别的物质的质量、体积及比值必须与其他小组进行交流才能获得,测量结束后,课堂中的交流活动比较活跃,同时,不同的见解和观点在交流过程中得到改进和提高.实验结束后,学生得出了以下结论并进行了交流:
(1)不同物质,其质量与体积的比值是不同的;
(2)相同物质,其质量与体积的比值在实验中获得的数据是相近的,但是,由于测量中存在误差,所以其比值应该是相同的;否则就不能说明是相同物质这一前提(由比值相近通过科学思维加工而得到比值是相同的,这是培养锻炼学生思维能力的极好素材).质量与体积的比值就表示了这方面的物质的特性,即密度.在建立密度概念的过程中,还用到了比较的方法,比值定义物理量的方法等物理学研究的方法.
2.与速度概念对比,加深对密度概念的理解.通过对比密度与速度概念的异同点,既可加深学生对密度概念的理解,又能使学生体会到比值定义物理量的方法,知道它们在定义、公式、单位等方面的相似之处,为以后学习其他比值定义法定义物理量打下了坚实的基础.
三、不足之处
1.由于学生分组探究用时偏长,没有反馈练习,不能知道学生对本节知识掌握情况.
2.通过本节学习,建立了密度的概念,但是应用密度知识解决问题,学生还不熟练,需要安排一节习题课进行巩固拓展.
3.在本节习题课中,还需要补充体积单位换算知识,让学生熟练m3,dm3,cm3的换算关系,还要明确L,mL的换算关系.
动手动脑学物理(教材第116页)
1.解:澡盆的容积V=l1l2l3=1.2×0.5×0.3 m3=0.18 m3,最多能装水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.18 m3=180 kg.
2.提示:测出教室的长a、宽b、高c,可算出教室的体积V=abc,查得空气密度ρ=1.29 kg/m3,可利用m=ρV得出教室内空气的质量m.例如测出教室的长、宽、高分别为10 m,8 m,3 m,空气密度为1.29 kg/m3,则m=ρV=1.29 kg/m3×10 m×8 m×3 m≈310 kg.
3.提示:先测出自己的质量m,然后根据密度公式推导式V=即可估算出自己身体的体积.
4.解:最多可装水的质量m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.5×10-3 m3=2.5 kg;最多可装植物油的质量m油=ρ油V=0.9×103 kg/m3×2.5×10-3 m3=2.25 kg.
5.能.这捆铜线的体积V==0.01 m3,故它的长度l==400 m.
　　密度计之前被称为比重计.在概念上,密度与比重具有相似的物理意义,即描述某个物体单位体积内所含的物质量.如果某个物体体积为V,其质量为m,重力加速度为g(g=9.8 m/s2),那么这个物体的重量为mg.此时,这个物体的密度为,比重则为.显然,密度与比重之间在数值上只相差一个重力加速度g.很早以前我们用比重的概念,现在我们只用密度的概念.由于物体有固体、气体和液体三种基本形态,所以密度计也有对应的种类.液体密度计是用来测量液体密度的.
常用的液体密度计和比重计有数显电子密度计、浮子式密度计、静压式密度计、振动式密度计和放射性同位素密度计.
1.浮子式密度计
它的工作原理是:物体在流体内受到的浮力与流体密度有关,流体密度越大浮力越大.如果规定被测样品的温度(例如规定25 ℃),则仪器也可以用比重数值作为刻度值.这类仪器中最简单的是目测浮子式玻璃比重计,简称玻璃比重计.
2.静压式密度计
它的工作原理是:一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比,因此可根据压力测量仪表测出的静压数值来衡量液体的密度.膜盒是一种常用的压力测量元件,用它直接测量样品液柱静压的密度计称为膜盒静压式密度计.另一种常用的是单管吹气式密度计.它以测量气压代替直接测量液柱压力.将吹气管插入被测液体液面以下一定深度,压缩空气通过吹气管不断从管底逸出.此时管内空气的压力便等于那段高度的样品液柱的压力,压力值可换算成密度.
3.振动式密度计
它的基本工作原理是:物体受激而发生振动时,其振动频率或振幅与物体本身的质量有关.如果在物体内充以一定体积的液体样品,则其振动频率或振幅的变化便反映一定体积的液体样品的质量或密度.
4.放射性同位素密度计
仪器内设有放射性同位素辐射源.它的放射性辐射(例如γ射线),在透过一定厚度的被测样品后被射线检测器所接收.一定厚度的样品对射线的吸收量与该样品的密度有关,而射线检测器的信号则与该吸收量有关,因此反映出样品的密度.
第3节　测量物质的密度
1.学会用量筒测量固体和液体的体积.
2.学会用天平和量筒测量固体和液体的密度.
1.通过探究活动学会测量液体和固体的密度.
2.学会利用物理公式间接地测定某个物理量的科学方法.
培养学生严谨的科学态度.
【重点】　会用天平和量筒测量固体和液体密度的方法.
【难点】　会用量筒测量形状不规则固体的体积.
【教师准备】　量筒(或量杯)、石块、细线、盐水、天平和砝码、烧杯(或玻璃杯)、清水、多媒体演示课件.
【学生准备】　量筒(或量杯)、石块、细线、盐水、天平和砝码、烧杯(或玻璃杯)、清水.
导入一:
1.欣赏图片:菊花石块形成于距今约2.8亿年前.其成分为天青石与栖霞岩,内含丰富的硒、锶、铋等多种微元素,对人有强身健体、抗癌益寿作用.现在若想知道石块的密度,该怎么做呢?
2.实验演示:把鸡蛋放入清水中会下沉,向水中加盐后,发现鸡蛋会漂浮在盐水水面上,这里有什么奥秘呢?那我们就来亲自测量一下盐水的密度吧!
[设计意图]　通过欣赏图片和观察实验,激发学习兴趣和探究的欲望.
导入二:
师:回顾上节课密度的知识,请同学们叙述一下密度的公式,并说出用符号表示的公式.通过这个公式可以认识到,只要知道了某一物体的质量和它的体积,就可以计算出组成这个物体的物质的密度,也可以说只要测量出物体的质量和它的体积就可以求出它的密度.通过回顾上节课猜测如何测量规则物体的密度.
生:根据上节课所学密度公式ρ=得出若求ρ就先测m和V.用天平测质量,用刻度尺测长度,进而算出体积,密度可得.
[设计意图]　回顾密度的概念,围绕问题进行思考、讨论,体现物理从生活中来.
师:(播放课件)
师:如何测量任意形状的小石块和装在杯中的盐水的密度,能否用测长方体铁块密度的方法测这块石块和盐水的密度呢?
生:不能,不规则石块、盐水的体积不能用刻度尺来测量.
师:那如何测量体积呢?我们需要量筒.
一、量筒的使用
1.观察量筒,归纳量筒测量液体密度的读数方法.
学生观察本组量筒回答问题:①单位:mL;②最大测量值为100 mL,分度值为2 mL;③正确读数:量筒中液面呈凹形时,读数时要以凹形的底部为准,且视线要与凹液面底部相平,与刻度线垂直.
2.使用方法
(1)如何测固体(石块)体积.(学生回答)
(教师引导学生一起总结使用量筒测固体的方法)
探究怎样用量筒测量不规则形状物体的体积方法:先在量筒中装入适量的水(以待测体积的物体放入量筒后能完全浸没,且量筒中的水上升的高度不超过量筒的最大刻度值为准),读出此时量筒中水的体积V1;将不规则形状物体浸没在量筒中,读出此时量筒中水面所对应的刻度值V2.V2与V1的差值就是被测不规则形状物体的体积.
学生动手操作:
石块的体积:V=V2-V1
[设计意图]　使学生知道本节知识的原理,进一步熟悉测量工具的使用方法,培养学生观察能力,总结能力,从实际操作中总结量筒的使用方法.
(2)探究怎样用量筒测量一些形状不规则且无法浸入量筒之内的固体的体积.可采用“溢杯法”测量其体积.所谓“溢杯法”即将物体浸入盛满水的容器内,同时将溢出的水接到量筒中,读取的数值便是该物体的体积.若现有量筒一次不能盛取石块溢出的水量,可用较大容器盛接溢出的水,再分若干次用量筒测量所接到的水,多次读取数据,最后相加得到石块的体积.
归纳总结使用量筒测量不同物体体积的方法.
(3)探究怎样用量筒测量密度小于水的不规则物体(以蜡块为例)的体积.
①压入法:用一根细而长的铁丝将蜡块压入水中.蜡块投进量筒前和压入水中后量筒中水面所对的刻度的差值就是蜡块的体积.
②配重法:用细线将一个钩码系在蜡块下面,用细线吊着蜡块和钩码放入量筒,钩码先浸没在水中,记下此时量筒中水面所对应的刻度值V1,然后钩码和蜡块一起浸入水中,记下此时量筒中水面所对应的刻度值V2,V2与V1的差值就是蜡块的体积.
　　[过渡语]　我们已经学习了测量不规则物体的体积,如果用天平再测出不规则物体的质量,代入密度公式就能测出形状不规则物体的密度,请同学们设计一下测量形状不规则小石块密度的方案并分组进行实验.
二、测量形状不规则小石块密度
思路一
分组实验:
(1)学生分组设计实验方案、设计实验数据记录表格.重点引导学生设计实验记录表格.
(2)各小组间交流所设计的实验方案.根据交流结果对自己设计的实验方案进行适当调整.
(3)各小组汇报实验数据,然后进行讨论.
石块的质量m(g)
石块放入前水的体积V1(cm3)
石块放入后水的体积V2(cm3)
石块的体积V=V2-V1(cm3)
石块的密度ρ(g/cm3)
　　(4)总结实验过程、实验方法和实验中注意的事项.
[设计意图]　学生自主设计测量小石块密度的实验方案,进行实验与收集数据.
引导学生进一步体会到:密度是属于物质本身的一种特性,其大小与物质的质量、体积无关,它与物质种类有关,同一种物质密度相同.
思路二
等体积法测定小石块的密度
(1)用天平称出石块质量m0;
(2)杯和满杯水的质量m1;
(3)把石块放入满杯水后,再把石块拿出,杯和剩余水总质量m2;
石块排开水的质量m=m1-m2,石块的体积等于被其排开的水的体积,即V石=V排水=;
石块的密度为ρ石块=.
[设计意图]　让学生更深刻地领会密度公式ρ=.
　　[过渡语]　我们已经学会测量固体的密度,液体的密度又该如何测量呢?下面请同学们设计一下测量盐水密度的方案,交流后并进行实验.
三、测量盐水的密度
思路一
在“用天平和量筒测盐水密度”的实验中,甲、乙两同学各提出了一套方案.
方案甲:先用天平测出空烧杯的质量,然后在烧杯中装入一些盐水,测出它们的总质量,再将盐水倒入量筒中测出盐水的体积.
方案乙:先用天平测出烧杯和盐水的总质量,然后将盐水倒入量筒中一部分,测出盐水体积,再测出余下的盐水和烧杯的质量.
方案甲是测定物质密度的常规测量方案.
(1)用天平称量出空烧杯(如图1)质量m1;
(2)用天平称量出烧杯和盐水(如图2)的总质量m2;
(3)盐水(如图3)的体积V;
(4)盐水的质量为m=m2-m1,盐水的体积为V,盐水的密度为ρ盐水=.
方案乙是测定物质密度的特殊测量方案.
设计测量盐水的实验数据记录表格:
烧杯和盐水的质量m1'(g)
烧杯和杯内剩余盐水的质量m2'(g)
量筒中盐水的体积V'(cm3)
盐水的密度ρ盐水'(g/cm3)
　　(1)用天平称出烧杯和盐水总质量(如图1)m1';
(2)倒入量筒中盐水的体积(如图2)V';
(3)用天平称出烧杯和剩余盐水(如图3)的总质量m2';
(4)倒入量筒中盐水的质量为m'=m1'-m2',倒入量筒中盐水的体积为V',盐水的密度为ρ盐水'=.
各组交流,互相补充,总结出合理的实验步骤.
学生交流,回答哪个方案更好?请说明原因.
根据实验结果,分析产生误差的原因.
回答:方案乙更好,因为方案甲在操作时,将盐水全部倒入量筒中测体积时,烧杯中剩有少量盐水,会产生误差,方案乙则可以避免这种误差.
[设计意图]　评估交流,提出新问题,教师注重营造宽松和谐的课堂气氛,在这种完全自由的环境中,学生的思维更活跃,视野更开阔.使学生更容易把知识纳入知识系统中.
思路二
等体积法测定盐水的密度
(1)用天平称出空杯质量m0(如图1);
(2)用天平称出杯和满杯水的质量m1(如图2);
(3)用天平称出杯和满杯盐水的质量m2(如图3);
盐水的质量为m盐水=m2-m0;
与盐水等体积水的质量m水=m1-m0;
盐水体积为V盐水=V水=;
盐水的密度为ρ盐水=·ρ水.
1.下列关于量筒读数时的视线正确的是 (　　)
解析:用量筒测量液体体积,读数时视线应与凹液面的底部相平.故选C.
2.实验室有如下四种规格的量筒,应用密度知识要一次较准确地量出100 g酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),可以选用的量筒是 (　　)
A.测量范围为0~100 mL,分度值为1 mL的量筒
B.测量范围为0~200 mL,分度值为10 mL的量筒
C.测量范围为0~250 mL,分度值为5 mL的量筒
D.测量范围为0~400 mL,分度值为10 mL的量筒
解析:酒精的质量m=100 g,密度ρ=0.8×103 kg/m3=0.8 g/cm3.由ρ=,得100 g酒精的体积V==125 cm3.因为要一次量取酒精,因此答案A不符合要求,量程为0~200 mL,0~250 mL和0~500 mL的量筒都可以使用,考虑到要尽可能精确地量取,量筒的分度值越小越精确,因此要选用量程为0~250 mL,分度值为5 mL的量筒较合适.故选C.
3.小强想测量一个底面积为10 cm2的长方体木块的密度.他用刻度尺测量木块的高,如图甲所示,则木块高为　　　　cm.用托盘天平测量木块的质量,调节天平时,先将游码移至标尺“0”刻度线,再调节平衡螺母,使指针对准分度盘的　　　　.当右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时天平平衡,则木块质量为　　　　g,密度为　　　　kg/m3.?
解析:由图甲所示刻度尺可知,刻度尺的分度值是1 mm,木块的高度是2.50 cm;调节天平平衡时,指针应指在分度盘中央刻度线处;由图乙可知,木块的质量m=10 g+4 g=14 g;木块的体积V=10 cm2×2.50 cm=25 cm3,木块的密度ρ==0.56 g/cm3=0.56×103 kg/m3.
【答案】　2.50　中央刻度线　14　0.56×103
4.小明同学用托盘天平和量筒测量石块的密度,实验步骤如下:
A.用细线将石块拴好,轻轻放入量筒内的水中,测出水和石块的总体积V总.
B.计算石块的密度.
C.往量筒中倒入适量的水,测出水的体积V水.
D.用天平称出石块的质量m.
(1)上述实验步骤的正确顺序是　　　　.?
(2)测量石块质量时,右盘有20 g,5 g的砝码各1个,游码的位置如图所示,天平恰好平衡,石块的质量为　　　　g.?
解析:(1)若先测石块体积,再将石块拿出时上面会沾有水,造成误差,要减小误差,需先测出石块的质量,后测量石块的体积,所以顺序为DCAB;(2)由图知,标尺的分度值为0.2 g,所以石块的质量为m=20 g+5 g+1.4 g=26.4 g.
【答案】　DCAB　26.4
1.实验原理:ρ=.
2.量筒的使用.
3.测量小石块、盐水的密度.
4.用等体积法、等质量法测小石块、盐水的密度.
一、教材作业
【必做题】
教材第119页动手动脑学物理的2,3,4题.
【选做题】
教材第119页动手动脑学物理的1题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示,是用量筒测量不规则形状物体体积的一种方法.由图可知,该量筒的量程为　　　　mL,该物体的体积为　　　　mL.?
2.小汪在实验室测一矿石样品的密度:
(1)小汪将托盘天平放在水平桌面上,并将游码调到标尺的零刻度处时,发现天平的指针位置如图所示,则他应将天平右端的平衡螺母向　　　　调节.?
(2)小汪用调好的天平测量矿石样品的质量,天平再次平衡时,添加的砝码和游码的位置如图所示,则矿石样品的质量是　　　　g.?
(3)将矿石样品放入装有60 cm3水的量筒中,液面上升后的位置如图所示,则该矿石的密度是　　　　g/cm3.?
3.在“测量食用油密度”的实验中:
(1)小方所在的实验小组的实验方案如下:
①用调节好的托盘天平测出烧杯和食用油的总质量m1为42.6 g;
②将烧杯中的一部分食用油倒入量筒,量筒中食用油的体积V如图甲所示;
③再用调节好的托盘天平,测出烧杯和剩余食用油的质量m2,天平平衡时,右盘砝码和游码的示数如图乙所示.
请将实验数据及测量结果填入表中:
烧杯和食用油的总质量m1/g
42.6
烧杯和剩余食用油的质量m2/g
量筒中食用油的体积V/cm3
食用油的密度ρ/(g·cm-3)
(2)小宇所在的实验小组的实验方案如下:
①用调节好的托盘天平测出空烧杯的质量m1';
②向烧杯中倒入一些食用油,测出烧杯和食用油总质量m2';
③将烧杯中的食用油倒入量筒,测出食用油的体积V';
④根据测量结果计算出食用油的密度ρ'.
你认为小宇所在实验小组测出的食用油密度值比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”),原因是　.?
4.小岩同学利用天平和量筒测酸奶的密度,下列操作步骤中多余的是 (　　)
A.用天平测量空烧杯的质量
B.将酸奶倒入烧杯中,用天平测量烧杯和酸奶的总质量
C.将烧杯中的酸奶倒入量筒中一部分,测出量筒中酸奶的体积
D.用天平测量烧杯和剩余酸奶的总质量
【能力提升】
5.测量大米密度时,小华发现米粒间有空隙,若把空隙的体积也算作大米的体积将使密度的测量结果偏　　　　.于是,她用一个饮料瓶装满水,拧上盖子,用天平测出总质量为143 g.又测出48 g大米,放入瓶中,擦干溢出的水,再测这时的总质量.天平平衡时,右盘中的砝码和游码位置如图所示,则总质量为　　　　g.由此可以算出这种大米的密度为　　　　kg/m3.?
6.小宇在测不规则物体的体积时发现:如果将待测物体放入液体中是漂浮的,可采取的办法有两种,一是配重法:将待测物与一能沉入水中的重物用细线拴在一起,手提待测物上端的细线,先仅将　　　　在量筒的水中,记下　　　　,再把两物体一起浸没在水中,记下　　　　,那么,待测物体的体积就是　　　　;二是压入法:用一细针刺入待测物体,将待测物体浸入水中,用力压细针,把待测物体全部压入水中,忽略　　　　,通过观察水面刻度的变化,便可求出待测物体的体积.?
7.“正北牌”方糖是利用一种白砂糖精制而成的长方体糖块,为了测出它的密度,除了一些方糖外,还有下列器材:天平、量筒、毫米刻度尺、水、白砂糖、小勺、镊子、玻璃棒,利用上述器材可有多种测量方糖密度的方法,请你设计出两种测方糖密度大小的方案.要求:写出方案的设计步骤及所测物理量,并用所测物理量表示方糖的密度.
【拓展探究】
8.我市引进的小麦新品种颗粒饱满,出粉率高,小红猜想这种小麦的密度可能较大,为此,她请教了相关专家,专家说:“你的猜想是正确的,这种小麦的密度比水的大,具体的数值还需要你自己去测定”.于是,小红找来了天平、量筒和适量的水,请你帮她设计一个实验来测量小麦的密度,要求:
(1)写出测量步骤及需要测量的物理量(用符号表示).
(2)用测出的物理量写出小麦密度的表达式.
(3)测量过程中为了减小误差需注意什么事项?(写出一条即可)
【答案与解析】
1.0~100　10[解析:该量筒所能测量的最大值为100 mL,所以其量程为0~100 mL;量筒中液体的体积为50 mL,物体和液体的总体积为60 mL,故物体的体积为60 mL-50 mL=10 mL.]
2.(1)右　(2)62.4　(3)3.12[解析:(1)根据图示,指针左偏,平衡螺母应向右调节;(2)根据天平的读数方法,物体的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度,即m=50 g+10 g+2.4 g=62.4 g;(3)量筒中水的体积V1=60 cm3,放入矿石样品后水和矿石样品的总体积V2=80 cm3,V石=V2-V1=80 cm3-60 cm3=20 cm3;矿石的密度ρ石==3.12 g/cm3.]
3.(1)17.4　30　0.84　(2)大　测食用油的体积时有一部分遗留在烧杯中,导致所测食用油体积偏小[解析:(1)由图乙可知,游码示数是2.4 g,则烧杯和剩余食用油的质量m2=10 g+5 g+2.4 g=17.4 g;由图甲所示量筒可知,量筒中食用油的体积V=30 cm3;量筒中食用油的质量m=m1-m2=42.6 g-17.4 g=25.2 g;食用油的密度ρ==0.84 g/cm3;(2)由小宇所在小组的实验步骤可知,他们所测量的食用油的质量m'=m2'-m1'是真实的;测食用油的体积时,有一部分食用油遗留在烧杯中,导致所测食用油体积V'偏小,则所测食用油的密度ρ'=偏大.]
4.A[解析:在测酸奶的密度时,先测出烧杯和酸奶的总质量;将部分酸奶倒入量筒中,测出量筒中酸奶的体积;用天平测出烧杯和剩余酸奶的总质量,计算出倒出酸奶的质量.从而可以计算出酸奶的密度.所以A步骤中测量空烧杯的质量是多余的.]
5.小　151　1.2×103[解析:测大米体积时,把空隙的体积也算作大米的体积,则大米的体积会变大,大米的质量不变,由ρ=可知,在质量一定时,体积变大,密度会变小;砝码的质量是150 g,游码所对应的刻度是1 g,所以此时大米和瓶的总质量是150 g+1 g=151 g;瓶子和水的总质量m=143 g,大米质量m1=48 g,则它们的总质量m2=143 g+48 g=191 g,当把大米放入瓶子中时,水会被排除一部分,而它们最后质量为m3=151 g,则溢出水的质量m4=m2-m3=191 g-151 g=40 g;则水的体积为V==40 cm3;大米的体积和水的体积相等,则大米的密度ρ1==1.2 g/cm3=1.2×103 kg/m3.]
6.重物浸没　水和重物的总体积V1　物体、重物和水的总体积V2　V2-V1　针尖的体积[解析:在测不规则物体的体积时发现:如果将待测物体放入液体中是漂浮的,可采取的办法有两种,一是配重法:将待测物与一能沉入水中的重物用细线拴在一起,手提待测物上端的细线,先仅将重物浸没在量筒的水中,记下水和重物的总体积V1,再把两物体一起放入水中,记下物体、重物和水的总体积V2,那么,待测物体的体积就是V2-V1;二是压入法:用一细针刺入待测物体,将待测物体浸入水中,用力压细针,把待测物体全部压入水中,忽略针尖的体积,通过观察水面刻度的变化,便可求出待测物体的体积.]
7.解:测量方法有以下几种:方法1:用天平测出3块方糖的质量m,用毫米刻度尺测出其中一块的长a、宽b、高c,则密度ρ=.方法2:用天平测出3块方糖的质量m,向量筒里倒入适量水并放入适量白砂糖,用玻璃棒搅动制成白砂糖的饱和溶液,记下饱和溶液的体积V1,把3块方糖放入饱和溶液中,记下饱和溶液和方糖的总体积V2,则密度ρ'=.方法3:用天平测出3块方糖的质量m',再把3块方糖放入量筒里,倒入适量白砂糖埋住方糖,晃动量筒,使白砂糖表面变平,记下白砂糖和方糖的总体积V1';用镊子取出方糖.晃动量筒使白砂糖表面变平,记下白砂糖的体积V2'.则密度ρ″=.
8.解:(1)测量小麦密度的步骤是:①取适量麦粒,用天平称出其质量m;②在量筒中盛适量的水,记下量筒的示数V1;③把称出的麦粒放入量筒中,且全部没入水中,记下量筒的示数V2.　(2)小麦的密度表达式为ρ小麦=.　(3)为减小误差应注意的事项有:①除去瘪粒;②选用的小麦要干净;③不能先测体积后测质量;④小麦倒入水中后要适当摇晃,排出气泡;⑤小麦不要在水中浸泡时间过长;⑥再次测量要换用新小麦等.[解析:(1)测量小麦密度的基本方法是:用天平测出适量小麦的质量m,在量筒中倒入适量水,读出体积为V1,将小麦放入量筒并浸没在水中,读出小麦和水的总体积值为V2,则小麦的体积V=V2-V1,根据密度公式ρ=,已知小麦的质量m,小麦的体积V,就能计算出小麦的密度.(2)根据密度公式ρ=,已知小麦质量m,小麦体积V=V2-V1,可得公式ρ小麦=.(3)根据密度公式ρ=,影响密度大小的因素是小麦的质量和小麦的体积,减小实验误差就要减小小麦质量和小麦体积的测量误差,减小小麦质量测量误差就要做到:①除去瘪粒;②选用的小麦要干净;③不能先测体积后测质量.减小小麦体积测量误差应做到:①小麦倒入水中后要适当摇晃,排出气泡;②小麦不要在水中浸泡时间过长;③再次测量要换用新小麦.]
　　1.学法以自主探究为主,学生在实验探究过程中运用了讨论法、自主合作交流探讨法.在课堂上着力开发学生的三个空间.
(1)学生的活动空间.实验器材充足,学生可以根据本组情况完成多个实验,使不同程度的学生都有足够的活动空间.
(2)学生的思维空间.将实验改为开放性设计实验,让学生有更广阔的思维空间,将自主探究变得更有实际意义.
(3)学生的表现空间.通过把自己的想法、结果展示给大家,学习交流与合作,体验成功的愉悦.
2.教法突出以学为本,因学论教.在教学过程中创设情景,引导启发,评价方案,分析讨论,指导实验,归纳结论.
教学重视三性:生活性、主体性、实践性.即联系生活实际,从生活需要引出测量的实质,创设教学情境,充分开发学生的生活经验,体现生活性;从多种器材中选择器材设计实验,体现主体性.利用学生身边的物品为材料探究密度测量的方法,激发学生的兴趣,体现实践性.
动手动脑学物理(教材第119页)
1.能.用天平称出这块铝箔的质量m,根据V=算出铝箔的体积V,用刻度尺量出铝箔的长a和宽b,厚度D=.
2.解:所需沙石的质量m沙=ρ沙V沙=2.6×103 kg/m3×400 m3=1.04×106 kg.每辆车载重m=4×103 kg,故需运n==260(车).
3.解:这个水库的蓄水量m=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×3.93×1011 m3=3.93×1011 t.
4.39　5　7.8　7.8×103[提示:注意天平和量筒的读数,最后根据公式ρ=求出金属块密度.]
　　　给你一架无砝码、无游码、已调好的等臂天平和一个量杯、细线、一些细砂及适量的水(水的密度ρ水已知).请测出一块小矿石的密度.要求:
(1)写出实验步骤及要测量的物理量.
(2)推出用所测物理量表达小矿石密度的表达式.
〔解析〕　(1)①可以利用两次天平平衡解决矿石的质量问题,第一次平衡:在已经调节好的等臂天平上,空量杯放在右盘,在左盘放适量的细砂,空量杯质量=细砂质量.第二次平衡:在第一次天平平衡的基础上,在左盘再放上小矿石,在右盘的空量杯中慢慢加水,直至天平再次平衡.空量杯质量+水质量=细砂质量+小矿石质量.水质量=小矿石质量.②利用一般的方法测量小矿石的体积,在量杯中装适量的水,记录此时量杯中水的体积,将小矿石放入量杯中,记录此时量杯中小矿石和水的总体积.求出小矿石体积.(2)求得小矿石的质量和体积,根据密度公式计算矿石的密度.
【答案】　(1)①实验步骤:将空量杯放在右盘,在左盘放适量的细砂,使天平平衡;在左盘再放上小矿石,在右盘的空量杯中慢慢加水,直至天平再次平衡;记录此时量杯中水的体积V1;取下量杯,在量杯中装适量的水,记录此时量杯中水的体积V2,用细线拴住小矿石浸没在水中,记录此时量杯中水的体积V3.②需要测量的物理量,矿石质量:m石=m水=ρ水V1,矿石体积:V石=V3-V2.　(2)ρ石=.
　如图所示,A,B是从一块厚度均匀的薄铁皮上截下来的两块小铁皮,其中A块是正方形,B块形状不规则.给你刻度尺、天平和砝码,你能否测算出B块铁皮的面积?写出测量步骤并推导出面积的表达式.
(1)写出主要的测量步骤:
　 ;?
　 .?
(2)用上述各实验步骤中得到的有关数据表示出B块铁皮面积的表达式:
SB=　　　　.?
〔解析〕　两块铁皮的密度相同,可以利用这一关系进行求解.测量出A铁皮的边长a,设其厚度为h(因厚度太小可能无法测量准确),用天平测出其质量;求出铁皮的密度;再测得B铁皮的质量,求出其体积,再求其面积.
【答案】　(1)用天平测出A铁皮的质量mA;用刻度尺测出A铁皮的边长a,厚度为h　用天平测出B铁皮的质量mB　(2)
　有一种密度瓶大家可能没有见过,但道理很简单,如图所示,它是一个壁较薄的玻璃瓶,配有磨光的瓶塞,瓶塞中央留有一细管,在注满水盖上塞子时,多余的水会从细管中溢出,从而保证瓶内总容积一定,如何用该密度瓶,天平(含砝码)及水来测量米粒的密度呢?简要写出操作步骤及计算表达式.
〔解析〕　取适量米,米的质量m可用天平测出,密度瓶装满水,测出质量为m1,把米装入密度瓶,盖好瓶塞,测出总质量为m2,物体体积为V=V排水,则米粒密度表达式为ρ=ρ水.
【答案】　①用天平测出适量米的质量为m.②将密度瓶装满水,用天平测出质量为m1.③把米装入密度瓶,盖好瓶塞,测出总质量为m2.米的密度表达式为ρ=ρ水.
第4节　密度与社会生活
1.知道密度与社会生活的联系,知道密度知识的应用.
2.知道温度对密度的影响.
3.正确理解密度是物质的一种特性,能运用密度鉴别物质.
1.通过观察、实验认识气体的密度随温度的变化尤其明显.
2.学生运用密度知识认识分析和解决问题的方法.
通过运用密度知识解决实际问题,让学生认识理论与实际的密切联系,培养理论联系实际的学习方式.
【重点】
1.密度与温度的关系.
2.密度与物质鉴别.
【难点】　水的反常膨胀,4 ℃水的密度最大.
【教师准备】　多媒体课件,酒精灯,火柴,纸风车,冷水等.
【学生准备】　复习上节学习过的知识.
导入一:
请看图片:
(1)勘探队员在野外勘探时,通过对样品密度等信息的采集,可以确定矿藏和种类及其经济价值.
(2)在麦场上,人们利用风力来扬场,对饱满的麦粒与瘪粒、草屑进行分拣.
(3)交通工具、航空器材中,常采用高强度、低密度的合金材料、玻璃钢等复合材料.
(4)在产品包装中,常采用密度小的泡沫塑料作填充物,防震,便于运输,价格低廉.
[设计意图]　引用具体的实例引起学生的兴趣,得出密度与生活有关.
导入二:
将准备的孔明灯点燃后,孔明灯升空,同学们在观看孔明灯升空后对孔明灯为什么会升空进行讨论并猜想.
(学生回答自己的各种猜想)
师:同学们的想象力十分丰富,也非常有道理,今天我们要学习的内容就与同学们刚才猜想:“热空气使孔明灯升空”有关.
展示课题《密度与社会生活》
动手做实验:将瘪了的乒乓球放入热水中观察现象并分析原因,得到空气的体积受温度的影响而发生变化,从中推理得到:一定质量的空气温度升高体积变大从而密度变小.
师:从刚才同学们的讨论可知:密度与温度的变化有关.
一、密度与温度
思路一
视频:龙卷风
1.平时生活中的风、龙卷风的形成与我们所学的密度知识是否有关呢?
实验一: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,你发现什么现象?
实验二:做一个风车.如果把风车放在点燃的酒精灯附近,风车能转动起来.
观察实验并思考得出结论.
结论:由于ρ=,一定质量的气体体积膨胀后,密度变小.
(1)生活中的风就是空气在受热时体积膨胀,密度变小而上升.热空气上升后,温度低的冷空气就从四面八方流过来,形成风.
(2)气体受温度的影响较大,固体、液体受温度的影响较小.
2.生活中的物质大多数遵循“热胀冷缩”的规律,但也有物质是“喜欢”“热缩冷胀”的.
提问:冬天气温在0 ℃以下时,湖面结成了冰,行人可以在湖面上行走,那么湖底还有鱼存活吗?(多媒体展示冰面下水中嬉戏的鱼)
[设计意图]　留心生活是学好物理的前提,运用比较法培养学生同中求异,异中求同的思维能力.
3.冰熔化体积缩小和水的反常膨胀
实验三:教师演示时请学生观察1 kg冰化成水后的体积变化情况.
实验四:先将装置中的烧瓶装满水,塞紧装有温度计和玻璃管的胶塞,使玻璃管中保持适当高度的水柱,再将烧瓶置于盛有冰盐混合物的大烧杯中,等温度下降到0 ℃以下时取出.
总结水的特点.
思路二
演示实验:做一个纸风车.迎着风,风车能转动,如果把风车放在点燃的酒精灯附近,风车也能转动起来.
【思考并讨论】　你知道是什么推动了风车吗?
(学生分析)
师:风的形成与密度的知识有关系吗?
总结:生活中的风就是空气在受热时体积膨胀,密度变小而上升.热空气上升后,温度低的冷空气就从四面八方流过来,形成风.由此可见,风的形成与密度是有关系的.
师:日常生活中气体密度受温度影响十分明显,液体、固体的密度受温度影响一样这么明显吗?
出示视频:水凝固膨胀
启发:生活中的物质大多数遵循“热胀冷缩”的规律,但也有物质“热缩冷胀”.
出示图片并介绍水的特点.
提出问题:为什么自来水管冬季容易冻裂?
(启发学生从自来水管遵从“热胀冷缩”的规律,而水结冰时遵从“热缩冷胀”,从这两个方面入手分析解答)
设问:水的反常膨胀对冬季水中的生物有什么意义呢?
学生思考讨论并回答.
小结:温度能改变物质的密度,气体的热胀冷缩最为显著,它的密度受温度的影响也最大,固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显,因而固体、液体的密度受温度的影响比较小.
[知识拓展]　一般物质都有热胀冷缩的性质,即在温度升高时,体积膨胀;在温度降低时,体积收缩,常见的物质中,气体的热胀冷缩最明显,它的密度受温度的影响最大,固体、液体的密度也受温度的影响,只是影响比较小.
通过学习,请同学们列举一些生活中与密度有关的场景.
学生讨论回答.
师:真不错,同学们都很善于观察和发现,能很快地将生活与物理知识联系起来,有很多是老师都没想到的,老师对你们表示祝贺.(鼓掌)
针对学生列举的场景选取一个,分析讨论所蕴含的物理知识,加强对物理和生活密切联系的理解.
从上面的学习中,我们了解了很多生活中的密度知识,那么我们还可以用了解的密度知识解决在生活中遇到的一些问题.
动手动脑做实验:桌子上A,B,C三个烧杯都装有无色透明的液体,它们分别是:醋、盐水、水,利用视觉和嗅觉你能判断出三个杯中分别装的是什么吗?
学生分析.
　　[过渡语]　醋我们能闻得出来,而盐水和水却无法分辨,同学们能想个办法来分辨吗?
二、密度与物质鉴别
提出问题:如何鉴别一枚戒指是不是用纯金做成的?
引导同学思考:从密度表可以看出,各种物质的密度是一定的,不同物质的密度一般是不同的.只要测出了戒指的密度,再与密度表中金的密度进行比较就可鉴别戒指是不是用纯金做成的.
引导同学思考:如何测戒指的密度?
在同学回答问题的基础上小结:测出戒指的密度后,与密度表中金的密度比较.测戒指的密度时,可用天平测质量,用量筒测体积,根据密度公式计算出密度.
引导同学思考:用量筒测得的戒指体积是否精确?因此测出的戒指密度是否精确?
学生讨论并回答.
(课件展示例题)
例题:体育锻炼用的一个实心铅球的质量是4 kg,经测量知道它的体积是0.57 dm3.这个铅球是用铅制造的吗?
学生活动:思考并独立解题.
请2位学生在黑板上计算,其他学生在作业本上计算,完成后,教师点评,注意学生解题格式的规范性.
师:与上题的道理相同,利用密度知识还可以鉴别牛奶、酒的优劣,在地质勘探中鉴别矿石,另外,我们还可以用密度的知识来鉴别体育课上用的铅球是不是用纯铅做成的.
让学生通过计算学会如何鉴别物质,在计算密度时,如果单位用g/cm3,可将它换算成kg/m3,再对照密度表确定物质的种类.
总结: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,它们的密度都是0.8×103 kg/m3.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.可见,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,常常要多种方法并用.
[知识拓展]　(1)运用密度值鉴别物质的种类,先根据公式ρ=,测出物体的质量和体积,计算出物质的密度,再查密度表确定属于哪种物质,运用密度值来鉴别物质的真伪也可以用这种方法,即先算出物质的密度值,再对照密度表判断真伪,计算值和理论值吻合为真,不吻合则材料有假.
(2)由于密度是物质的一种特性,因此可利用密度值鉴别物质,但仅利用密度值鉴别物质是有局限性的,因为有个别物质的密度是相同的,因此要准确鉴别物质,应该多种方法并用,当不同物质的密度相同时,要同时通过其气味、颜色、透明度、硬度、可燃性等物理性质的差异来进一步鉴别物质的种类.
1.如图所示,点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来.这是因为蜡烛的火焰使附近空气的温度升高,体积膨胀,空气的密度变　　　　,所以热空气　　　　(填“上升”或“下降”)形成气流,气流流过扇叶时,带动扇叶转起来.?
解析:点燃蜡烛,附近的空气吸收热量,温度升高,体积膨胀,密度变小,密度小的热空气上升,形成气流,吹动扇叶转动.
【答案】　小　上升
2.铜的密度为8.9×103 kg/m3,一块质量是267 g的铜球,体积是30 cm3,这个铜球是　　　　(选填“实心”或“空心”)的.如果把铜球切去一半,那么剩下一半的质量是　　　　kg,剩下一半铜球密度为　　　　g/cm3;质量为540 g的水结冰后,其体积变化了　　　　m3.(已知ρ冰=0.9×103 kg/m3)?
解析:根据题意,由m=ρV=8.9 g/cm3×30 cm3=267 g,所以是实心的;如果把铜球切去一半,那么剩下一半的质量是原质量的一半,所以为133.5 g,即0.1335 kg;密度是物质的一种特性,与质量、体积无关,所以仍然是8.9 g/cm3;质量为540 g的水的体积为V==540 cm3,水结冰质量不变,体积为V1==600 cm3,所以体积改变了600 cm3-540 cm3=60 cm3=6×10-5 m3.
【答案】　实心　0.1335　8.9　6×10-5
3.密度知识与人们的社会生活关系十分密切,以下说法不正确的是 (　　)
A.产品包装选择密度较小的泡沫塑料
B.勘探队员通过采集样品的密度等信息确定矿藏种类及经济价值
C.用密度较小的塑料做电源插座的外壳
D.测量牛奶、酒精等物质的密度是检验其产品好坏的重要参数
解析:A选项泡沫塑料的密度比较小,相同体积时,质量比较小,产品包装选择密度较小的泡沫塑料,既能减轻重量,又能减震安全,此选项正确;B选项矿石种类不同,纯度不同,密度有所差异,故利用密度等信息确定矿藏种类及经济价值,此选项正确;C选项电源插座的外壳利用塑料是因为塑料是绝缘体,使用安全,此选项错误;D选项牛奶、酒精等物质品质不同,密度也不同,此选项正确.故选C.
4.老师上体育课时,发现同学们要用的篮球缺气,于是他用打气筒给篮球打气.当篮球变圆后,仍继续给它打气,在此过程中,篮球内气体的质量、体积、密度的变化情况是 (　　)
A.质量增大,体积增大,密度增大
B.质量增大,体积不变,密度增大
C.质量增大,体积增大,密度不变
D.无法判断
解析:用打气筒给篮球打气时,篮球内气体的质量增大.当篮球变圆后,仍继续给它打气,篮球的体积不变,所以篮球内气体的密度变大.故选B.
一、密度与温度的关系
1.密度随温度的变化而变化
2.水的反常膨胀,4 ℃时的水密度最大
二、密度在生活中的应用
1.物质的鉴别
2.盐水选种、风力发电、航空航天
一、教材作业
【必做题】
教材第123页动手动脑学物理的2,3题.
【选做题】
教材第123页动手动脑学物理的1题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.冬天里,室外的自来水管外包了一层草,是为了防止水管被冻裂,水管被冻裂的原因是 (　　)
A.水结成冰以后,密度变大
B.水管本身耐寒程度不够而破裂
C.水结成冰以后,质量变大
D.水结成冰以后,由于冰的密度比水小,冰的体积变大
2.建筑物内遭遇火灾时,受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场,这样能够有效避免吸入有害气体或被灼伤.这是因为与房间内其他空气相比较,含有毒有害物质的气体 (　　)
A.温度较低,密度较大,而大量集聚在房间的下方
B.温度较低,密度较小,而大量集聚在房间的下方
C.温度较高,密度较大,而大量集聚在房间的上方
D.温度较高,密度较小,而大量集聚在房间的上方
3.某研究人员为了探究冰和水的体积与温度的关系,在一定的环境下将1 g的冰加热,分别记录其温度和体积,得到了如图所示的图像.请你观察此图像回答下列问题:
(1)冰从-4 ℃上升到0 ℃时体积将　　　　,密度将　　　　.?
(2)水从0 ℃上升到4 ℃时体积将　　　　,密度将　　　　.?
(3)冬天,当河面结冰时,与冰接触的河水温度是　　　　℃,较深河底的水温是　　　　℃.?
4.2010年4月,日本广岛大学高分子材料科研小组宣布,已研发出硬度相当于钢铁2~5倍的聚丙烯塑料.某型号汽车使用的是质量高达237 kg的钢质外壳,若替换成等体积的聚丙烯塑料材质,除增强车壳强度之外,还可减少多少质量?(钢的密度ρ钢=7.9×103 kg/m3,聚丙烯塑料的密度ρ塑=1.1×103 kg/m3)
【能力提升】
5.某研究性学习课题小组在老师的指导下,完成“水的体积随温度变化”的研究,得到如图所示的图线.根据这条图线,可得到水的温度从8 ℃降到2 ℃的过程中有关水的变化的一些信息,下列说法正确的是 (　　)
A.水遵从热胀冷缩的规律
B.水的体积先变大后变小
C.水的密度先变小后变大
D.水在4 ℃时密度最大
6.“五·一”黄金周,征征和妈妈到无锡旅游,买了一只宜兴茶壶,如图所示.她听说宜兴茶壶是用宜兴特有的泥土材料制成的,很想知道这种材料的密度.于是她用天平测出壶盖的质量为44.4 g,再把壶盖放入装满水的溢水杯中,并测得溢出水的质量是14.8 g.
(1)请你帮征征算出这种材料的密度是多少?
(2)若测得整个空茶壶的质量为159 g,则该茶壶所用材料的体积为多大?
7.用盐水选种需用密度是1.1×103 kg/m3的盐水,现已配制0.6 dm3的盐水,称得它的质量是0.9 kg,这样的盐水是否合乎要求?如果不合乎要求,应加水还是加盐,加多少?
【拓展探究】
8.济川中学初二物理研究小组开展了对如泰运河河水密度和含沙量的研究.
(1)他们取5 L如泰运河河水,测得它的质量为5.01 kg,请你求出如泰运河河水的密度.
(2)小组讨论认为如泰运河河水中泥沙质量的多少与河水的多少有关.他们把单位体积的如泰运河河水中含有泥沙的质量,叫做如泰运河河水的含沙量,用字母x表示.请写出如泰运河河水含沙量的计算公式,并说明公式中各物理量是什么.
(3)初二(29)班有一个女生研究小组,她们无法直接获取如泰运河河水,因而设计并进行如泰运河河水含沙量的模拟研究.她们在一个量筒里放入50 g干燥的“黄土”,先倒入250 mL清水,接着每次加入50 mL清水配制成不同的泥沙水,并分别测出不同泥沙水的体积.她们的有关实验数据见下表.
序号
1
2
3
4
泥沙质量/g
50
50
50
50
清水体积/cm3
250
300
350
400
泥沙水体积/cm3
276
324
375
425
泥沙水质量/g
300
350
400
450
含沙量
x/kg·m-3
181.16
154.32
133.33
117.65
泥沙水密
度/kg·m-3
1.087
1.080
1.067
1.059
①分析表中有关数据,你认为泥沙水的含沙量和泥沙水的密度有什么关系?
②研究小组发现,她们的实验可以测得“黄土”的密度,请你根据数据计算出“黄土”的密度,并做必要的说明.
【答案与解析】
1.D[解析:冬?