5.2 探究物质的密度 导学设计（含答案）

第 五章　我们周围的物质
5．2　探究物质的密度
教材解读
　从知识的角度来看，密度的概念是进一步学习力学知识的基础，后面学习液体压强、浮力时，都要用到密度知识。从过程和方法的角度来看，本节课是典型的全程科学探究，对于学生体验科学探究过程，领悟和学习科学探究方法，逐步提高科学探究能力，都具有重要作用。在此过程中运用的数据分析方法和利用比值来定义物理量的方法，是后面学习中经常用到的方法。所以，不管是从知识方面，还是从方法方面，本节课都占有重要的地位。本节的编写思路是：首先用一段文字和赛车的图片，引出问题——物体的质量和体积有什么关系？然后，让学生经历提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、得出结论、评估等科学探究过程，发现物质的质量与体积的比值反映了物质的一种特性，进而得出密度的定义、公式和单位。
教学目标
知识与技能
　1.理解密度的定义、公式和单位。2.会进行密度单位的换算。
过程与方法
　1.通过实验、测量、计算、分析和比较，发现同种物质质量与体积的比值是相同的，不同物质质量与体积的比值是不同的。　2.经历密度概念建立的过程，领会用比值定义物理量的方法。
情感、态度与价值观
　通过实验探究，养成讨论、交流和互相合作的良好习惯。
重难点处理
　
　重点：比值定义物理量的方法。建议利用学生熟悉的知识通过类比和知识的迁移来建立密度的概念。例如利用＝4条腿/只青蛙，即每只青蛙4条腿来引导得出：表示单位体积的某种物质的质量，定义为：密度。
难点：用质量跟体积的比值表示物质的一种特性。教学时建议做好实验，获得比较准确的数据，并经历比较、分析数据的过程，这是从根本上突破这一难点的有效途径。
(续表)
实验方法
　实验方案1：通过小组实验测量不同体积的铁块和木块的质量和体积，记录数据，求出各自的质量与体积之比。
　实验方案2：测出体积成倍数关系的同种液体的质量，分析质量与体积之间的关系。
教学建议
　本节展示的实验是一个环节较全的实验探究，要充分体现以学生为主的教学理念。为了让学生对探究的问题更明确，需对研究的问题细化：①同种物质质量与体积的关系如何？②不同种物质质量与体积的关系如何？在学生对这两个问题猜想的基础上，让学生进行探究，对探究的数据进行收集，最后通过分析得出实验结论；其次在实验数据及结论的基础上很自然地引入密度概念及公式、单位及其换算。
教学方法
　实验观察法、讨论交流法。
学点1　探究物体的质量与体积的关系
观察：如图5－2－1所示是我国选手在运动会上使用的赛车。
图5－2－1
归纳分析：赛车的车身是用轻质材料制成的，这种车子既轻便又灵巧；如果赛车的车身是用普通钢材做的，它的质量就要大得多。由此可见，物体即使体积相同，因所含__物质__种类不同，__质量__也不同。
问题：铁块的质量比木块的质量大吗？
猜想：(1)铁块的质量比木块的质量大。
(2)一小块铁的质量不会比一大块木头的质量还大。
(3)比较两个物体质量的大小，不能只看是由什么材料构成，还要考虑它们的体积大小。
实验：探究物体的质量与体积的关系
提出问题：物体的质量与它的体积有什么关系？
①同种物质构成的物体的质量与体积有什么关系？
②不同物质构成的物体的质量与体积有什么关系？
猜想与假设： 物体的质量与它的体积可能成__正比__。
制订计划与设计实验
(1)研究对象：__木块__、__铁块__。
(2)所测物理量：__质量__、__体积__。
(3)测量工具：__天平__、__刻度尺(或量筒)__。
(4)实验步骤：
A．取形状规则、体积不同的两木块，用天平和刻度尺(或量筒)分别测算其质量和体积，并求出质量与体积的比值。
B．取形状规则、体积不同的两实心铁块，用天平和刻度尺(或量筒)分别测算其质量和体积，并求出质量与体积的比值。
进行实验与收集证据：
次数
物质
质量m/kg
体积V/m3
比值/(kg·m－3)
1
木块1
0.005
10×10－6
__0.5×103__
2
木块2
0.010
20×10－6
__0.5×103__
3
铁块1
0.079
10×10－6
__7.9×103__
4
铁块2
0.158
20×10－6
__7.9×103__
[点拨] 根据实验收集到的数据进行归纳分析，找出数据间的内在规律或联系，并要有多组数据，使得到的结论具有普遍性。
分析与论证
(1)比较1，2(或3，4)得：
①同一种物质组成的物体，其质量跟体积成__正比__；②同一种物质组成的物体，质量跟体积之比是一个__定__值，跟质量、体积__无关__。
(2)比较1，3(或2，4)得：不同物质组成的物体，质量跟体积之比__一般不同__。
(3)质量跟体积的比值可能跟__物质的种类__有关，它反映了物质本身的一种__特性__。
拓展：如图5－2－2所示，我们可以画出物体的质量m和体积V的关系图像，由图像可以看出各物质的质量与体积成正比。
图5－2－2
学点2　密度
阅读教材P118“密度”部分内容，回答下面的问题。
问题1：为了表示不同物质质量与体积比值一般不同的特性，物理学中引入了__密度__的概念。物理学中，把某种物质的质量与体积的__比值__，叫做这种物质的密度。
问题2：密度公式：密度＝____，若用m表示物体的质量，V表示物体的体积，ρ表示物质的密度，则密度的公式可表示为：ρ＝____。
问题3：国际单位制中，密度的单位是__千克/米3__，符号是__kg/m3__或__kg·m－3__，读作“__千克每立方米__”。 常用单位是__克/厘米3__，符号是__g/cm3__或__g·cm－3__。
换算关系：1 g/cm3＝__103__kg/m3。
拓展：密度是物质的一种特性，不同物质密度一般不同，大小与m，V无关，与物质的种类、状态有关。