第六章 質量與密度第3節 測量物質的密度設計說明測物質密度是初中階段一個重要實驗，在這個實驗中，要求學生利用物理公式間接地測定一個物理量。教材中沒有現成的實驗步驟，但本實驗又要求學生有目的、有計劃地進行操作，記錄數據，并得出結果，所以教師應從實驗原理、儀器使用、實驗設計、數據記錄與得出結果等方面，對學生進行較為全面的訓練。為此，可在實驗前讓學生討論如何利用密度公式來測量物質的密度，以啟發學生思考，使他們明確實驗目的，知道實驗原理，會選擇實驗器材，明白實驗步驟，及時收集實驗數據，最后得出結果。實驗中要對學生嚴格要求，掌握各組學生的實驗情況，及時交流反饋。教學過程可分為三個階段，第一階段學習量筒的使用，能用量筒測量液體和固體的體積；第二階段測量小石塊的密度；第三階段測量鹽水的密度。教學目標1.通過自主學習，老師引導、交流討論、實驗等方法學會用量筒測量液體、固體的體積，并利用天平和量筒測量液體和不同形狀固體的密度，體會等量替代的方法。2.通過老師引導、交流討論，會利用物理公式間接地測量某個物理量，進一步鞏固密度的概念。3.在測量固體和液體密度的過程中，熟悉天平、量筒的使用技能，規范實驗操作步驟，培養嚴謹的科學態度。教學重點難點1.重點：量筒的使用、固體和液體密度的測量。2.難點：液體密度的測量方法及誤差分析。教具學生用：每組托盤天平1架、砝碼1盒、燒杯2個、量筒1個、水、吸水紙、小石塊、細線。教師用：托盤天平1架、砝碼1盒、燒杯2個、刻度尺一把、量筒1個、長方體鐵塊1塊、形狀不規則石塊1塊、食鹽1袋、水、細線、教學課件。教學過程回顧思考1.如何正確使用天平？2.體積的單位有哪些？換算關系是怎樣的？3.密度的表達式是什么？表達式中的字母分別表示什么含義？4.密度的單位有哪些？換算關系是怎樣的？5.如何用天平測量液體的質量？導入新課1.情景導入在2016年里約奧運會中，我國運動健兒奮勇拼搏，奪得26塊金牌，為我國爭得了榮譽。可是，奧運會金牌真的是純金的嗎？你能想出辦法鑒別嗎？由此引出課題。2.問題導入教師：通過上一節的學習，我們知道密度是物質的一種特性。在實際應用中有重要的意義。請問同學們：什么叫物質的密度？怎樣計算物質的密度？引導學生回答密度的定義及表達式。教師：老師手中有一塊長方體金屬塊，我想知道這個金屬塊是什么材料做的，應該怎么辦呢？引導學生回答需要測量金屬塊的密度。教師：那應該如何測量金屬塊的密度？需要用什么方法和工具來測量呢？測量過程中又有哪些需要注意的問題呢？今天我們就來探討物質密度的測量。進行新課探究點一量筒的使用1.創設情景教師：要測這個長方體金屬塊的密度，需要測哪些物理量？引導學生依據密度的表達式進行回答。教師：用什么器材測量？記錄哪些量？怎樣求出金屬塊的密度？引導歸納：用天平測量金屬塊的質量，用刻度尺測量金屬塊的長、寬、高并計算其體積，根據密度公式求出其密度。2.實物展示：展示一個形狀不規則的石塊。教師：用剛才的方法能不能測量這個石塊的密度呢？引導學生思考：形狀不規則的物體怎樣測量體積？教師：形狀不規則物體的體積可以用量筒來測量。教師出示量筒（0100 mL，1 mL）。3.分組討論：認真學習教材第117頁“量筒的使用方法”，回答：（1）量筒的作用是什么？（2）量筒是以什么單位標度的？（3）這個量筒的量程和分度值分別是多少？（4）怎樣準確地讀出量筒的示數？引導歸納：量筒的作用是測量液體的體積，也可以間接測量固體的體積；量筒是以毫升（mL）為單位來標度的；這個量筒的量程是0100 mL，分度值是1 mL；量筒中液面呈凹形時，讀數時要以凹液面的最低處為準，且視線要與凹液面底部相平。4.學生分組實驗：練習用量筒和水測量小石塊的體積。引導歸納：用量筒測量不規則形狀物體體積的方法：先在量筒中裝入適量的水，讀出此時量筒中水的體積V1；將不規則形狀物體浸沒在量筒中，讀出此時量筒中水面所對應的刻度值V2。V2與V1的差值就是被測不規則形狀物體的體積。這種測量方法的原理：利用等量占據空間替代的方法進行測量，這種科學方法叫做等量替代法。提出問題：如果要測量的不規則物體過大無法浸入現有的量筒之內，或不規則物體在水中不下沉（如石蠟），我們該怎樣測量它們的體積呢？學生思考討論引導歸納：對于體積過大的不規則物體可采用“溢水法”，將物體浸入盛滿水的容器內，將溢出的水接到量筒中，讀取的數值便是該物體的體積。對于在水中不下沉的物體，可采用下列方法：壓入法：在量筒中裝入適量水，記下此時水面對應的刻度值V1，用一根細而長的鐵絲將物體壓入水中，記下此時水面對應的刻度值V2，那么物體的體積為V2-V1。配重法：用細線將一個鉤碼系在物體下面，用細線吊著物體和鉤碼放入量筒，鉤碼先放入量筒，浸入水中，記下此時量筒中水面對應的刻度值V1 ，然后將鉤碼和物體一起浸沒于水中，記下此時量筒中水面對應的刻度值V2，那么物體的體積就是V2-V1。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例1實驗室有如下四種規格的量筒，應用密度知識要一次較準確地量出100 g酒精（酒精=0.8103 kg/m3），可以選用的量筒是（）A.測量范圍為0100 mL、分度值為1 mL的量筒B.測量范圍為0200 mL、分度值為10 mL的量筒C.測量范圍為0200 mL、分度值為5 mL的量筒D.測量范圍為0500 mL、分度值為10 mL的量筒解析：酒精質量m=100 g，密度酒精=0.8103 kg/m3=0.8 g/cm3，所以100 g酒精的體積V=125 cm3。因為要一次量取酒精，測量范圍為0100 mL的量筒不符合要求；測量范圍為0200 mL和0500 mL的量筒都可以使用，考慮到要盡可能精確的量取，量筒的分度值越小越精確，因此選用測量范圍為0200 mL、分度值為5 mL的量筒較合適，所以C選項符合題意。答案：C探究點二測量固體的密度1.創設情景教師：每個小組都有一個小石塊，如何才能測出小石塊的密度呢？讓學生思考討論可用畫簡圖的方法把學生的方案畫出來。甲 乙方案1甲乙方案2方案1：先用量筒和水測出小石塊的體積，再用天平稱出小石塊的質量，然后用公式 =計算小石塊的密度。方案2：先用天平稱出小石塊的質量，再用量筒和水測出小石塊的體積，然后用公式 =計算小石塊的密度。引導歸納：若采用方案1，即使從量筒中拿出小石塊用吸水紙吸干水，水仍可從石塊表面滲入小石塊，導致測量的質量不準，所以方案2要比方案1好。2.學生分組實驗學生測量小石塊的密度，收集實驗數據填入表格。學生進行實驗，教師巡視指導，發現問題及時糾正。實驗數據記錄表格小石塊的質量m/g小石塊的體積V/cm3小石塊的密度/（gcm-3）引導學生歸納得出小石塊的密度等于小石塊的質量與小石塊的體積之比。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例2 （2019哈爾濱中考）“創新”小組在某次實踐活動中，采集了一塊礦石（礦石不吸水），測量它的密度。（1）在測量之前，要觀察量筒的________________。（2）測量過程的情景如圖所示，正確且合理測量質量的操作順序為________，測出礦石的密度為________g/cm3。 （3）永深同學繼續如下操作：將礦石從量筒中取出，直接放在天平上測質量記為m測，并記下此時量筒中水面的刻度值V3。測量體積時，才發現礦石有變化了，將它處理復原后，浸沒在量筒的水中，記下此時水面的刻度值V4，從而求出礦石的體積并算出密度。這樣的操作可能對實驗結果產生影響，請你寫出產生的影響及原因。解析：（1）量筒在使用前，要認真觀察其量程和分度值，以便正確讀數。（2）天平在使用前必須先調平，然后按“左物右碼”放置礦石和砝碼，當左盤下沉時，應繼續加砝碼或向右移動游碼，但不能再調節平衡螺母，故正確且合理測量質量的操作順序為；礦石的質量m=50 g+2 g=52 g，礦石的體積V=V2-V1=60 cm3-40 cm3=20 cm3，礦石的密度。（3）將礦石從量筒中取出，直接放在天平上，因為礦石沾有部分水，所以測量的質量會偏大，礦石的體積可表示為V=V4-V3，根據公式，因為質量m偏大，體積V測量準確，故測量的密度值偏大。答案：（1）量程和分度值（2）2.6（3）測量的密度值偏大。礦石上沾有水，導致測量的質量偏大，測量的密度值偏大探究點三測量液體的密度1.創設情景：剛才我們一起測量的是固體的密度，但生活中很多情況下也需要知道某種液體的密度，比如鹽水、酒精等。那么液體的密度又該如何測量呢？引導學生回答是依據密度的表達式，需要測量液體的質量和體積。2.設計實驗：各小組討論實驗方法，把學生的方案用簡圖畫出來，通過討論選擇最好的實驗方案3并在組內交流。方案1方案2方案33.引導歸納：測量液體密度的步驟：（1）將適量液體倒入燒杯中，用天平測量液體和燒杯的總質量m1；（2）將部分液體從燒杯倒入量筒中，用天平測出燒杯和剩余液體的質量m2；（3）計算出量筒中液體的質量m=m1-m2；（4）測出量筒中液體的體積V；（5）根據密度的表達式計算出液體的密度=。4.學生分組實驗：測量鹽水的密度教師：請同學們按照設計的實驗方案，測出鹽水的密度，將實驗數據填入表格。學生進行實驗，教師巡視指導，發現問題及時糾正。實驗數據記錄表格：燒杯和鹽水的質量m1/g燒杯和剩余鹽水的質量m2/g量筒中鹽水的質量m=（m1-m2）/g量筒中鹽水的體積V/cm3鹽水的密度/（gcm-3）引導歸納：測量液體的質量和體積時，將液體從燒杯中倒出的過程中，總會有少量的液體沾在燒杯側壁上，從而導致實驗誤差較大。因此，可以只將部分液體倒出，測出倒出部分液體的質量和體積，從而求出液體的密度，這樣可以減小實驗誤差。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例3（2019湖南邵陽中考）小華同學為了測量家中茶油的密度，課后在老師的指導下進行如下實驗：甲 乙 丙（1）把天平放在水平臺上，將游碼移到標尺的零刻度線處，發現指針靜止時如圖甲所示，此時應將平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調節，使天平平衡。（2）取適量茶油倒入燒杯，用天平測量燒杯和茶油的總質量，當天平平衡時，放在右盤中的砝碼和游碼的位置如圖乙所示。然后將燒杯中部分茶油倒入量筒中，再次測出燒杯和剩余茶油的總質量為27 g，則量筒中茶油的質量是________g。（3）量筒中茶油的體積如圖丙所示，請你計算出茶油的密度是________kg/m3。解析：（1）天平靜止時指針偏向分度盤中央刻度線左邊，根據“左偏右調，右偏左調”的調節規則，此時應將平衡螺母向右調節。（2）根據圖乙，用砝碼總質量加上游碼所對示數，可讀出燒杯和茶油的總質量為63 g，減去燒杯和剩余茶油的總質量27 g，可得倒入量筒中茶油的質量為36 g。（3）由圖丙可知，量筒中茶油的體積為40 cm3，則茶油的密度=0.9 g/cm3=0.9103 kg/m3。答案：（1）右（2）36（3）0.9103課堂小結當堂達標（見導學案“當堂達標”）參考答案1.C2.A3.D4.B5.左63 g0.95不好6.（2）向右盤燒杯中緩慢加水，再用滴管調節（3）3103（4）將右盤燒杯的水倒入量筒時有水殘留杯壁，導致合金塊質量偏小布置作業教材第119頁“動手動腦學物理”第1至4題。板書設計一、量筒的使用方法1.量筒的用途：量筒可以直接測量液體的體積，也可以間接測量固體的體積。2.量筒上的單位標注：毫升，符號：mL，1 mL=1 cm3。二、測量液體和固體的密度1.實驗原理：=。2.實驗方法：用天平測出質量m，用量筒測出體積V，用公式=計算出密度。3.測量石塊密度實驗表格石塊的質量m/g石塊的體積V/cm3石塊的密度/（gcm-3）4.測量鹽水密度實驗表格燒杯和鹽水的質量m1/g燒杯和剩余鹽水的質量m2/g量筒中鹽水的質量m（m1-m2）/g量筒中鹽水的體積V/cm3鹽水的密度/（gcm-3）教學反思__ __________________ __________ ______ ___