測(cè)量物質(zhì)的密度

測(cè)量物質(zhì)的密度設(shè)計(jì)說明測(cè)物質(zhì)密度是初中階段一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生利用物理公式間接地測(cè)定一個(gè)物理量。教材中沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟，但本實(shí)驗(yàn)又要求學(xué)生有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行操作，記錄數(shù)據(jù)，并得出結(jié)果，所以教師應(yīng)從實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)記錄與得出結(jié)果等方面，對(duì)學(xué)生進(jìn)行較為全面的訓(xùn)練。為此，可在實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生討論如何利用密度公式來測(cè)量物質(zhì)的密度，以啟發(fā)學(xué)生思考，使他們明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，知道?shí)驗(yàn)原理，會(huì)選擇實(shí)驗(yàn)器材，明白實(shí)驗(yàn)步驟，及時(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，掌握各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，及時(shí)交流反饋。教學(xué)過程可分為三個(gè)階段，第一階段學(xué)習(xí)量筒的使用，能用量筒測(cè)量液體和固體的體積；第二階段測(cè)量小石塊的密度；第三階段測(cè)量鹽水的密度。教學(xué)目標(biāo)1.通過自主學(xué)習(xí)，老師引導(dǎo)、交流討論、實(shí)驗(yàn)等方法學(xué)會(huì)用量筒測(cè)量液體、固體的體積，并利用天平和量筒測(cè)量液體和不同形狀固體的密度，體會(huì)等量替代的方法。2.通過老師引導(dǎo)、交流討論，會(huì)利用物理公式間接地測(cè)量某個(gè)物理量，進(jìn)一步鞏固密度的概念。3.在測(cè)量固體和液體密度的過程中，熟悉天平、量筒的使用技能，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作步驟，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1.重點(diǎn)：量筒的使用、固體和液體密度的測(cè)量。2.難點(diǎn)：液體密度的測(cè)量方法及誤差分析。教具學(xué)生用：每組托盤天平1架、砝碼1盒、燒杯2個(gè)、量筒1個(gè)、水、吸水紙、小石塊、細(xì)線。教師用：托盤天平1架、砝碼1盒、燒杯2個(gè)、刻度尺一把、量筒1個(gè)、長(zhǎng)方體鐵塊1塊、形狀不規(guī)則石塊1塊、食鹽1袋、水、細(xì)線、教學(xué)課件。教學(xué)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(guān)系是怎樣的？3.密度的表達(dá)式是什么？表達(dá)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(guān)系是怎樣的？5.如何用天平測(cè)量液體的質(zhì)量？導(dǎo)入新課1.情景導(dǎo)入在2016年里約奧運(yùn)會(huì)中，我國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒奮勇拼搏，奪得26塊金牌，為我國(guó)爭(zhēng)得了榮譽(yù)。可是，奧運(yùn)會(huì)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(dǎo)入教師：通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道密度是物質(zhì)的一種特性。在實(shí)際應(yīng)用中有重要的意義。請(qǐng)問同學(xué)們：什么叫物質(zhì)的密度？怎樣計(jì)算物質(zhì)的密度？引導(dǎo)學(xué)生回答密度的定義及表達(dá)式。教師：老師手中有一塊長(zhǎng)方體金屬塊，我想知道這個(gè)金屬塊是什么材料做的，應(yīng)該怎么辦呢？引導(dǎo)學(xué)生回答需要測(cè)量金屬塊的密度。教師：那應(yīng)該如何測(cè)量金屬塊的密度？需要用什么方法和工具來測(cè)量呢？測(cè)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(zhì)密度的測(cè)量。進(jìn)行新課探究點(diǎn)一量筒的使用1.創(chuàng)設(shè)情景教師：要測(cè)這個(gè)長(zhǎng)方體金屬塊的密度，需要測(cè)哪些物理量？引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)密度的表達(dá)式進(jìn)行回答。教師：用什么器材測(cè)量？記錄哪些量？怎樣求出金屬塊的密度？引導(dǎo)歸納：用天平測(cè)量金屬塊的質(zhì)量，用刻度尺測(cè)量金屬塊的長(zhǎng)、寬、高并計(jì)算其體積，根據(jù)密度公式求出其密度。2.實(shí)物展示：展示一個(gè)形狀不規(guī)則的石塊。教師：用剛才的方法能不能測(cè)量這個(gè)石塊的密度呢？引導(dǎo)學(xué)生思考：形狀不規(guī)則的物體怎樣測(cè)量體積？教師：形狀不規(guī)則物體的體積可以用量筒來測(cè)量。教師出示量筒（0~100mL，1mL）。3.分組討論：認(rèn)真學(xué)習(xí)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(biāo)度的？（3）這個(gè)量筒的量程和分度值分別是多少？（4）怎樣準(zhǔn)確地讀出量筒的示數(shù)？引導(dǎo)歸納：量筒的作用是測(cè)量液體的體積，也可以間接測(cè)量固體的體積；量筒是以毫升（mL）為單位來標(biāo)度的；這個(gè)量筒的量程是0~100mL，分度值是1mL；量筒中液面呈凹形時(shí)，讀數(shù)時(shí)要以凹液面的最低處為準(zhǔn)，且視線要與凹液面底部相平。4.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：練習(xí)用量筒和水測(cè)量小石塊的體積。引導(dǎo)歸納：用量筒測(cè)量不規(guī)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(shí)量筒中水的體積V1；將不規(guī)則形狀物體浸沒在量筒中，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的刻度值V2。V2與這種測(cè)量方法的原理：利用等量占據(jù)空間替代的方法進(jìn)行測(cè)量，這種科學(xué)方法叫做等量替代法。提出問題：如果要測(cè)量的不規(guī)則物體過大無法浸入現(xiàn)有的量筒之內(nèi)，或不規(guī)則物體在水中不下沉（如石蠟），我們?cè)撛鯓訙y(cè)量它們的體積呢？學(xué)生思考討論引導(dǎo)歸納：對(duì)于體積過大的不規(guī)則物體可采用“溢水法”，將物體浸入盛滿水的容器內(nèi)，將溢出的水接到量筒中，讀取的數(shù)值便是該物體的體積。對(duì)于在水中不下沉的物體，可采用下列方法：①壓入法：在量筒中裝入適量水，記下此時(shí)水面對(duì)應(yīng)的刻度值V1，用一根細(xì)而長(zhǎng)的鐵絲將物體壓入水中，記下此時(shí)水面對(duì)應(yīng)的刻度值V2，那么物體的體積為②配重法：用細(xì)線將一個(gè)鉤碼系在物體下面，用細(xì)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(shí)量筒中水面對(duì)應(yīng)的刻度值V1，然后將鉤碼和物體一起浸沒于水中，記下此時(shí)量筒中水面對(duì)應(yīng)的刻度值V2，例題講解：（學(xué)生先練習(xí)，若有問題，教師補(bǔ)充講解）例1實(shí)驗(yàn)室有如下四種規(guī)格的量筒，應(yīng)用密度知識(shí)要一次較準(zhǔn)確地量出100g酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）A.測(cè)量范圍為0~100mL、分度值為1mL的量筒B.測(cè)量范圍為0~200mL、分度值為10mL的量筒C.測(cè)量范圍為0~200mL、分度值為5mL的量筒D.測(cè)量范圍為0~500mL、分度值為10mL的量筒解析：酒精質(zhì)量m=100g，密度ρ酒精=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3，所以100g酒精的體積V===125cm3。因?yàn)橐淮瘟咳【凭?，測(cè)量范圍為0~100mL的量筒不符合要求；測(cè)量范圍為0~200mL和0~500mL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(cè)量范圍為0~200mL、分度值為5mL的量筒較合適，所以C答案：C探究點(diǎn)二測(cè)量固體的密度1.創(chuàng)設(shè)情景教師：每個(gè)小組都有一個(gè)小石塊，如何才能測(cè)出小石塊的密度呢？讓學(xué)生思考討論可用畫簡(jiǎn)圖的方法把學(xué)生的方案畫出來。甲甲乙方案1甲乙方案2方案1：先用量筒和水測(cè)出小石塊的體積，再用天平稱出小石塊的質(zhì)量，然后用公式ρ=計(jì)算小石塊的密度。方案2：先用天平稱出小石塊的質(zhì)量，再用量筒和水測(cè)出小石塊的體積，然后用公式ρ=計(jì)算小石塊的密度引導(dǎo)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(dǎo)致測(cè)量的質(zhì)量不準(zhǔn)，所以方案2要比方案1好。2.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)學(xué)生測(cè)量小石塊的密度，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格小石塊的質(zhì)量m/g小石塊的體積V/cm3小石塊的密度ρ/（g·cm-3）引導(dǎo)學(xué)生歸納得出小石塊的密度等于小石塊的質(zhì)量與小石塊的體積之比。例題講解：（學(xué)生先練習(xí)，若有問題，教師補(bǔ)充講解）例2（2020·哈爾濱中考）“創(chuàng)新”小組在某次實(shí)踐活動(dòng)中，采集了一塊礦石（礦石不吸水），測(cè)量它的密度。（1）在測(cè)量之前，要觀察量筒的________________。（2）測(cè)量過程的情景如圖所示，正確且合理測(cè)量質(zhì)量的操作順序?yàn)開_______，測(cè)出礦石的密度為________g/cm3。eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)③④⑤（3）永深同學(xué)繼續(xù)如下操作：①將礦石從量筒中取出，直接放在天平上測(cè)質(zhì)量記為m測(cè)，并記下此時(shí)量筒中水面的刻度值②測(cè)量體積時(shí)，才發(fā)現(xiàn)礦石有變化了，將它處理復(fù)原后，浸沒在量筒的水中，記下此時(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，請(qǐng)你寫出產(chǎn)生的影響及原因。解析：（1）量筒在使用前，要認(rèn)真觀察其量程和分度值，以便正確讀數(shù)。（2）天平在使用前必須先調(diào)平，然后按“左物右碼”放置礦石和砝碼，當(dāng)左盤下沉?xí)r，應(yīng)繼續(xù)加砝碼或向右移動(dòng)游碼，但不能再調(diào)節(jié)平衡螺母，故正確且合理測(cè)量質(zhì)量的操作順序?yàn)棰堍佗?；礦石的質(zhì)量m=50g+2g=52g，礦石的體積V=V2-V1=60cm3-40cm3=20cm3，礦石的密度。（3）將礦石從量筒中取出，直接放在天平上，因?yàn)榈V石沾有部分水，所以測(cè)量的質(zhì)量會(huì)偏大，礦石的體積可表示為V=V4-V3，根據(jù)公式，因?yàn)橘|(zhì)量m偏大，體積V答案：（1）量程和分度值（2）④①③2.6（3）測(cè)量的密度值偏大。礦石上沾有水，導(dǎo)致測(cè)量的質(zhì)量偏大，測(cè)量的密度值偏大探究點(diǎn)三測(cè)量液體的密度1.創(chuàng)設(shè)情景：剛才我們一起測(cè)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(cè)量呢？引導(dǎo)學(xué)生回答是依據(jù)密度的表達(dá)式，需要測(cè)量液體的質(zhì)量和體積。2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：各小組討論實(shí)驗(yàn)方法，把學(xué)生的方案用簡(jiǎn)圖畫出來，通過討論選擇最好的實(shí)驗(yàn)方案3并在組內(nèi)交流。方案1方案2方案33.引導(dǎo)歸納：測(cè)量液體密度的步驟：（1）將適量液體倒入燒杯中，用天平測(cè)量液體和燒杯的總質(zhì)量m1；（2）將部分液體從燒杯倒入量筒中，用天平測(cè)出燒杯和剩余液體的質(zhì)量m2；（3）計(jì)算出量筒中液體的質(zhì)量m=m1-m2；（4）測(cè)出量筒中4.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：測(cè)量鹽水的密度教師：請(qǐng)同學(xué)們按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)出鹽水的密度，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：燒杯和燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量m2量筒中鹽水的質(zhì)量m=鹽水的密度ρ/（g·cm-3）引導(dǎo)歸納：測(cè)量液體的質(zhì)量和體積時(shí)，將液體從燒杯中倒出的過程中，總會(huì)有少量的液體沾在燒杯側(cè)壁上，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大。因此，可以只將部分液體倒出，測(cè)出倒出部分液體的質(zhì)量和體積，從而求出液體的密度，這樣可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。例題講解：（學(xué)生先練習(xí)，若有問題，教師補(bǔ)充講解）例3（2020·湖南邵陽中考）小華同學(xué)為了測(cè)量家中茶油的密度，課后在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：甲乙丙（1）把天平放在水平臺(tái)上，將游碼移到標(biāo)尺的零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針靜止時(shí)如圖甲所示，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使天平平衡。（2）取適量茶油倒入燒杯，用天平測(cè)量燒杯和茶油的總質(zhì)量，當(dāng)天平平衡時(shí)，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(cè)出燒杯和剩余茶油的總質(zhì)量為27g，則量筒中茶油的質(zhì)量是________g。（3）量筒中茶油的體積如圖丙所示，請(qǐng)你計(jì)算出茶油的密度是________kg/m3。解析：（1）天平靜止時(shí)指針偏向分