物理北师大版（2024）密度的测量与应用教学设计

这是一份物理北师大版（2024）密度的测量与应用教学设计，共4页。
1．物理观念：
(1)通过测量密度的实验，进一步理解和巩固密度的概念。
(2)解释生活中一些与密度有关的物理现象。
2．科学思维：
(1)在利用量筒测量不规则物体体积的过程中，体会等效替代法在物理学中的应用。
(2)培养运用科学方法和逻辑思维解决实际问题的能力。通过密度公式的运用和实验数据的分析，能够运用所学知识对物质密度进行合理的推理和判断。
3．科学探究：
(1)会正确使用量筒(杯)测量液体的体积和不规则固体体积。
(2)会测量固体和液体的密度，掌握利用密度公式间接测量物质的密度的方法，培养实验操作能力。
4．科学态度与责任：培养认真对待科学实验的态度，注重实验数据的准确性，尊重事实、敢于质疑的科学精神。
教学重点：学会用密度公式间接测量物质的密度。
教学难点：实验误差分析，测量密度的特殊方法。
天平、砝码、量筒、小石块、盐水等。
通过上节课的学习，我们知道了密度是物质的一种特性，不同物质的密度通常不同，因此当我们发现未知物体时，可以通过测量其密度来鉴别其物质的种类。那么如何正确测量物体的密度呢？这就是本节课我们要一起学习的内容。
探究点一 测量固体和液体的体积
提出问题：在探究物质质量与体积的关系实验中，我们利用刻度尺测量规则铝块的长、宽、高，通过计算得出其体积，当待测物体为不规则固体或液体时，我们该如何测量它的体积呢？
学生回答：可以用量筒或量杯来测量。
教师演示：用量筒测水的体积。
学生观看教师演示并阅读教材，回答下列问题：
(1)使用量筒或量杯应注意哪些问题？
(2)怎样用量筒测小石块的体积？
学生讨论后回答：
(1)量筒或量杯的正确使用方法：①读数的时候应把量筒放在平整的桌面上；②读数时，视线要与量筒内液体的凹形液面的底或凸形液面的顶相平，再读出所取液体的体积。如果视线不水平，读数会偏高或偏低。
(2)先向量筒中加入适量水，读出并记录水的体积V1，然后把小石块放入量筒，读出并记录小石块和水的总体积V2，利用V2－V1就是小石块的体积。
探究点二 测量小石块的密度
1．实验原理：ρ＝ eq \f(m,V) 。
2．实验器材：天平、量筒、小石块、细线、水。
3．设计实验方案：
方案(1)：①向量筒中加入适量水，读出并记录水的体积V1；②用细线系住小石块，慢慢放入量筒水中，读出并记录小石块和水的总体积V2；③取出小石块称小石块质量m。
表达式：ρ＝ eq \f(m,V2－V1) 。
分析：小石块表面沾有水，m偏大，ρ偏大。
方案(2)：①用天平称量石块的质量m；②向量筒中加入适量的水，读出并记录水的体积V1；③用细线拴好石块，浸没在量筒的水中，读出并记录小石块和水的总体积V2。
表达式：ρ＝ eq \f(m,V2－V1) 。
提出问题：为什么量筒中要装适量水？细线的作用是什么？
学生回答：(1)量筒中装适量的水，目的是刚好浸没石块，且浸没后不超过量程。
(2)细线的作用：防止小石块打破量筒底部。
4．实验记录表格(见教材P14表6.3－1)。
探究点三 测量盐水的密度
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．教师点评如下：
方案(1)：①量筒量取盐水体积V；②称空烧杯质量m0；③将盐水倒入烧杯，称盐水和烧杯总质量m1。
表达式：ρ＝ eq \f(m1－m0,V) 。
分析：量筒内壁残留盐水，导致m偏小，ρ偏小。
方案(2)：①称空烧杯质量m0；②盐水倒入烧杯，称盐水和烧杯总质量m1；③将盐水倒入量筒中量取体积V。
表达式：ρ＝ eq \f(m1－m0,V) 。
分析：烧杯内壁残留盐水，导致V偏小，ρ偏大。
方案(3)：①称量筒质量m0；②向量筒中倒入适量盐水，读出并记录量筒中盐水的体积V；③称量筒和盐水总质量m1。
表达式：ρ＝ eq \f(m1－m0,V) 。
分析：量筒很高很细，易倾倒，不允许放在托盘上称量质量。
方案(4)：①在烧杯中倒入适量的盐水，用天平测量烧杯和盐水的总质量m1；②将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分，读出并记录量筒中盐水的体积V；③用天平测量烧杯和剩余盐水的总质量m2。
表达式：ρ＝ eq \f(m1－m2,V) 。
探究点四 测漂在水面上的木块的密度
1．沉坠法(助沉法)：
如图所示，用细线把木块与一铁块连在一起沉入水底，使用量筒测体积，表达式：ρ＝ eq \f(m,V3－V2) 。
2．针压法：
如图所示，用针把木块压入水底，使用量筒测体积，表达式：ρ＝ eq \f(m,V3－V1) 。
探究点五 有天平无量筒测固体、液体密度(等体积法)
1．测固体密度(测石块密度)。
(1)实验器材：天平、小烧杯、溢水杯、细线、石块。
(2)步骤：①用天平称出石块的质量m1；②用天平称出空烧杯的质量m0；③用细线将石块拴好，浸没在溢水杯中，水流入烧杯中，称出烧杯和溢水的总质量m2。
(3)表达式：ρ石＝ eq \f(m1,m2－m0) ρ水。
2．测液体密度(测盐水密度)。
(1)实验器材：天平、小烧杯、水、盐水、橡皮筋(或记号笔)。
(2)步骤：①用天平称出空烧杯的质量m0；②烧杯中装入适量水，在水面处作标记，称出烧杯与水的总质量m1；③将水倒出，倒入盐水至标记处，称出烧杯与盐水的总质量m2。
(3)表达式：ρ盐水＝ eq \f(m2－m0,m1－m0) ρ水。
探究点六 密度的应用
1．计算物体的体积。
除了直接测量长宽高计算体积，我们还可以用密度公式的变形式求解难以直接测量的物体体积。
【例1】某城市有一座大理石雕塑，已知其质量为18.5 t，它的体积是多少？(ρ大理石＝2.5×103 kg/m3)
请同学们自己解决此题，注意解答物理习题的格式。(请两位同学上黑板书写)
(学生独立完成例题，并在黑板上写下计算过程)
教师点评：我在巡视过程中，看到大家遇到的最大的问题是单位换算。请大家牢记，在计算题中一定要统一单位。
2．计算物体的质量。
对于体积过大的物体，我们没办法直接称其质量，只能通过计算得出。
【例2】某地有一水库，已知它的最大容积为7.5×106 m3，那么，这个水库最多可以积蓄多少吨水？
提出问题：例题2中需要大家利用质量公式进行计算。有同学认为这个题目中只给了一个物理量，没法计算。同学们都这么认为吗？
学生回答：不是。水的密度是已知的。
学生独立完成例题，并在黑板上写下计算过程。
教师巡视点评，并总结归纳问题。
3．判断物体是空心还是实心。
【例3】体积为4×10－3 m3的铜球，其质量为24 kg，试判断这个铜球是空心的还是实心的。(铜的密度是8.9×103 kg/m3)
老师引导：本题有三种思路。
方法(1)：可以求出铜球的密度，把它与铜的密度进行比较，如果相等是实心的，如果小于铜的密度，则是空心的。
方法(2)：我们先假设它是实心的，计算一下它的质量多大，把计算出的值与铜球的实际质量进行比较，如果大于球的实际质量，则球是空心的。
方法(3)：根据给出的质量，计算一下它的体积，如果结果小于已知铜球的体积，则铜球是空心的。
请大家按照这三种思路，完成该练习。
学生独立完成例题，教师巡视点评，并总结归纳问题。
教师总结：密度知识不仅仅能帮我们进行测量，工业生产中，密度可作为检验产品是否合格的依据之一；农业生产中，智慧的劳动者们利用密度选取颗粒饱满的优良种子。同学们在生活中还发现了哪些利用密度的实例呢？
第三节 密度的测量与应用
一、密度的测量
1．测量固体和液体的体积。
2．测量小石块的密度。
3．测量盐水的密度。
4．特殊法测密度：
(1)测漂在水面上的木块的密度。
(2)有天平无量筒测固体、液体密度(等体积法)。
二、密度的应用
1．计算物体的体积或质量。
2．判断物体是空心还是实心。
本节课以实验和计算为主，对学生的动手能力和团队协作能力要求较高，尽量给学生自主的空间，但是要注意时间的把控。学生对于误差的分析能力不够，这一点需要教师细心引导。学生对公式的运用不够熟练，常在选用公式时出错；密度换算中，经常遇到要统一单位的情况，因此，单位换算也是一大问题，需要加强学生关于单位的换算方面的训练。