测量物质的密度

测量物质的密度设计说明测物质密度是初中阶段一个重要实验，在这个实验中，要求学生利用物理公式间接地测定一个物理量。教材中没有现成的实验步骤，但本实验又要求学生有目的、有计划地进行操作，记录数据，并得出结果，所以教师应从实验原理、仪器使用、实验设计、数据记录与得出结果等方面，对学生进行较为全面的训练。为此，可在实验前让学生讨论如何利用密度公式来测量物质的密度，以启发学生思考，使他们明确实验目的，知道实验原理，会选择实验器材，明白实验步骤，及时收集实验数据，最后得出结果。实验中要对学生严格要求，掌握各组学生的实验情况，及时交流反馈。教学过程可分为三个阶段，第一阶段学习量筒的使用，能用量筒测量液体和固体的体积；第二阶段测量小石块的密度；第三阶段测量盐水的密度。教学目标1.通过自主学习，老师引导、交流讨论、实验等方法学会用量筒测量液体、固体的体积，并利用天平和量筒测量液体和不同形状固体的密度，体会等量替代的方法。2.通过老师引导、交流讨论，会利用物理公式间接地测量某个物理量，进一步巩固密度的概念。3.在测量固体和液体密度的过程中，熟悉天平、量筒的使用技能，规范实验操作步骤，培养严谨的科学态度。教学重点难点1.重点：量筒的使用、固体和液体密度的测量。2.难点：液体密度的测量方法及误差分析。教具学生用：每组托盘天平1架、砝码1盒、烧杯2个、量筒1个、水、吸水纸、小石块、细线。教师用：托盘天平1架、砝码1盒、烧杯2个、刻度尺一把、量筒1个、长方体铁块1块、形状不规则石块1块、食盐1袋、水、细线、教学课件。教学过程回顾思考1.如何正确使用天平？2.体积的单位有哪些？换算关系是怎样的？3.密度的表达式是什么？表达式中的字母分别表示什么含义？4.密度的单位有哪些？换算关系是怎样的？5.如何用天平测量液体的质量？导入新课1.情景导入在2016年里约奥运会中，我国运动健儿奋勇拼搏，夺得26块金牌，为我国争得了荣誉。可是，奥运会金牌真的是纯金的吗？你能想出办法鉴别吗？由此引出课题。2.问题导入教师：通过上一节的学习，我们知道密度是物质的一种特性。在实际应用中有重要的意义。请问同学们：什么叫物质的密度？怎样计算物质的密度？引导学生回答密度的定义及表达式。教师：老师手中有一块长方体金属块，我想知道这个金属块是什么材料做的，应该怎么办呢？引导学生回答需要测量金属块的密度。教师：那应该如何测量金属块的密度？需要用什么方法和工具来测量呢？测量过程中又有哪些需要注意的问题呢？今天我们就来探讨物质密度的测量。进行新课探究点一量筒的使用1.创设情景教师：要测这个长方体金属块的密度，需要测哪些物理量？引导学生依据密度的表达式进行回答。教师：用什么器材测量？记录哪些量？怎样求出金属块的密度？引导归纳：用天平测量金属块的质量，用刻度尺测量金属块的长、宽、高并计算其体积，根据密度公式求出其密度。2.实物展示：展示一个形状不规则的石块。教师：用刚才的方法能不能测量这个石块的密度呢？引导学生思考：形状不规则的物体怎样测量体积？教师：形状不规则物体的体积可以用量筒来测量。教师出示量筒（0~100mL，1mL）。3.分组讨论：认真学习教材第117页“量筒的使用方法”，回答：（1）量筒的作用是什么？（2）量筒是以什么单位标度的？（3）这个量筒的量程和分度值分别是多少？（4）怎样准确地读出量筒的示数？引导归纳：量筒的作用是测量液体的体积，也可以间接测量固体的体积；量筒是以毫升（mL）为单位来标度的；这个量筒的量程是0~100mL，分度值是1mL；量筒中液面呈凹形时，读数时要以凹液面的最低处为准，且视线要与凹液面底部相平。4.学生分组实验：练习用量筒和水测量小石块的体积。引导归纳：用量筒测量不规则形状物体体积的方法：先在量筒中装入适量的水，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与这种测量方法的原理：利用等量占据空间替代的方法进行测量，这种科学方法叫做等量替代法。提出问题：如果要测量的不规则物体过大无法浸入现有的量筒之内，或不规则物体在水中不下沉（如石蜡），我们该怎样测量它们的体积呢？学生思考讨论引导归纳：对于体积过大的不规则物体可采用“溢水法”，将物体浸入盛满水的容器内，将溢出的水接到量筒中，读取的数值便是该物体的体积。对于在水中不下沉的物体，可采用下列方法：①压入法：在量筒中装入适量水，记下此时水面对应的刻度值V1，用一根细而长的铁丝将物体压入水中，记下此时水面对应的刻度值V2，那么物体的体积为②配重法：用细线将一个钩码系在物体下面，用细线吊着物体和钩码放入量筒，钩码先放入量筒，浸入水中，记下此时量筒中水面对应的刻度值V1，然后将钩码和物体一起浸没于水中，记下此时量筒中水面对应的刻度值V2，例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）例1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100g酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）A.测量范围为0~100mL、分度值为1mL的量筒B.测量范围为0~200mL、分度值为10mL的量筒C.测量范围为0~200mL、分度值为5mL的量筒D.测量范围为0~500mL、分度值为10mL的量筒解析：酒精质量m=100g，密度ρ酒精=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3，所以100g酒精的体积V===125cm3。因为要一次量取酒精，测量范围为0~100mL的量筒不符合要求；测量范围为0~200mL和0~500mL的量筒都可以使用，考虑到要尽可能精确的量取，量筒的分度值越小越精确，因此选用测量范围为0~200mL、分度值为5mL的量筒较合适，所以C答案：C探究点二测量固体的密度1.创设情景教师：每个小组都有一个小石块，如何才能测出小石块的密度呢？让学生思考讨论可用画简图的方法把学生的方案画出来。甲甲乙方案1甲乙方案2方案1：先用量筒和水测出小石块的体积，再用天平称出小石块的质量，然后用公式ρ=计算小石块的密度。方案2：先用天平称出小石块的质量，再用量筒和水测出小石块的体积，然后用公式ρ=计算小石块的密度引导归纳：若采用方案1，即使从量筒中拿出小石块用吸水纸吸干水，水仍可从石块表面渗入小石块，导致测量的质量不准，所以方案2要比方案1好。2.学生分组实验学生测量小石块的密度，收集实验数据填入表格。学生进行实验，教师巡视指导，发现问题及时纠正。实验数据记录表格小石块的质量m/g小石块的体积V/cm3小石块的密度ρ/（g·cm-3）引导学生归纳得出小石块的密度等于小石块的质量与小石块的体积之比。例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）例2（2020·哈尔滨中考）“创新”小组在某次实践活动中，采集了一块矿石（矿石不吸水），测量它的密度。（1）在测量之前，要观察量筒的________________。（2）测量过程的情景如图所示，正确且合理测量质量的操作顺序为________，测出矿石的密度为________g/cm3。eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)③④⑤（3）永深同学继续如下操作：①将矿石从量筒中取出，直接放在天平上测质量记为m测，并记下此时量筒中水面的刻度值②测量体积时，才发现矿石有变化了，将它处理复原后，浸没在量筒的水中，记下此时水面的刻度值V4，从而求出矿石的体积并算出密度这样的操作可能对实验结果产生影响，请你写出产生的影响及原因。解析：（1）量筒在使用前，要认真观察其量程和分度值，以便正确读数。（2）天平在使用前必须先调平，然后按“左物右码”放置矿石和砝码，当左盘下沉时，应继续加砝码或向右移动游码，但不能再调节平衡螺母，故正确且合理测量质量的操作顺序为④①③；矿石的质量m=50g+2g=52g，矿石的体积V=V2-V1=60cm3-40cm3=20cm3，矿石的密度。（3）将矿石从量筒中取出，直接放在天平上，因为矿石沾有部分水，所以测量的质量会偏大，矿石的体积可表示为V=V4-V3，根据公式，因为质量m偏大，体积V答案：（1）量程和分度值（2）④①③2.6（3）测量的密度值偏大。矿石上沾有水，导致测量的质量偏大，测量的密度值偏大探究点三测量液体的密度1.创设情景：刚才我们一起测量的是固体的密度，但生活中很多情况下也需要知道某种液体的密度，比如盐水、酒精等。那么液体的密度又该如何测量呢？引导学生回答是依据密度的表达式，需要测量液体的质量和体积。2.设计实验：各小组讨论实验方法，把学生的方案用简图画出来，通过讨论选择最好的实验方案3并在组内交流。方案1方案2方案33.引导归纳：测量液体密度的步骤：（1）将适量液体倒入烧杯中，用天平测量液体和烧杯的总质量m1；（2）将部分液体从烧杯倒入量筒中，用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2；（3）计算出量筒中液体的质量m=m1-m2；（4）测出量筒中4.学生分组实验：测量盐水的密度教师：请同学们按照设计的实验方案，测出盐水的密度，将实验数据填入表格。学生进行实验，教师巡视指导，发现问题及时纠正。实验数据记录表格：烧杯和烧杯和剩余盐水的质量m2量筒中盐水的质量m=盐水的密度ρ/（g·cm-3）引导归纳：测量液体的质量和体积时，将液体从烧杯中倒出的过程中，总会有少量的液体沾在烧杯侧壁上，从而导致实验误差较大。因此，可以只将部分液体倒出，测出倒出部分液体的质量和体积，从而求出液体的密度，这样可以减小实验误差。例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）例3（2020·湖南邵阳中考）小华同学为了测量家中茶油的密度，课后在老师的指导下进行如下实验：甲乙丙（1）把天平放在水平台上，将游码移到标尺的零刻度线处，发现指针静止时如图甲所示，此时应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，使天平平衡。（2）取适量茶油倒入烧杯，用天平测量烧杯和茶油的总质量，当天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示。然后将烧杯中部分茶油倒入量筒中，再次测出烧杯和剩余茶油的总质量为27g，则量筒中茶油的质量是________g。（3）量筒中茶油的体积如图丙所示，请你计算出茶油的密度是________kg/m3。解析：（1）天平静止时指针偏向分