测量固体与液体的密度-八年级物理沪粤版新教材实验探究课

测量固体与液体的密度——八年级物理沪粤版新教材实验探究课

一、基于核心素养的学习目标设计

【基础】学生能准确复述测量密度的实验原理ρ=m/V，识别天平与量筒的主要构造及其功用，这是完成实验操作的知识前提。

【核心】学生通过自主设计与分组实验，掌握用天平和量筒测量不规则固体及液体密度的方法，重点在于理解“排水法”测体积的原理，以及为了减小误差而设计的“差值法”测量液体的步骤，这是本节课的核心技能。

【重要】学生能基于实验过程，初步分析导致测量值偏大或偏小的原因，培养批判性思维和科学评估的能力。

【高频考点】通过“测量小石块的密度”和“测量盐水的密度”两个分组实验，学生能规范操作、准确读数、正确处理数据并得出实验结论，这是学业水平考试的高频考点。

【拓展】引导学生对漂浮物体（如木块、蜡块）的密度测量进行方案设计，培养学生解决非常规问题的迁移能力。

二、教学重难点与创新突破

（一）教学重点

【重要】学会使用天平和量筒测量固体和液体的密度。这不仅是技能要求，更是理解密度概念的关键途径。重点在于让学生掌握规范的测量流程：对于固体，先测质量后测体积，避免沾水后质量变化；对于液体，采用“剩余法”（或称“差值法”），避免因倾倒不净带来的体积误差。

（二）教学难点

【难点】实验方案的设计与误差分析。学生往往不理解为何测量液体密度时不能先测空烧杯质量再测总质量最后全部倒入量筒，或者为何测量固体时先放入水中再测质量会导致结果偏大。帮助学生从原理上理解不同操作顺序对测量结果的影响，是本节课的教学难点，也是培养学生科学思维的关键节点。

（三）创新突破点

本节课尝试将传统实验验证课转变为项目式探究课。以“鉴宝小侦探”和“厨房里的科学”为项目载体，将枯燥的步骤记忆转化为解决实际问题的工具需求，激发学生的内在探究动机，并引入数字化传感设备（如电子天平、力传感器）作为拓展，体现跨学科融合与实践创新的课程理念。

三、教学准备与器材配置

（一）分组实验器材（每四人一组，共准备8组）

【基础】托盘天平（含砝码）、量筒（100mL）、烧杯（250mL）、细线、水、小石块（每组提供形状不规则的矿石，种类可不同，如石英、石灰岩、花岗岩等，增加探究趣味）、盐水（配置不同浓度的盐水，分别装入细口瓶）。

【难点攻克】针对漂浮物体，每组额外准备一小块石蜡（或木块）、细铁丝（用于助沉法）、一个已测质量的金属螺母（用于悬垂法）。

（二）演示及数字化器材

【热点】多媒体一体机、高拍仪（展示学生实验记录单）、电子天平（精度0.1g）、量筒（演示用大号）、教学演示用密度计。

【创新】力传感器（可替代天平演示质量测量，连接数据采集器，实时显示质量变化曲线）、数字化信息系统实验室准备（为课后拓展提供条件）。

四、教学实施过程（核心环节，约40分钟）

（一）新课导入：情境创设与问题链驱动（预计3分钟）

【情境】教师手持一块外观普通的石头和一个装有不明液体的透明烧杯，向学生发布“任务”：今天是学校科技节，理化生兴趣小组需要快速鉴别这块“矿石”的种类以及这杯“神秘液体”是否是实验室丢失的饱和盐水。我们能利用上节课学习的密度知识，帮帮他们吗？

【问题链】1.鉴别物质的核心物理量是什么？（学生答：密度）2.根据密度的公式，要测量密度，我们需要测量哪些物理量？（学生答：质量和体积）3.质量可用天平测，但像这种形状不规则的矿石，体积怎么测？液体流动，体积又怎么测？由此引出本节课主题——测量固体和液体的密度。

（二）温故知新：测量工具的操作规范强化（预计5分钟）

【操作回顾】请两名学生上台，分别在电子天平（演示快速测量）和托盘天平（演示规范调平与测量）上测量同一个物体的质量。台下学生观察并指出操作中的疏漏。

【教师精讲】强调托盘天平使用的“三步曲”：一放平（水平台）、二归零（游码归零）、三调平（调节平衡螺母，指针左右摆动幅度相同）。称量时“左物右码”，加减砝码必须用镊子，读数时以游码左侧所对刻度为准。

【量筒读数】教师利用大屏幕投影量筒中的水面，请学生观察并读数。

【难点突破】纠正“俯大仰小”的错误视线，强调读数时视线必须与凹液面最低处相平，并引导学生理解量筒的“分度值”决定了体积测量的精度。

（三）科学探究一：测量不规则固体的密度（预计12分钟）

1.方案设计（小组讨论）：

【问题驱动】如何利用手边的天平、量筒、水、细线测出小石块的密度？

学生讨论后可能提出方案：先用天平测质量m，然后用量筒装水测体积V。

【教师追问】体积如何用排水法测？先测体积再测质量行不行？

【重要】引导学生明确必须“先测质量，后测体积”。若先浸水再测质量，石块沾水会导致质量偏大，根据ρ=m/V，体积测量准确的情况下，密度会【偏大】。

2.实验步骤规范化（师生共同总结）：

【基础步骤】（1）用调好的天平测出小石块的质量m，记录在表格中。

（2）在量筒中倒入适量的水，读出此时水的体积V₁（“适量”指能完全浸没石块且浸没后水位不超过量筒最大量程）。

（3）用细线系住石块，缓慢浸没入量筒的水中，读出此时水面对应的刻度V₂。

（4）计算石块的体积V=V₂-V₁。

（5）根据公式ρ=m/(V₂-V₁)计算出石块的密度。

3.分组实验与数据采集：

学生开始实验，教师巡视指导。重点关注：天平使用是否规范（是否用手抓砝码？读数是否记录单位？）、量筒读数视线是否正确、细线是否影响体积（引导学生思考细线体积可忽略）、石块是否完全浸没（若有气泡需轻轻敲动量筒排除气泡）。

【高频考点】强调实验数据的原始记录，必须由读数直接填写，严禁修改数据凑答案。

4.数据展示与初步分析：

利用高拍仪选取两组数据（一组密度约2.5g/cm³可能为石英岩，一组密度约2.8g/cm³可能为大理石）进行展示。引导学生从数据差异推测石块种类不同，体现密度是物质的特性，可以鉴别物质。

（四）科学探究二：测量液体的密度（预计12分钟）

1.方案设计与思维碰撞：

【问题驱动】现在我们要测量烧杯中盐水的密度。你能设计出测量方案吗？需要哪些器材？

学生可能提出方案A：先测空烧杯质量m₁，再测烧杯和盐水总质量m₂，然后全部倒入量筒测体积V。

【热点】教师引导学生深入分析方案A的弊端。

【误差分析】当将烧杯中的盐水全部倒入量筒时，烧杯内壁不可避免地会残留一些液体，导致测出的体积V【偏小】，而质量(m₂-m₁)是准确的，根据ρ=m/V，计算出的密度会【偏大】。

【难点攻克】既然“全倒”有残留，那我们能不能“不倒全”？引出优化方案B（差值法）。

2.优化方案（差值法）的建立：

【核心步骤】（1）用天平测出烧杯和盐水的总质量m₁。

（2）将烧杯中的一部分盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积V。（注意：不倒全！）

（3）用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量m₂。

（4）倒入量筒的那部分盐水的质量为m=m₁-m₂。

（5）盐水密度表达式ρ=(m₁-m₂)/V。

3.对比实验验证：

为让学生直观感受误差，可以安排两组学生采用方案A，两组学生采用方案B，同时测量同一瓶盐水的密度。

实验结束后，教师告知学生该盐水的标准密度（可用密度计预先测得或按配置浓度计算的理论值）。

【结论】对比数据会发现，采用方案B（差值法）测得的数据更接近标准值，而方案A测得的密度明显偏大。这一直观对比，深刻印证实了优化步骤的重要性。

（五）特殊测量与思维拓展（预计5分钟）

1.漂浮物体的测量（如石蜡）：

【问题】如果待测物体是浮在水面上的（如木块、蜡块），排水法还适用吗？如何让它浸没？

学生讨论，教师引导得出两种方法：

【方法一：助沉法（坠重法）】用细线将蜡块和金属螺母拴在一起。先测金属块浸没时的体积V₁，再测蜡块和金属块共同浸没时的体积V₂，蜡块体积V=V₂-V₁。

【方法二：压入法】用一根细长的铁丝将蜡块完全压入水中读数。

2.溶解性物体的测量（如冰糖、食盐）：

【问题】如果物体溶于水（如冰糖），还能用水排水法测体积吗？怎么办？

【跨学科视野】引导学生联想生物课上的“土壤体积测量”或化学中的“排饱和溶液法”。可以改用“饱和糖水”代替普通水进行排水法，或者用细沙代替水进行“排沙法”。

3.数字化实验展示（演示）：

教师利用力传感器悬挂重物，将其浸入水中，通过数据采集器实时显示“拉力减小量即为浮力”，进而与排开水的重力建立联系，为学生后续学习阿基米德原理埋下伏笔，同时展示现代科技在物理测量中的应用。

（六）课堂小结与错题归因（预计2分钟）

请学生用一句话总结本节课的最大收获。

【教师升华】我们今天不仅学会了测密度，更重要的是学会了如何设计实验方案来减小误差。测量不是简单的工具拼凑，而是基于原理的智慧设计。

（七）当堂检测与巩固（预计1分钟，口答或小测）

1.【基础】在测量盐水密度的实验中，如果先测空烧杯质量，再测总质量，然后将液体全部倒入量筒测体积，测出的密度值会____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

2.【重要】用天平和量筒测小石块密度，若先用量筒和水测体积，再将石块从水中取出擦干后测质量，则测出的密度会____。

3.【中考对接】（投影2023年某地中考题节选）某同学测液体密度，他的操作顺序是：①测空杯质量；②测杯和液体总质量；③将杯内液体倒入量筒测体积。请问他测出的密度值____，理由是____。

五、板书设计（结构化的知识呈现）

测量固体和液体的密度

一、原理：ρ=m/V（核心公式，统领全局）

二、测量固体的密度（以不规则石块为例）

1.器材：天平、量筒、水、细线、石块

2.步骤：

（1）测质量m（先测质量，防止沾水）【重要】

（2）测体积：V=V₂-V₁（排水法）【基础】

（3）计算：ρ=m/(V₂-V₁)

3.误差分析：先测体积后测质量→质量偏大→密度偏大

三、测量液体的密度（以盐水为例）

4.器材：天平、量筒、烧杯、盐水

5.步骤（差值法）：【高频考点】

（1）测总质量m₁

（2）倒部分入量筒，读体积V（不倒全，减少残留）

（3）测剩余总质量m₂

（4）计算：ρ=(m₁-m₂)/V

6.误差分析：先测空杯再全倒法→体积偏小→密度偏大

四、特殊测量【难点】

7.漂浮物体：助沉法/压入法

8.溶解物体：排沙法/饱和溶液法

六、作业布置与项目化学习延伸

1.【基础性作业】完成课本课后练习题，重点完成关于实验误差分析的题目。

2.【实践性作业】（跨学科融合）请利用家中的电子秤、水、茶杯等器材，尝试测量一个苹果的密度。（提示：苹果会漂浮，如何让它浸没？可以结合厨房里的物品，如牙签、盐等）

3.【拓展性项目】（小组合作）查阅资料，了解“密度计”的原理。尝试利用吸管、铁丝、刻度条自制一个简易密度计，并尝试用它测量家中食醋、料酒的密度，比较与标签标注的差异，形成一篇简短的科技小报告。

七、教学反思（预设与应对）

本节课的设计力图打破“照方抓药”式的实验