從枯燥概念到情趣物理——用分子的觀點(diǎn)淺析密度

劉海清

(廣州增城市新塘鎮(zhèn)大敦中學(xué),廣東 增城 511300)

如何讓學(xué)生愛上一門學(xué)科,并學(xué)好它,關(guān)鍵在于對(duì)該門學(xué)科的興趣.興趣的激發(fā)、興趣的培養(yǎng)成了每位教師、每節(jié)課最有效教學(xué)的前提.物理教學(xué)中的概念教學(xué),嚴(yán)謹(jǐn)慎密的邏輯往往使得概念枯燥乏味,興趣難存.教師要避免硬性生成概念,就要回到源頭——生活中去,讓生活開啟他的情感,喚醒他的潛能,啟迪他的心智.通過(guò)過(guò)程體驗(yàn)情趣,領(lǐng)悟和理解概念.

比如密度教學(xué),課本多年來(lái)都是這樣表述的:“不同物質(zhì)有不同特性,單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度.”其實(shí)這樣定義,學(xué)生并不會(huì)理解密度,只是硬生生地接受一個(gè)概念.有的學(xué)生在這里往往會(huì)問(wèn):為什么這個(gè)特性就叫密度,而不取名其他的名稱呢？他們根本不會(huì)和物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密程度聯(lián)系起來(lái),更不會(huì)理解這是用宏觀物理量反映物質(zhì)內(nèi)部的微觀差異.為了幫助學(xué)生理解密度,不妨用大家剛接觸過(guò)的分子觀點(diǎn),及生活中輕重感不同物體的分子間隙不同出發(fā),通過(guò)系列體驗(yàn),讓課堂活躍起來(lái),進(jìn)而在觀念上與物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密程度聯(lián)系起來(lái),理解密度,理解科學(xué)家下定義的方法.

具體的教學(xué)過(guò)程如下.

(1)呈現(xiàn)物質(zhì)的分子圖片(復(fù)習(xí)物質(zhì)的組成).

物質(zhì)的分子圖片如圖(1)、(2)所示.

圖1 黃金

圖2 木板

(2)再現(xiàn)上一節(jié)課的固、液、氣態(tài)物質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)圖,并讓學(xué)生看如圖3所示圖片后判斷:

圖3

甲圖是______,乙圖是________,丙圖是_______.

師:判斷它們的依據(jù)是什么？

生:分子間距.固態(tài)物質(zhì)分子間距最小,氣態(tài)最大,液態(tài)較大.

師:物質(zhì)內(nèi)部分子間距的不同,或結(jié)合的緊密程度不同,反映在宏觀物體上會(huì)有哪些差異呢？

(3)實(shí)驗(yàn).

①出示3個(gè)大小相同的正方體:泡沫,松木,砧板木,如圖4所示.

圖4

②用圖釘分別去扎,比較扎進(jìn)去的難易程度(女生扎泡沫,男生扎松木和砧木).

女生容易,男生困難.

師:它反映了什么問(wèn)題？

生:分子間隙的大小不同,或分子結(jié)合的緊密程度不同.泡沫間隙最大,砧木間隙最小,松木次之.

③讓學(xué)生用手分別去拿這3個(gè)物體,感受輕重如何？(同學(xué)中傳遞)

師:感受是否一樣？

生:不一樣.泡沫最輕,砧木最重,松木次之.

④讓學(xué)生用天平分別去稱它們的質(zhì)量,比較質(zhì)量關(guān)系.

師:物質(zhì)內(nèi)部分子間距,結(jié)合的緊密程度與質(zhì)量有何關(guān)系？

生:體積相同時(shí),分子間隙大的質(zhì)量小,間隙小的質(zhì)量大.

師:反之,質(zhì)量相同時(shí),分子間隙大小不同,或結(jié)合的緊密程度不同,體積會(huì)怎樣？

生:質(zhì)量相同時(shí),分子間隙大的體積大,間隙小的體積小.

師:生活中能找到這樣的事例嗎？

生:棉花,海綿,泡沫,鐵塊,銅塊等.

師:單位體積的質(zhì)量不同,或單位質(zhì)量的體積不同反映的是什么？

(4)結(jié)論.物質(zhì)是由分子(原子)組成的;不同的物質(zhì),分子(原子)組成不同,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,結(jié)合的緊密程度不同,表現(xiàn)在宏觀上為單位體積的質(zhì)量或單位質(zhì)量的體積不同,即我們平常所說(shuō)的輕重感不同.其實(shí)就是物質(zhì)內(nèi)部的密度不同.通常,我們就用單位體積的質(zhì)量的大小來(lái)表示物質(zhì)內(nèi)部密度的大小,用易測(cè)量的物理量來(lái)反映看不見的微觀結(jié)構(gòu)……

(5)討論.

①密度與質(zhì)量及體積的關(guān)系.

實(shí)驗(yàn)A:取出兩塊形狀,體積大小及質(zhì)量均不同的同一材料的木塊,學(xué)生上臺(tái)用圖釘分別來(lái)扎兩木塊,之后談感受.(緊密程度或密度是否發(fā)生了變化)

結(jié)論:密度是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種反映,物質(zhì)一定,結(jié)構(gòu)一定,即密度一定,不隨形狀,體積及質(zhì)量的變化而變化.固體是這樣,液體和氣體也是這樣,密度是物質(zhì)的一種屬性.

實(shí)驗(yàn)B:用刻度尺分別量出它們的長(zhǎng),算出大塊的體積是小塊體積的幾倍(寬和厚相同),然后用天平分別測(cè)出質(zhì)量,比較質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系.

結(jié)論:對(duì)確定的物質(zhì),它的質(zhì)量跟它的體積成正比.

②密度與物態(tài)變化的關(guān)系.

重現(xiàn)固、液、氣態(tài)分子結(jié)構(gòu)圖,雖然物質(zhì)還是這種物質(zhì),但當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),密度是否不變,若變化又呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律？

生:變化,ρ固＞ρ液＞ρ氣.

師:所有的物質(zhì)都遵從這種規(guī)律？

師:請(qǐng)大家打開課本看密度表.了解ρ水＝1.0×103kg/m3,ρ冰＝0.9×103kg/m3.水在0～4℃之間具有反?，F(xiàn)象.

③密度與壓強(qiáng)的關(guān)系.

重現(xiàn)固、液、氣態(tài)分子結(jié)構(gòu)圖.若對(duì)圖中的固、液、氣態(tài)分子加壓或減壓,則分子間距、分子結(jié)構(gòu)有沒有變化？有怎樣的變化？密度如何變化？

生:分子間距減小或加大,密度增大或減小.

思考:家里的煤氣罐或醫(yī)院里的氧氣瓶,用了一段時(shí)間后,里面的密度改變了沒有,怎樣改變的？籃球,自行車胎給它打氣,它的密度改變了沒有,怎樣改變？