探究物質(zhì)的密度

王本勤

筆者從事初中物理教學(xué)多年，在這些年中目睹物理教材經(jīng)歷了兩次大的改動(dòng)。一次是1989年全市初中物理教材由老式的人教版改為華東版。此次改進(jìn)在教材和教法上更加注重趣味性、啟發(fā)性和學(xué)生的參與。在教學(xué)理念上有了較大的突破。近年來又有一次較大的改動(dòng)——在原來華東版的基礎(chǔ)上對(duì)教材重新編排，更加注重學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，更加關(guān)注學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展。毋庸置疑，這前后兩次的改革在理論上是成熟的，對(duì)培養(yǎng)人才是有積極作用的。但就整個(gè)教材某個(gè)問題的編寫來說，筆者還有某些自己的看法。下面僅就探究物質(zhì)的密度一節(jié)談?wù)勛约旱淖疽姟?/p>

物質(zhì)的密度是初中物理的重要概念，也是物質(zhì)的重要特性之一，可埋藏得較深，不容易被發(fā)現(xiàn)。因此，密度一節(jié)的教學(xué)成為初中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而本地前后使用的兩套華東版教材，用現(xiàn)代的理念來看，卻各有各的不足。

一、老華東版的不足

老教材中直接提出問題：什么是物質(zhì)的密度？然后從生活經(jīng)驗(yàn)入手，實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、比較單位體積鐵塊的質(zhì)量和單位體積木塊的質(zhì)量。并且課本中指出不同的物質(zhì)，單位體積的質(zhì)量不同，這是物質(zhì)的一個(gè)特性。僅僅從鐵塊和木塊單位體積的質(zhì)量不同來斷定這是物質(zhì)的一個(gè)特性，理由不夠充足。這種概念的建立過程帶有很大的強(qiáng)制性和突然性，不利于學(xué)生的知識(shí)構(gòu)建和民主思想的形成。

二、新華東版也不盡如人意

新版的華東教材在這一節(jié)首先提出物體的質(zhì)量和體積的關(guān)系，然后作了如下猜想：

1.鐵塊的質(zhì)量比木塊大，這是沒有疑問的。

2.一小塊鐵比一大塊木塊重？這顯然不對(duì)。

3.比較兩個(gè)物體的輕重不能只看材料，還要看體積大小。

顯然這三個(gè)猜測(cè)一個(gè)比一個(gè)全面、合理，但接下來的實(shí)驗(yàn)探究顯得那么蒼白無力（〈1〉提的問題是質(zhì)量和體積的關(guān)系，但測(cè)的是質(zhì)量和體積的比值，這個(gè)彎拐得大了，猛了?！?〉和老教材一樣取材少了，結(jié)論的普遍性令人質(zhì)疑），而結(jié)論：?jiǎn)挝惑w積木塊的質(zhì)量是一定的；單位體積鐵塊的質(zhì)量是一定的；單位體積的鐵塊和木塊的體積是不同的。

又和前面提出的問題不是那么吻合，有答非所問的感覺。走了老遠(yuǎn)的路，忙乎了半天，還沒講清楚質(zhì)量和體積到底有怎樣的關(guān)系，這是新教材在本節(jié)的一大敗筆。另外，新版教材要突出的是探究式學(xué)習(xí)方式，而本節(jié)的探究廣度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

近年來又聽了一些優(yōu)秀教師舉行的關(guān)于這一節(jié)的研討課，但在這一點(diǎn)上也沒能突破。新教材中滲透的新理念是讓學(xué)生從生活走向物理再服務(wù)于生活，或者換句話說是讓所有知識(shí)的形成事出有因，順其自然，水到渠成，以降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

鑒于以上原因，筆者認(rèn)為建立密度概念要解決三大問題：（1）密度的探究要有理由（事出有因）；（2）要體現(xiàn)出密度存在的客觀性和普遍性；（3）由于密度本身的難度，在此之前要有足夠的鋪墊。

三、談?wù)勛约旱脑O(shè)想

取一杯水和一杯酒精，都密封，讓學(xué)生來區(qū)別。

生：區(qū)別不出。

師：為什么？

生：看起來都一樣，都是無色透明的液體。

師：怎么才能區(qū)別開來呢？

生：打開蓋子聞一聞就知道了。

師：水和酒精既有共性也有個(gè)性。再取一木塊和一鐵塊，讓學(xué)生把他們鑒別出來，學(xué)生很快就鑒別出來了。

師：你是怎么區(qū)別的呢？

生：木塊黃色的，鐵塊銀白色的。

師：再取一鐵塊和鋁塊（兩者的形狀和大小都一樣）。

生：看不出來，都是銀白色的。

師：難道就沒有辦法了嗎？讓學(xué)生掂量掂量這兩塊金屬。

生：一塊重一塊輕。

師：不同物質(zhì)即使體積相同它們的質(zhì)量一般也不相等。例如，一盆棉花、一盆水、一盆砂石，它們的質(zhì)量肯定不一樣。這種認(rèn)識(shí)如何簡(jiǎn)單地、定量地表示出來——表示體積一樣時(shí)各自的質(zhì)量。

生：都取單位體積，測(cè)算出單位體積的質(zhì)量。

分組實(shí)驗(yàn)：分別測(cè)出單位體積的水、酒精、木塊、鐵塊、鋁塊五種物質(zhì)的質(zhì)量。共20組，組成五大組，每四個(gè)小組組成一個(gè)大組，測(cè)一種物質(zhì)，而每大組中的四個(gè)小組所取物質(zhì)的多少不等，帶有隨機(jī)性。教師巡視，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。

數(shù)據(jù)展示：水的單位體積的質(zhì)量在1左右；酒精的單位體積的質(zhì)量在0.8左右；木塊的單位體積的質(zhì)量在0.6左右；鐵塊和鋁塊的單位體積的質(zhì)量在7.9、2.7左右；

師：這樣的數(shù)據(jù)表明了怎樣的規(guī)律？

生：同種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量相同，不同種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量不同。

師：對(duì)。不同的物質(zhì)有各自的特性，如顏色不同、氣味不同等，能否認(rèn)為單位體積的質(zhì)量也是物質(zhì)的特性呢？

生：當(dāng)然可以。

師：這種特性反應(yīng)的是物質(zhì)的密實(shí)程度，物質(zhì)長(zhǎng)得密實(shí)的，這一特性就表現(xiàn)得大；反之就表現(xiàn)得小。那么給這種特性起個(gè)名字叫“密度”，好吧。誰給密度下個(gè)定義？

學(xué)生回答互相補(bǔ)充，教師總結(jié)。

師：根據(jù)定義能寫出表達(dá)式嗎？

生：密度=質(zhì)量/體積

師：物理學(xué)規(guī)定：用ρ表示密度，m表示質(zhì)量，v表示體積。所以密度的代數(shù)式為ρ=m/v。

在我們的測(cè)量中，質(zhì)量的單位是克，體積的單位是立方厘米，那么密度的單位是什么呢？

生：克/立方厘米。

師：如果都用國(guó)際單位，那么密度的單位又是什么？?jī)烧咧g有怎樣的關(guān)系？請(qǐng)同學(xué)們找一找。

生計(jì)算。

師：我們的前輩們已經(jīng)測(cè)出了很多物質(zhì)的密度，請(qǐng)同學(xué)們看書上的密度表，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生閱讀密度表。

師：可見每種物質(zhì)都有自己的密度，正因?yàn)槿绱?，才認(rèn)為密度是物質(zhì)的特性之一。如何鑒別剛才體積相同的鐵塊和鋁塊呢？

生：測(cè)密度。

綜合上述的探究過程，筆者認(rèn)為有以下幾點(diǎn)是原教材沒能達(dá)到的：

1.從物質(zhì)的淺表特性入手，起點(diǎn)低，學(xué)生便于上路。

2.為了鑒別物質(zhì)而探究，理由合理充足，從而創(chuàng)造了一種新的鑒別物質(zhì)的方法。

編輯 張珍珍endprint