以游戲?yàn)檩d體的《物質(zhì)的密度》教學(xué)設(shè)計(jì)

袁雷臻

1 教材分析

本節(jié)課選自教科版初中物理八年級(jí)上冊第六章第二節(jié).密度是初中物理的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn).繼上節(jié)課學(xué)習(xí)了質(zhì)量之后，密度是又一個(gè)非常重要的物理量.本節(jié)課為接下來學(xué)習(xí)《測量密度》做好準(zhǔn)備，也為今后學(xué)習(xí)壓強(qiáng)、浮力等內(nèi)容奠定基礎(chǔ).因此本節(jié)課起到了很好的承上啟下的作用.

教材主要通過實(shí)驗(yàn)探究體積為1cm3的各種物體的質(zhì)量關(guān)系，以此引出密度的概念.在此過程中，也向?qū)W生呈現(xiàn)了一種研究物理的科學(xué)方法——比值定義法.另外，教材也提到了密度的應(yīng)用，很好地契合了新課標(biāo)的基本理念——從生活走向物理，從物理走向生活.

2 學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了體積和質(zhì)量的概念及其單位，且已積累了不少與密度有關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，例如學(xué)生覺得密度大的物體要比密度小的物體重.另外，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)使用托盤天平.經(jīng)過一段時(shí)間對物理的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了一定的科學(xué)探究能力.

初二學(xué)生的邏輯思維仍不占主導(dǎo)地位.這個(gè)年齡段的學(xué)生具有很強(qiáng)的好奇心和求知欲，但是在科學(xué)探究時(shí)更容易關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而忽略現(xiàn)象本質(zhì).然而密度是比較抽象、難懂的概念，且它是學(xué)生從未接觸過的，與學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生較大的沖突.

3 教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識(shí)與技能

理解密度的概念及其物理意義；理解密度的公式和單位，會(huì)使用公式進(jìn)行計(jì)算；知道密度是物質(zhì)的一種特性，可用來鑒定物質(zhì)；解釋生產(chǎn)生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象.

3.2 過程與方法

通過經(jīng)歷密度概念的建立過程，學(xué)會(huì)運(yùn)用比值定義法研究物理問題；通過參與游戲和科學(xué)探究活動(dòng)，發(fā)展科學(xué)探究能力.

3.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過了解密度在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，感受物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系；通過參與游戲和科學(xué)探究活動(dòng)，體驗(yàn)解決物理問題時(shí)的喜悅.

4 教學(xué)重點(diǎn)

理解密度的概念及其物理意義；理解密度的公式，會(huì)使用公式進(jìn)行計(jì)算.

5 教學(xué)難點(diǎn)

理解密度概念及其物理意義；知道密度是物質(zhì)的一種特性，可用來鑒別材料.

6 教學(xué)材料

自制教具：8個(gè)“黑瓶子”.

實(shí)驗(yàn)器材：水，量筒，托盤天平，砝碼.

教學(xué)媒介：PPT、視頻、圖片.

7 教學(xué)過程

7.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

師：同學(xué)們，今天老師要講一個(gè)故事.從前，有一個(gè)國王交給金匠一塊黃金并命令他打造一頂王冠.過了好長時(shí)間，王冠終于做好了.可是國王感覺王冠輕了，便用秤來稱王冠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它的質(zhì)量和金塊的質(zhì)量是一樣的.

師：同學(xué)們，有沒有什么好辦法來鑒別王冠的真假呢？

生：把王冠熔化后看看里面的材質(zhì)；比較它們的體積是否一樣等.

師：有同學(xué)說可以比較王冠和金塊的體積.但是，王冠是不規(guī)則的，怎么測量它的體積呢？

學(xué)生思考問題.

師：一開始，阿基米德也不知道該怎么辦.終于有一天，他在澡盆里找到了靈感.他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他坐進(jìn)放滿水的澡盆的時(shí)候，水會(huì)嘩嘩地往外溢出.說到這兒，大家覺得阿基米德會(huì)怎樣鑒定王冠嗎？

生：將王冠和同質(zhì)量的金塊放入裝滿水的水槽里，收集它們溢出的水并測量其體積，再比較體積的大小.

師：什么情況下王冠是真的？什么情況下又是假的呢？

生：如果它們溢出水的體積相同，說明王冠是真金做的.如果它們溢出水的體積不相同，說明王冠是假的.

師：非常棒.故事的最后，阿基米德用了跟大家相同的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，王冠溢出的水的體積要大于金塊的.因此這頂王冠是真是假呢？

生：假的.

師：不知道，這個(gè)故事對大家有沒有什么啟發(fā)？

生：相同質(zhì)量的不同物質(zhì)的體積不同.

師：其實(shí)，這與我們今天所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有關(guān).

設(shè)計(jì)意圖 以物理學(xué)史引入新課，使學(xué)生經(jīng)歷與阿基米德相似的探究過程，把握物理學(xué)的本質(zhì).另外，這個(gè)故事使學(xué)生獲得“相同質(zhì)量的不同物質(zhì)的體積不同”的結(jié)論，起到了鋪墊的作用.

7.2 趣味游戲，新課教學(xué)

7.2.1 游戲環(huán)節(jié)

師：接下來，進(jìn)入游戲環(huán)節(jié).現(xiàn)在有兩個(gè)瓶子（1號(hào)和2號(hào)），它們的體積相同（圖1），但是里面裝的東西可不同.其中一瓶裝了沙土，還有一瓶裝了塑料泡沫.現(xiàn)在請同學(xué)們在不打開瓶子的前提下，猜猜這兩個(gè)瓶子里裝的是什么？

師：誰愿意上臺(tái)來親自鑒別一下這兩個(gè)瓶子？請這位同學(xué)告訴大家，你的猜想是什么，并說明理由.

生：1號(hào)瓶子裝的是沙土，2號(hào)裝的是塑料泡沫.因?yàn)?號(hào)瓶子明顯比2號(hào)瓶子重.

師：現(xiàn)在，我們就來驗(yàn)證一下，看看大家的猜想對不對.

教師將瓶子口的封條扯去，展示瓶子所裝的材料.

生：猜對了.（仔細(xì)觀察）

師：真棒.接下來游戲繼續(xù)，還是體積相同的兩個(gè)瓶子（3號(hào)和4號(hào)），但是這次瓶子里裝的東西變了，一個(gè)瓶子里裝的是面粉，另一個(gè)裝的是蠟塊（圖2）.請大家猜猜哪個(gè)裝的是面粉，哪個(gè)裝的又是蠟塊呢？

生1：3號(hào)瓶子裝的是蠟塊，4號(hào)裝的是面粉，因?yàn)楦杏X3號(hào)瓶子比4號(hào)瓶子重.

生2：3號(hào)瓶子裝的面粉，4號(hào)裝的是蠟塊，因?yàn)楦杏X3號(hào)瓶子比瓶子4號(hào)重.

師：由于時(shí)間關(guān)系，不是所有的同學(xué)都有機(jī)會(huì)上臺(tái)來感受瓶子的質(zhì)量，所以我們借助事先調(diào)好零的天平，讓所有的同學(xué)都看的清楚.

教師將3號(hào)瓶子和4號(hào)瓶子分別放在托盤天平的左右兩端.

師：請問大家看到了什么？說明了什么？

生：天平左端下沉了.說明瓶子3號(hào)更重.

師：看來，相同體積的不同物質(zhì)，它們的質(zhì)量可能是不同的.

師：現(xiàn)在問題的關(guān)鍵是，在體積相同的情況下，質(zhì)量大的那一個(gè)到底是面粉，還是蠟塊呢？那么接下來就是見證奇跡的時(shí)刻，看看大家猜的對不對.

教師將瓶子口的封條扯去，展示瓶子所裝的材料.

生：3號(hào)瓶子裝的是蠟塊，4號(hào)瓶子裝的是面粉.（仔細(xì)觀察）

師：這說明了什么？在體積相同的情況下，哪個(gè)更重??？

生：蠟塊的質(zhì)量要大于相同體積的面粉的質(zhì)量.

設(shè)計(jì)意圖 游戲式教學(xué)可以加強(qiáng)師生互動(dòng)，活躍課堂氣氛，不僅促進(jìn)了學(xué)生對知識(shí)的掌握，還能激發(fā)學(xué)習(xí)物理的熱情，體現(xiàn)了“寓教于樂”的思想.另外，這個(gè)游戲分設(shè)兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生調(diào)動(dòng)生活經(jīng)驗(yàn)來解決問題，有利于他們在接下來的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，同化新知；第二個(gè)環(huán)節(jié)使學(xué)生獲得“相同體積的不同物質(zhì)的質(zhì)量不同”以及“蠟塊的質(zhì)量要大于相同體積的面粉的質(zhì)量”兩個(gè)結(jié)論，為之后的探究活動(dòng)奠定基礎(chǔ).

7.2.2 小組合作探究

師：接下來，游戲任務(wù)升級(jí)了.請同學(xué)們四人為一小組，完成這個(gè)任務(wù).每個(gè)小組的桌子上都有兩個(gè)瓶子（5號(hào)和6號(hào)），兩個(gè)空瓶子（7號(hào)和8號(hào)），以及水、量筒、砝碼和托盤天平.另外，5號(hào)瓶子和7號(hào)瓶子的體積相同，6號(hào)瓶子和8號(hào)瓶子的體積相同（圖3）.已知其中一個(gè)瓶子里裝的是面粉，另一個(gè)裝的是蠟塊.請大家猜猜5號(hào)瓶子和6號(hào)瓶子里裝的是什么？

學(xué)生進(jìn)行小組合作探究（10min）.

師：有哪位同學(xué)愿意先來分享你們小組的實(shí)驗(yàn)方案呢？

生：第一步，用托盤天平測出四個(gè)瓶子的質(zhì)量，分別記作m5，m6，m7和m8.接著，計(jì)算質(zhì)量差值m5-m7和m6-m8，分別代表了5號(hào)瓶子和6號(hào)瓶子所裝材料的質(zhì)量；

第二步，在5號(hào)瓶子里注滿水，再將水倒入量筒里，測量其容積（V5）.同理，測得6號(hào)瓶子的容積（V6）；

第三步，計(jì)算質(zhì)量差值和體積的比值，再進(jìn)行比較.比值大的是蠟塊，比值小的是面粉.

師：這位同學(xué)的方案非常好.但是，老師有一個(gè)疑問，你們是怎么想到利用質(zhì)量與體積的比值來鑒別

的呢？

生：受到第一個(gè)游戲的啟發(fā)，我們想到把V5和V6變成相同的大小，都轉(zhuǎn)化為單位1，則相應(yīng)的質(zhì)量也應(yīng)該分別除以自身的體積，這樣就可以直接比較它們新的質(zhì)量的大小了.

設(shè)計(jì)意圖 在游戲的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出探究性問題，鼓勵(lì)學(xué)生加以思考并進(jìn)行探究.探究過程不僅使學(xué)生獲得知識(shí)與技能，還促使學(xué)生的分析思維、創(chuàng)新思維與問題解決能力得到發(fā)展.

7.2.3 新知教學(xué)

師：其實(shí)，在物理學(xué)中，物體質(zhì)量與體積的比叫做組成物體的這種物質(zhì)的密度.

教師介紹密度的公式（ρ=mV），密度的國際單位（kg/m3）以及常用單位（g/cm3）.

學(xué)生學(xué)習(xí)思考.

設(shè)計(jì)意圖 層層深入，環(huán)環(huán)相扣.學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以通過比較單位體積下的質(zhì)量大小來鑒別材料，由此引出密度的概念和公式，同時(shí)滲透了比值定義法，以此突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn).

7.3 活學(xué)活用，生活實(shí)例

師：我們都知道，研究物理的一個(gè)重要原因就是物理可為人類解決生產(chǎn)生活中的問題.那么密度在我們生活中有哪些應(yīng)用呢？我們就來一起了解一下.

7.3.1 鑒別材料

師：我們先來看看密度的第一個(gè)應(yīng)用.密度是物質(zhì)的一種特性，每種物質(zhì)都有一定的密度.因此我們可以通過計(jì)算密度來鑒別材料.

教師用PPT展示常見物質(zhì)的密度表.

學(xué)生了解一些常見的固體、氣體和液體的密度.

師：現(xiàn)在請同學(xué)們測量5號(hào)瓶子和6號(hào)瓶子所裝材料的密度，并鑒別瓶中所裝的材料.

學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用公式計(jì)算密度.結(jié)合常見物質(zhì)的密度表，鑒別物質(zhì).

師：現(xiàn)在大家可揭開瓶子上的封條，看看你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論對不對.

生：對.（揭開封條）

7.3.2 走馬燈

師：古時(shí)候，人們都喜歡觀賞走馬燈.現(xiàn)在就請同學(xué)們欣賞一下老師制作的簡易走馬燈.

教師播放視頻.

師：大家觀察到了什么現(xiàn)象？原因又是什么？

生：走馬燈轉(zhuǎn)了起來.（觀察現(xiàn)象，思考原因）

師：這是因?yàn)榭諝馐軣岷篌w積膨脹，密度減小，小于上方空氣的密度，于是熱空氣往上流動(dòng)，推動(dòng)了走馬燈.

7.3.3 機(jī)械材料

師：在拍攝電視劇時(shí)，為什么倒塌的房子沒有對演員造成傷害呢？

教師展示圖片.

生：因?yàn)檫@些房子不是真的房子，材料不一樣.

師：對.這些道具房子的密度要遠(yuǎn)小于真實(shí)房子的密度.

師：生活中除了劇組道具外，還有航空制造業(yè)也用到了密度的知識(shí).大家想想，如果要制造一架飛機(jī)，可以使用怎么樣的材料呢？

教師展示圖片.

生：密度小的.

設(shè)計(jì)意圖 加強(qiáng)了物理學(xué)與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí).“鑒別材料”這一環(huán)節(jié)為之前小組探究活動(dòng)的延續(xù).在系統(tǒng)學(xué)習(xí)了本節(jié)課的新知后，學(xué)生活學(xué)活用，使用密度公式進(jìn)行計(jì)算，再鑒別材料，以此突破教學(xué)重難點(diǎn).

7.4 課堂總結(jié)，知識(shí)梳理

師：同學(xué)們，現(xiàn)在讓我們一起來回顧今天學(xué)過的知識(shí).

學(xué)生回顧知識(shí).

教師展示思維導(dǎo)圖（圖5）.

設(shè)計(jì)意圖 這一環(huán)節(jié)幫助學(xué)生梳理知識(shí)，有利于學(xué)生構(gòu)建清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò).

8 作業(yè)布置，鞏固提升

8.1 必做作業(yè)

完成課后習(xí)題；完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

8.2 選做作業(yè)

制作一個(gè)美觀、富有創(chuàng)意的走馬燈；寫一篇小論文，關(guān)于密度在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，字?jǐn)?shù)不限.