論測量液體密度方法的探究

廣西欽州市第一中學(xué) 韋樹金

液體密度的測量是初中物理教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)，更是實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)難點(diǎn)，在進(jìn)行液體測量過程中有許多的復(fù)雜因素需要學(xué)生必須學(xué)會(huì)去分析，才能掌握正確的測量方法。液體密度的測量對學(xué)生應(yīng)用知識的能力要求高，在應(yīng)用理論來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)要學(xué)會(huì)分析和推理。探究測量液體密度的方法對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和提高其動(dòng)手能力有著非常大的幫助，對學(xué)生用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有積極的導(dǎo)向性，因此，在本節(jié)教學(xué)過程中要發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)性，引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)方案，對實(shí)驗(yàn)方案認(rèn)真分析、實(shí)踐，對每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟都進(jìn)行推理、驗(yàn)證，最后得到最科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。

根據(jù)測量密度的原理ρ=m/v可以知道，只要用天平測出液體質(zhì)量m和用量筒量出液體的體積v，然后代入表達(dá)式計(jì)算即可得到所測量的液體密度。粗看很簡單也很直接沒有太大的難度，實(shí)際上這里測量得出來的液體質(zhì)量和液體體積是很有講究的，它必須是液體的質(zhì)量和所測的體積是相對應(yīng)的、一致的，不少學(xué)生實(shí)驗(yàn)就是忽略了這一點(diǎn)。這其中有學(xué)生粗心的原因，但主要是學(xué)生對測量原理和測量方法理解不夠透徹有關(guān)，所以對液體密度測量方法進(jìn)行探究有助于幫助學(xué)生克服以上缺點(diǎn)，有助于學(xué)生形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。如以下學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究：

學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法一：測量水的密度

1.實(shí)驗(yàn)原理：ρ=m/v

2.實(shí)驗(yàn)步驟：

①學(xué)生測量空杯質(zhì)量為m1

②學(xué)生將水倒入空杯，測得杯和水總質(zhì)量為m2

③將水倒入量筒中，測出水的體積為v

④測得水密度為ρ=(m2-m1)/v

從實(shí)驗(yàn)步驟看似乎很合理，但無論學(xué)生如何精確讀數(shù)，均發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果都大于水的密度，這時(shí)就要求老師能很好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的分析，排除次要因素，抓住主要因素。這樣學(xué)生很快會(huì)發(fā)現(xiàn)造成測量結(jié)果偏大的原因主要是杯中還殘留了一小部分的水，因而倒入量筒內(nèi)水的體積讀數(shù)變小了，而水的質(zhì)量計(jì)算沒改變，所以測量的水密度變大了。實(shí)驗(yàn)分析要圍繞公式進(jìn)行，水質(zhì)量m變成了(m2-m1)，當(dāng)然它們是等量關(guān)系m＝(m2-m1)，但對應(yīng)的測量體積v是否一致呢？這個(gè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析討論，找到主要問題所在，造成測量密度變大是體積v變小的緣故，再運(yùn)用公式ρ=(m2-m1)/v來綜合分析，就可以找到解決的辦法。實(shí)驗(yàn)分析過程對學(xué)生來說很重要，因?yàn)閷W(xué)生在動(dòng)手過程中更容易開拓思維，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。所以老師要做好引導(dǎo)工作，那么如何引導(dǎo)改進(jìn)呢？

學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法二：測量水的密度

1.實(shí)驗(yàn)原理：ρ=m/v

2.實(shí)驗(yàn)步驟：

①測量杯和水的總質(zhì)量m1

②將水倒入量筒，測倒出水的體積v

③重新測量杯和剩余水的質(zhì)量m2

④測得水密度ρ=(m1-m2)/v

這個(gè)測量方法從教學(xué)實(shí)踐來看，很多同學(xué)都能想到，并能很好地測量出來，測量結(jié)果也比較合理。因?yàn)榈钩鰜淼乃|(zhì)量m＝(m1-m2)和倒入量筒中的水的體積是對應(yīng)的，只要學(xué)生掌握好讀數(shù)，測量的誤差就比較小，是一個(gè)合理的測量方法。那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)是否最佳呢？是否也有不足的地方，比如倒出來的水體積不好控制，造成讀水的體積誤差大，從而影響到測量結(jié)果；也可能是水質(zhì)量不好控制，造成水質(zhì)量讀數(shù)有誤差，這也會(huì)影響測量結(jié)果。如果此時(shí)能進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，學(xué)生想必會(huì)產(chǎn)生更大的興趣，從而能就質(zhì)量和體積進(jìn)行綜合的分析進(jìn)而找到更為合理的方法。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐和理論來分析，學(xué)生就明白了實(shí)驗(yàn)方法要科學(xué)，實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)要合理，即液體體積v要和它的質(zhì)量m（或m1-m2）對應(yīng)一致，要考慮相互間的量變關(guān)系。

學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法三：測量水的密度

1.實(shí)驗(yàn)原理：ρ=m/v

2.實(shí)驗(yàn)步驟：

①測空杯的質(zhì)量m1

②測量筒中原有水的體積v1

③將部分水倒入空杯中，測出杯和水的總質(zhì)量m2

④測量量筒中剩余水的體積v2

⑤測得水的密度ρ=(m2-m1)/(v1-v2)

這個(gè)測量方法對于部分學(xué)生來說是有一定困難的，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理雖然是一樣的，但表達(dá)式ρ=m/v變成了ρ=(m2-m1)/(v1-v2)，這個(gè)結(jié)果變得復(fù)雜了，它要求學(xué)生要具有一定的物理思維，能很好地運(yùn)用公式，學(xué)會(huì)量變的分析，從而控制物理量間的相互關(guān)系。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是值得肯定的，從實(shí)驗(yàn)操作來說：優(yōu)點(diǎn)是能更好地控制倒出水的體積v，便于體積讀數(shù)從而能很好地減少液體體積讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，因?yàn)榈钩鏊馁|(zhì)量(m2-m1)和量筒中水減少的體積(v1-v2)是對應(yīng)的，因而測量結(jié)果更準(zhǔn)確。從學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐來說：學(xué)生物理思維得到提升，能掌握更科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，提高了運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的能力，具備了創(chuàng)新的能力。所以說這個(gè)實(shí)驗(yàn)測量方法更為合理、更為科學(xué)。

事實(shí)上，不少的教師從教學(xué)的角度出發(fā)，對于測量液體密度的方法僅限于討論第一種錯(cuò)誤測量方法的探究，怕增大學(xué)生學(xué)習(xí)強(qiáng)度或壓力而沒有進(jìn)行拓展。其實(shí)應(yīng)當(dāng)放手讓學(xué)生去實(shí)驗(yàn)操作，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)踐中還有很多的錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)方法，這些方法對學(xué)生而言也是有益的，它會(huì)讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析、論證，從中獲得有益經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出更好的實(shí)驗(yàn)方法。同時(shí)你也會(huì)發(fā)現(xiàn)放手讓學(xué)生去實(shí)踐，學(xué)生的思維很開闊，想法大膽而富有創(chuàng)意，成功的實(shí)驗(yàn)是我們值得肯定和贊賞的。只有這樣，探究才能成為名副其實(shí)，才能讓我們的學(xué)生學(xué)有創(chuàng)新，掌握科學(xué)的探究方法。