初中科學(xué)中“物質(zhì)的密度”一課教學(xué)例談

姚帥

【中圖分類號(hào)】G632【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2018）24-0068-01

測(cè)量物質(zhì)的密度是《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求掌握的實(shí)驗(yàn)，是各地調(diào)研考試和中考常考的重點(diǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是學(xué)會(huì)用量筒測(cè)量液體和不規(guī)則固體體積，用天平測(cè)質(zhì)量的方法，從而測(cè)出液體和固體的密度。

一、靈活使用量筒

測(cè)量密度用到了兩個(gè)重要器材：天平和量筒。天平的使用在學(xué)習(xí)質(zhì)最的測(cè)量時(shí)應(yīng)掌握，這里是鞏固，而量筒的使用對(duì)于同學(xué)們來(lái)說(shuō)是新的技能要求。量筒的作用，一是直接測(cè)液體的體積，二是間接測(cè)固體的體積（測(cè)規(guī)則固體體積還可借助刻度尺）。

例1：要想準(zhǔn)確量出密度為0.8x103kg/m3、質(zhì)量為100g的酒精，下面有四種規(guī)格的量筒可供選用，應(yīng)該選用的量筒是（前面數(shù)值為量程，后面數(shù)值為分度值）：

A.50ml、Iml B.200ml、2ml C.250m1，5ml D.100rnl，10ml

解析：由密度公式p=mv變形得V=mP=100g0.8g/cm3=125ml。由此可知，A.D量筒的量程太小，無(wú)法測(cè)量。B.C量筒的量程都滿足要求，但B量筒的分度值較小，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，選B。

點(diǎn)評(píng)：量筒的使用方法主要有：放在水平臺(tái)上；讀數(shù)時(shí)，視線要與液面相平；與許多測(cè)量?jī)x器（如電流表、電壓表、天平等）一樣，它也有最大測(cè)量值（量程）和分度值，有時(shí)我們需要根據(jù)測(cè)量精度的要求和被測(cè)物體的大小來(lái)選擇量筒的大小和分度值。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟

考查實(shí)驗(yàn)步驟的方式一般有：判斷方案或步驟的合理性；排列順序；自己設(shè)計(jì)方案等。

1.測(cè)液體的密度。

例2：學(xué)習(xí)了密度的知識(shí)后，同學(xué)們準(zhǔn)備測(cè)量食用油的密度。他們選取的實(shí)驗(yàn)器材有：食用油、量筒、天平（帶砝碼）、燒杯。小新和小楊同學(xué)分別設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)?jiān)诜桨钢械目瞻滋幪羁眨?/p>

方案一：（1）用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)出空燒杯的質(zhì)量m；（2）向燒杯中倒入一些食用油，測(cè)出它們的總質(zhì)量m2，則這些食用油的質(zhì)量為；（3）再將燒杯中的食用油倒入量筒中，測(cè)出食用油的體積y（4）計(jì)算出食用油的密度p。

方案二：（1）將天平置于水平臺(tái)后，立即調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁平衡；（2）用天平測(cè)出裝有適量食用油的燒杯的總質(zhì)量m1；（3）將燒杯中的一部分食用油倒入量筒中，記錄量筒中食用油的體積V；（4）測(cè)出燒杯及剩下食用油的總質(zhì)量m2；（5）計(jì)算出食用油的密度p=。

（一）請(qǐng)分別找出兩種方案中的不足之處；

（二）你準(zhǔn)備選擇方案來(lái)做實(shí)驗(yàn)；為順利完成該實(shí)驗(yàn)，該方案中不足之處應(yīng)改為：。

解析方案一：（2）m2-m1；方案二：（5）（m2m1）/v。方案一的不足之處：第（3）步中，燒杯中的食用油倒入量筒時(shí)，會(huì)有一部分油倒不干凈，測(cè)量出的食用油體積偏?。ㄊ姑芏戎灯螅瑫?huì)加大實(shí)驗(yàn)誤差。方案二的不足之處：第（1）步中的調(diào)節(jié)平衡螺母前，沒(méi)有將游碼調(diào)至零刻線處。

選擇方案：若選方案一，則應(yīng)在第（4）步前加一步，測(cè)燒杯及沒(méi)有倒完的食用油的總質(zhì)量；若選方案二，則應(yīng)將第（1）步改為天平置于水平臺(tái)后，將游碼先調(diào)至零刻線位置，再調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁平衡。

兩種方案改進(jìn)后再對(duì)比分析：方案一的第（1）步顯得多余，但不會(huì)增大誤差；方案二是測(cè)量液體密度的常規(guī)步驟，有的同學(xué)會(huì)有疑問(wèn)，燒杯壁上也沾油??？這里同學(xué)們要注意研究對(duì)象實(shí)際上是倒入量筒中的那部分油，燒杯壁上沾的油對(duì)實(shí)驗(yàn)是沒(méi)有影響的。

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查科學(xué)探究中的“評(píng)估與交流”，還考查了“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”的能力，要求同學(xué)們通過(guò)平時(shí)的探究活動(dòng)，養(yǎng)成仔細(xì)觀察、認(rèn)真操作的習(xí)慣，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)探究能力。

2.測(cè)固體的密度。

例3：為了測(cè)量鐵塊密度，小明是按下列實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行的，正確的順序是。

A.在量筒內(nèi)盛適量的水，記下水的體積V1

B.用天平測(cè)量鐵塊的質(zhì)量m

C.列式計(jì)算，整理儀器

D.再把鐵塊浸沒(méi)入水中，記下此時(shí)水在量筒中的刻度V2

解析：上述步驟中，測(cè)鐵塊的質(zhì)量只有一步，重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注測(cè)質(zhì)量和測(cè)體積的順序，以盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。A.D兩步是利用求差法求出鐵塊的體積，關(guān)鍵在于測(cè)量鐵塊質(zhì)量是在鐵塊放入量筒之前還是之后。如果先測(cè)體積后測(cè)質(zhì)量，鐵塊上會(huì)沾有少量水，測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)偏大，求得的密度會(huì)比實(shí)際偏大，誤差較大，所以，應(yīng)先測(cè)質(zhì)量后再浸入水中。故最佳順序是：B.A.D .C（填A(yù)＼＼B.D＼＼C不錯(cuò)，但從步驟的合理性來(lái)說(shuō)，前者更好）。

三、引導(dǎo)診斷“密度與生活”的錯(cuò)解

例4：如圖電熱水壺在設(shè)計(jì)構(gòu)造中運(yùn)用了許許多多的物理知識(shí)，你認(rèn)為發(fā)熱管應(yīng)安裝在什么位置？請(qǐng)說(shuō)明這樣設(shè)計(jì)的好處。

錯(cuò)解及出錯(cuò)原因

錯(cuò)解：中部；這樣能使整個(gè)水壺的水受熱。沒(méi)有弄清“水的體積會(huì)受熱膨脹，密度減小而上升”的道理，想當(dāng)然地回答是出錯(cuò)的原因。

解析：水壺底部的水受熱后體積膨脹變大，根據(jù)密度公式ρ=m/v可知，在質(zhì)量不變時(shí)，底部水的密度變小，受到的浮力大于自身策略而上升，周圍的冷水由于密度大會(huì)流到下面來(lái)填補(bǔ)。這樣形成了熱水不斷上升，冷水不斷下沉填補(bǔ)的情形，直到整壺水沸騰為止。如果發(fā)熱管裝在中部或上部，將只有發(fā)熱管上方的水參與循環(huán)，下方的水不會(huì)沸騰。故正確答案為：下部；這樣能使整壺水受熱沸騰。

點(diǎn)評(píng)：分析身邊常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，找出其形成的原因，這樣試題中考必考。透徹理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)，是解答這一類型題的關(guān)鍵。