密度測量實驗在初中物理教學(xué)中的有效應(yīng)用

黃少豐

摘? ?要：實驗在初中物理中是加深學(xué)生對知識進(jìn)行理解的有效途徑，密度測量實驗則是其中十分重要的一個探究性實驗，它要求學(xué)生能夠較為準(zhǔn)確的測量物體的質(zhì)量和體積，并在此基礎(chǔ)上計算出物體的密度，是物理學(xué)中比較常用的一種實驗方法。在實驗的進(jìn)行過程中尋找質(zhì)量和體積是一個關(guān)鍵點，它與學(xué)生所做的實驗步驟息息相關(guān)，教師在實驗進(jìn)行時應(yīng)當(dāng)提醒學(xué)生謹(jǐn)慎操作，讓學(xué)生將待測物理量測量結(jié)果盡可能的精確化，以保證最后的實驗測量結(jié)果較為正確。讓實驗?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的法寶則是良好的心態(tài)與踏實的基礎(chǔ)，因此，教師在實驗進(jìn)行前也應(yīng)當(dāng)緩解學(xué)生的壓力使學(xué)生能夠在放松的狀態(tài)下完成實驗。

關(guān)鍵詞：密度測量實驗;初中物理;固液對比;結(jié)合公式;掌握方法

教師在教授學(xué)生物理實驗的過程中，也應(yīng)當(dāng)時刻讓學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識的鞏固，使他們不僅能夠通過實驗加強(qiáng)自己的實踐能力，也能在實驗的過程中對自己所學(xué)的知識理解的更加深刻。除此之外，實驗也是物理課中較為活潑的一個過程，能夠很好的激起學(xué)生的物理興趣。因此，教師一定要認(rèn)真的對待實驗這項內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的物理興趣，讓學(xué)生從中獲益。本文將結(jié)合筆者自身多年的物理教學(xué)經(jīng)驗，對密度測量實驗在初中物理教學(xué)中的有效應(yīng)用進(jìn)行一番簡單的探討，希望能給廣大教師和學(xué)生帶來一定的幫助。

1? 固液對比，牢記密度大小

密度測量實驗中最基礎(chǔ)的步驟則是體積的測量，因此，學(xué)生一定要牢記所測物體及多種液體的密度，以便從多種液體中選出最合適的一種，從而對物體進(jìn)行準(zhǔn)確的體積測量。對于那些密度比水大的物體，學(xué)生可選用排水法來測量物體的體積，而對于那些密度比水小的物體，它們無法完全浸入水中，自然不能使用水這種液體來進(jìn)行測量。

例如，在石蠟塊的密度測量實驗時，基本的密度大小知識則會派上用場。因為石蠟塊的密度小于水的密度，因此，在進(jìn)行這個實驗時，學(xué)生在不能選用最常見的水液體來測量石蠟塊的體積，而應(yīng)當(dāng)另選其他比水密度小的液體或者使用細(xì)沙這種流動性較強(qiáng)的固體來進(jìn)行測量。假如沒有比石蠟塊密度小的液體，那就應(yīng)當(dāng)使用針壓法或者墜物法將石蠟塊浸入液體中，利用量筒前后體積差，從而測量出石蠟塊的體積。如果是測量液體的密度，而在測量液體的體積時，由于要用燒杯裝液體，為了避免殘留帶來的誤差，則要采取剩余差值法，即先在燒杯中裝入適量的待測液體，用調(diào)好的天平測量出燒杯和液體質(zhì)量然后把燒杯中的部分液體倒入量筒，讀取其體積，用天平測得燒杯中剩余液體和燒杯的總質(zhì)量，根據(jù)前后兩者的質(zhì)量差值求出其質(zhì)量，根據(jù)測出的體積與求出的質(zhì)量算出相關(guān)液體的密度。因此，牢記常用固體及液體的密度是十分重要的，否則一旦選取了不恰當(dāng)?shù)膶嶒灢牧夏蔷蜁?dǎo)致實驗的必然失敗，所以，教師一定要提醒學(xué)生牢記常用材料的密度。

2? ?結(jié)合公式，明確要素關(guān)系

公式可謂是密度測量實驗中的精華所在，因為，一旦沒有了公式，那種種通過測量所得出的數(shù)據(jù)也就沒了用武之地，物體的密度也就不可能計算出來了。所以，學(xué)生在進(jìn)行實驗的過程中，不應(yīng)當(dāng)盲目的去測量一些數(shù)據(jù)，而是應(yīng)當(dāng)先將公式掌握好，明確公式中各個要素的關(guān)系之后再進(jìn)行實驗的操作。這樣，學(xué)生不僅學(xué)會了實驗，還能從實驗中學(xué)一些探究問題的方法。

例如，在做小石塊的密度測量實驗時，密度公式的組成要素是物體的質(zhì)量和體積，通過公式學(xué)生便可明確密度的計算需要測量質(zhì)量和體積。如果只有天平，無量筒， 質(zhì)量測量沒有問題，那體積該怎么測量呢？這就讓學(xué)生進(jìn)行的實驗有了難度。引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)的知識來找答案，前面學(xué)過等效替代法，用水的體積代替石頭的體積。用天平測出石塊的質(zhì)量m1，玻璃瓶裝滿水測出質(zhì)量m2，將石塊放入瓶中，溢出水后，測出瓶、石塊及剩余水的質(zhì)量m3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知排開水的質(zhì)量m排=m1+m2-m3，再結(jié)合水的密度公式可求水的體積，石塊體積等效水的體積。或者用做標(biāo)記的辦法也可以，先在燒杯中裝入適量水，用天平測出杯和水的總質(zhì)量m1，然后用細(xì)線系住石塊浸沒水中，用記號筆標(biāo)出水面的位置，石塊取出，在燒杯中加水至記號處，用天平測出此時總質(zhì)量m2，可知加入水的質(zhì)量為m2-m1， 石塊體積等效水的體積亦可求。如果同樣情況下測液體密度呢？一樣的道理，用水來等效其體積，不要溢水，只要裝滿液體，然后倒干凈用水裝滿即等體積了。有學(xué)生會問了，那如果沒有天平，只有量筒那能測嗎？肯定可以了，如果是初二學(xué)生，可以待浮力章節(jié)學(xué)好了再回頭解答，留個懸念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如果是密度比水小的固體，量筒中裝有一定量的水體積記為V1，固體放到量筒內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，此時體積記為V2，據(jù)漂浮狀態(tài)重力與浮力相等，G=F浮。根據(jù)阿基德米德原理，浮力等于排開水的重力，利用水的密度和量筒刻度前后差值可知排開水的體積為V2-V1，求得固體的質(zhì)量m=ρ水（V2-V1），再用針壓法把固體恰好浸沒，記得此時量筒內(nèi)液面體積V3，這樣就可以求出固體的體積為V3-V1，然后結(jié)合密度公式就可以求了。如果是密度大于水的固體，這就復(fù)雜點了，再借助個木塊就可以了。量筒內(nèi)裝一定體積水記為V1，先讓木塊漂浮在量筒內(nèi)。記錄體積V2，然后固體放在木塊上，記錄體積V3，最后用細(xì)線系石頭放入量筒，記錄體積V4，同理求得固體的質(zhì)量m=ρ水（V3-V2），體積V= V4-V1，然后結(jié)合密度公式即可求。再者，若是液體密度該如何測？同理，再次借助水這個特殊液體，先找個密度比較小的固體放入裝有水的量筒漂浮，浮力等于重力，再把這個固體放入裝有待測液體的量筒漂浮，浮力還是等于重力，前后兩次浮力都等于固體重力，ρ水g（V2-V1）= ρ液g（V4-V3），即可以求液體密度。

總之，明確了要素關(guān)系后，那在接下來做實驗的過程中，學(xué)生便可有思想，有目標(biāo)的去一步一步的完成各項實驗步驟，從而得到質(zhì)量的記錄數(shù)據(jù)和體積的記錄數(shù)據(jù)。在這個過程中，公式則是其中最重要的支撐點，因為結(jié)合公式，學(xué)生才能夠游刃有余的將數(shù)據(jù)進(jìn)行一一測量，也正是因為公式，學(xué)生才能通過測量數(shù)據(jù)來計算出最終的結(jié)果。所以在實驗的進(jìn)行中，學(xué)生一定要結(jié)合公式，明確要素關(guān)系。

3? 掌握方法，加強(qiáng)物理實踐

物理的實驗方法有多種多樣，但實驗的方法步驟卻是可以總結(jié)歸納的。通過密度測量實驗的學(xué)習(xí)和總結(jié)，學(xué)生便可解決大多數(shù)需要通過測量和公式來計算最終結(jié)果的實驗。因此，密度測量實驗雖不是最重要最有用的實驗，但教師也應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生牢牢掌握方法，從而在之后的實驗中做到舉一反三，有效加強(qiáng)自己的物理實踐能力。

例如，還是在測量小石塊的實驗時，要對測量器材的準(zhǔn)備有一定的了解，天平、量筒、水、金屬塊、細(xì)繩都是不可缺少的。如果現(xiàn)在沒有了天平和量筒，給了你彈簧測力計，燒杯和水該怎么測呢？ 引導(dǎo)學(xué)生思考彈簧測力計可以解決什么問題，很明顯用細(xì)線系住石塊，用調(diào)整好的彈簧測力計測得石塊的重力G。然后用彈簧測力計懸掛著石頭，將石頭完全浸沒在盛有水的燒杯內(nèi)，記下此時示數(shù)F，根據(jù)彈簧稱的兩次讀數(shù)可以算出石塊所受的浮力等于G-F，再根據(jù)阿基米德原理即可以求出密度。那如果換成測液體密度又該怎么辦了呢？同樣的，在上面兩次懸掛的基礎(chǔ)上，用彈簧測力計懸掛著石頭，將石頭完全浸沒在被測液體中，即第三次懸掛，如下此時彈簧稱的讀數(shù)F2讀第二次懸掛時彈簧稱的讀數(shù)為F1，則根據(jù)F 浮1=G-F1=ρ水gV排和F 浮2=G-F2=ρ液gV排聯(lián)立起來解方程就可得出密度表達(dá)式。這些過程中，每一個步驟都是不可缺少的，中間的操作也必須保證嚴(yán)謹(jǐn)。在物理實驗中，提供給我們的器材是不一樣的，測量物體密度的步驟和方法也是不一樣的，但本質(zhì)是一樣的，學(xué)生可以通過牢記實驗原理來掌握此種類型實驗的實驗方法，從而使自己的物理實踐能力得到提高。

總而言之，物理實驗是物理教學(xué)內(nèi)容中能使學(xué)生獲益頗深的教學(xué)內(nèi)容。單從密度測量實驗中，學(xué)生便可學(xué)到質(zhì)量、體積的測量方法及其關(guān)鍵點和知識點的聯(lián)系，除此之外，學(xué)生還能掌握一些科學(xué)實驗的思維方法。因此，教師一定要嚴(yán)肅對待物理實驗，有目的性的挑選實驗器材來讓學(xué)生操作，讓學(xué)生在實驗中提升科學(xué)素養(yǎng)，鍛煉科學(xué)思維，奠定下良好的實驗知識基礎(chǔ)，為之后的高中學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。