初中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)——以“用彈簧測力計(jì)制作密度計(jì)”為例

(南京師范大學(xué)附屬中學(xué)江寧分校,江蘇 南京 211102)

1 教學(xué)分析

1.1 教材分析

圖1

1.2 學(xué)情分析

在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)：測量液體密度的方法遠(yuǎn)不止以上兩種，對(duì)于各種各樣的測量方法，學(xué)生往往力不從心，特別是將測量液體密度與浮力融合在一起的方案，更是學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)。

學(xué)生除了必須掌握彈簧測力計(jì)的基本測量外，還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展和延伸，利用彈簧測力計(jì)制作密度計(jì)，通過該綜合實(shí)踐活動(dòng)讓學(xué)生親歷探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。

2 實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測力計(jì)、100mL量筒、重物、棉線、適量水和待測液體。

學(xué)生兩人一組，圍繞彈簧測力計(jì)，自選器材，開展“測量液體密度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽”。通過小組展示、討論與評(píng)價(jià)，最終兩種方案得到大家的一致認(rèn)可。

實(shí)驗(yàn)方案一如圖2所示。

圖2

(1) 實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測力計(jì)、100mL量筒。

(3) 實(shí)驗(yàn)步驟：① 測出量筒所受重力F1=0.22N；② 在量筒中注入60mL的水或其他液體；③ 測出量筒和液體所受重力F2。

(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理如表1所示。

表1

實(shí)驗(yàn)方案二如圖3所示。

圖3

(1) 實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測力計(jì)、重物、水、待測液體。

(3) 實(shí)驗(yàn)步驟：① 測出重物所受重力G；② 在細(xì)線一端系住重物，將另一端掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上，將重物浸沒在水中，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1=0.25N；③ 將重物浸沒在待測液體中，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F2。

(4) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理見表2。

表2

4 刻度盤改造和檢驗(yàn)

由表1、表2中數(shù)據(jù)可以看出，兩種方案彈簧測力計(jì)示數(shù)F2與液體密度都有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)這一特點(diǎn)可對(duì)彈簧測力計(jì)的刻度盤進(jìn)行改造，將彈簧測力計(jì)改裝成密度計(jì)(圖4)。

圖4

利用自制密度計(jì)分別測量酒精和鹽水的密度，并與液體密度計(jì)的測量值進(jìn)行比較，以校驗(yàn)刻度。

3 總結(jié)與拓展

學(xué)生在活動(dòng)中用彈簧測力計(jì)改裝的密度計(jì)具有以下特點(diǎn)：

(1) 液體密度計(jì)的刻度分布一般是不均勻的，但我們用彈簧測力計(jì)制作的密度計(jì)的刻度是均勻分布的。

(2) 利用以上兩種方案測量液體密度的范圍較大，既可以測量密度比水大的，也可以測量密度比水小的。

在活動(dòng)的交流、評(píng)價(jià)階段，學(xué)生還提出了以下問題，為進(jìn)一步拓展提供課題：

(1) 如何使相鄰兩條刻度線間的距離大一些，以提高測量精度？

(2) 方案一中液體密度計(jì)的刻度與液體體積是否有關(guān)？

(3) 方案二中液體密度計(jì)的刻度與物體質(zhì)量是否有關(guān)？與物體體積是否有關(guān)？