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【物理素材】物之组成【十九】  

2015-01-05 09:34:43|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理素材】物之组成【十九】

  




 

 

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【物理素材】物之组成【十九】





课标要求





 课标要求



1.2.3 通过实验,理解密度。会测量固体和液体的密度。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。

 

1.2.4 了解人类关于物质属性的研究对日常生活和科技进步的影响。





课标解读
江苏丰县初级中学 刘庆贺





本条目涉及课程标准中一级主题“物质”中“物质的属性”的内容。“物质”是课程标准中科学内容的三大主题之一。本条目课程内容涉及认知性、技能性和体验性三个维度目标。具体说明如下:

 

“通过实验,理解密度”中的行为动词“理解”属于“理解”层次水平,初中物理中属于“理解”层次水平的只有四个知识点,这是其中之一,属于较高层次的要求。密度是在学习了质量之后引入的一个新的物理量,它在全章中起着承上启下的作用,并为以后学习压强和浮力等知识作铺垫。要通过实验探究同种物质的质量与体积的关系,让学生经历密度概念的建立过程。这是一个比较完整的探究活动,学生可以从中体会用控制变量的方法来研究物理量之间的关系,初步理解用比值定义物理量的方法。学生在实验活动中,还可以培养科学严谨的态度和实事求是的作风。在这个活动探究中,由图象找规律是重点和难点。通过分析图像,可以得到铝块的质量和体积成正比,进而在分析、比较的基础上,把实验结果推广到其他物质,使学生逐步认识到“同一物质的质量与它的体积成正比”。如果换用其他物质做实验会发现,物质不同,质量跟体积的比值一般不同。这样就可以引导学生意识到:质量跟体积的比值与物质的种类有关,它反映了物质的一种性质,通过比较质量跟体积的比值可以分辨不同的物质。物理学中就用密度来表示物质的这种性质。要让学生理解密度概念的确切含义,理解密度公式的适用条件以及它们在简单情况下的应用。要能认识物理概念和规律的不同表达形式(文字表达、数学表达、图形表达、表格表达和图像表达)。

 

“会测量固体和液体的密度”中的行为动词“会”属于独立操作层次水平。测量物质的密度是初中阶段的一个重要实验,对培养学生的实验能力有重要作用。在这个实验中,要求学生在前面学习质量、密度概念的基础上,进一步熟悉天平的使用,并学会量筒的使用方法。学会用量筒测量液体体积的方法,以及用量筒测量不规则形状固体体积的方法。知道如果要测量的不规则物体的体积过大或无法浸入现有量筒之内,可以利用“等效替代”法进行测量,规则形状固体物质的体积可以用刻度尺等测量工具来测量。学会利用物理公式间接地测定某个物理量的方法。在实验过程中规范操作步骤,培养严谨的科学态度。要能理解实验原理、注意实验仪器的选取和使用、实验步骤的设计、数据的采集、根据数据得出结果以及对实验结果从产生误差的角度进行评估,这些对学生实验能力的培养是十分重要的。

 

“能解释生活中一些与密度有关的物理现象”中的“能估测”属于技能性目标要求。要求学生在掌握密度概念及其测量的基础上,了解温度对密度的影响,通过实例分析,理解密度是物质的一种性质,并能运用密度知识鉴别物质种类,能解释生活中一些与密度有关的物理现象。知道自然界中风的形成原因是温度使冷热空气密度不同。了解冬天,自来水管容易冻裂,是因为水结成冰质量不变,而密度变小,体积变大。冬天,外界天寒地冻,而水中的生物安然无恙,是因为水在4℃时密度最大。了解航空器材常采用高强度、低密度的材料;而机床底座则需要用坚固、密度大的材料制成。通过学习密度知识的应用,让学生认识到物理理论在解决实际问题中的重要作用。

 

“了解人类关于物质属性的研究对日常生活和科技进步的影响”中的行为动词“了解”属于“了解”层次水平。不同的材料,其熔点、密度、物质的导热性能和导电性能等物理特性不同。不同的材料,因为物理性质不同,在生活中有不同的应用领域。让学生结合教材“材料与社会发展”中提到了材料的一些属性,展现了材料的发展对社会发展的促进作用。

 





教学目标:





 

1.探究同种物质的质量与体积的关系,体会利用比值不变反映的数量关系来定义物理量的科学思维方法。

 

2.知道密度的定义、公式和单位,理解密度的物理意义。会查密度表。能联系实际,运用密度公式进行有关计算,会计算不能直接测量的物体的质量或不能直接测量的物体的体积。

 

3.会用量筒测量液体体积、固体的体积,并利用天平和量筒测量不同形状液体和固体的密度,体会等量替换的方法。

 

4.学会利用物理公式间接地测定一个物理量的科学方法,进一步巩固物质密度的概念。在测量液体和固体密度的过程中,熟悉天平、量筒的使用技能,规范实验操作步骤,培养严谨的科学态度。

 

5.通过学习温度对密度的影响,知道密度对生产和生活的重要作用,能解释密度与社会生活相关的简单问题。

 

6.通过分析实例,理解密度是物质的一种性质,并能运用密度知识鉴别物质。通过学习密度知识的应用,认识到物理理论在解决实际问题中的重要作用。






教材重、难点突破方案
江苏丰县初级中学 刘庆贺





密度是一个应用十分广泛的物理概念,也是以后学习压强、大气压强、阿基米德原理和物体浮沉条件等内容的基础。掌握密度概念、测量物质的密度是重点,理解“密度是物质的一种性质”是难点。

 

一、密度

 

首先,让学生用天平称量体积相同的不同种物质木块、铝块、铁块(实际教学中也可选择其他体积相同的不同种物质)的质量。称量的结果会使学生认识到,体积大小一样,但种类不同的物质,质量是不同的。表明物质在这方面性质上的差异。学生进一步会提出如果质量相同的不同种物质体积会怎样?这时可通过演示100g水和100g酒精体积的不相等,使学生再一次认识不同物质性质上的这种差异。

 

探究“同种物质的质量和体积的关系”。对初中学生来说,无论从生活经验,还是思维能力上的发展,这样的问题不是十分难理解的。例如,将同种物质构成的物体分割成两半,其中体积被分割成了两半,物质的量也被分割成了两半。因此他会有这样的推测:同一种物质,体积越大,质量越大。如果体积增大到原来的两倍,质量是否也会增加到原来的两倍呢。也就是说,同一种物质的质量与它的体积成正比吗?

 

课本用铝块作实验样品,取大小不同的若干铝块,分别用天平测出它们的质量,用直尺测出边长后计算出它们的体积,列出表格来,然后以体积V为横坐标,以质量m为纵坐标,在方格纸上描点,再把这些点连起来。建议教学中可以根据本校的实际情况来选取实验样品,并非一定要选取铝块。也可选取一组其他物质作样品。

 

应该说明的是:课本举例以一种物质──铝为研究对象,要使学生获得对密度这个反映物质基本性质物理量的认识,最好再选取另一两种物质为样品进行测量,并将测量结果放在同一坐标中。通过定量测量的结果可以直接比较不同物质在这种性质上的差异。为了节省教学时间,建议让学生以小组为单位,每个小组中的测量样品选取1~2块同种物质。而不同小组之间可以选取不同种物质进行测量。学生测量后要组织好全班的交流,这样学生通过测量数据或图像就可以判断出实验结果与自己的猜想是否一致。从测量数据上看,会得到同种物质的质量增加,其体积也增大;质量减少,体积也会减小的结论。将测量数据图像化,会更直观地得出:同一种物质的质量与它的体积成线性关系,即同一种物质的质量跟体积成正比。将实验结果图像化,并根据图像的描述找出各变量之间的关系。本课节中实验数据图像化的问题尽管很重要,但对学生要求不宜过高,其主要原因是初中学生的数学知识还没有完全跟上。

 

在上面的探究中,分别计算每个铝块质量与体积的比值,可以得出其比值是个定值。这种比值不变性反映的正是物质本身所具有的特性。对不同物质来说,其质量和体积的线性关系表现在过原点的不同直线上。换句话说,各种物质所对应的比值是不同的。

 

要引导学生认识到,上述的比值是十分有意义的物理量,它反映了不同物质的不同特性,因此有必要给它起个名字,物理学中就把它定义为密度,它只跟物质的种类有关。这种研究问题的方法和定义物理量的方法是物理学中常用的。密度是初中物理教学的重点内容之一,通过这一知识的教学,不仅使学生学到知识,而且应该渗透一点研究问题的方法。

 

需要注意,学生在数学中虽然学过比例的知识,但是用到物理中来,理解同种物质的质量跟体积的比值是一个定值的含义,仍是有困难的,所以课文中对此作了解释:质量与体积的比值一定,表示体积增大几倍,质量也要增加几倍,即质量与体积成正比;质量与体积的比值等于单位体积的质量。帮助学生把数学知识用到物理中来理解比值的物理含义。并在此基础上给出计算密度的公式和单位。

 

密度的单位是由质量单位千克和体积单位立方米组成,属复合单位。前面学习的速度的单位是由路程的单位米和时间的单位秒组成。因此教学中有必要特殊强调一下,帮助学生理解和掌握。

 

另外,课本中给出了一些物质(固体、液体、气体)的密度值,要求学生会查密度表中的密度值。这些密度值是科学家经过严格准确的测量得出来的,而且随着测量技术的不断改进和提高而不断提高准确性。引导学生阅读表中列出的各种物质的密度值,对于那些常见的物质的密度,形成一些具体的认识,例如金比铜的密度大,铜比铁的密度大,冰比水的密度小,记住水的密度等。例题作为示范,教给学生如何运用物理公式进行密度计算。要求学生按一定的格式和步骤进行计算,不能只写公式和数字,一定要把必要的文字说明写出来。特别是对单位的运算要加以强调,提醒学生注意正确地书写,不能遗漏。

 

二、测量物质的密度

 

可在让学生观察实物的基础上,通过阅读课本,回答课本中提出的几个有关问题,并动手操作,学习使用量筒测量液体和不规则固体体积的方法及注意事项。一方面培养学生的自学能力;另一方面,通过这种技能的训练,培养学生注意观察事物和动脑思考问题的能力,以及严谨的科学作风。

 

对于不规则固体物质体积的测量,需用量筒或量杯。这里利用等量替代的方法。要求学生较好地掌握,有助于后面浮力部分内容的学习。另外,对于有余力的学生可在此基础上提出这样的问题:

 

1.如果要测量的不规则物体的体积过大或无法浸入现有量筒之内,你有什么办法测量出它的体积?可采用“溢杯法”。即,将物体浸入盛满水的容器内,同时将溢出的水接到量筒中,读取的数值便是该物体的体积。如果现有量筒一次仍不能盛取溢出的水量,可慢慢将物体浸入,并多次盛接和读取数据,最后相加得到物体的体积。

 

2.如何用量筒测量密度小于水的不规则物体(石蜡)的体积?

 

可采用“悬垂法”。先读取悬挂重物浸没于量筒中液体时对应的体积,然后将石蜡和重物系在一起浸入量筒中读取此时的体积。两者的差值便是石蜡的体积。

 

该问题一方面是对量筒使用方法的拓展;另一方面是对学生处理实际问题能力的培养。

 

实验“测量盐水和小石块的密度”。课本选择盐水和形状不规则的小石块为研究对象,具体教学中也可选择其他种类的液体和固体为研究对象测量其密度。

 

要求学生自己设计实验数据记录表格,用于记录测量盐水和小石块(或其他样品)密度时所用的数据及所得的结果。注意不要强求一致,关键是要让学生明白需要记录哪些数据。让学生把所测得的有关数据填入其表格中,并根据测量数据进行数据处理,通过物理公式计算,间接得出被测物质的密度值。

 

从实验原理、实验仪器的选取和使用、实验步骤的设计、数据的采集、并根据数据得出结果,这对学生实验能力的培养是十分重要的。课本上没有现成的实验步骤,而是要求学生有目的、有计划地进行设计并实际操作,正确地记录数据得出结果。由于有上一节探究同种物质的质量与体积的关系这一实验的基础,因此本节的探究活动学生是有能力自主完成的。

 

关于实验方案。可以用画简图的方法,把学生设计的方案画出来,先不立即作评价。然后引导学生分析它们的利与弊,得出最佳方案。

 

三、密度与社会生活

 

本节在密度概念及其测量的基础上,进一步介绍如何利用密度知识解决实际问题。

 

关于密度与温度,可以利用下面的情景引入新课:

 

(1)冬天,自来水管为什么容易冻裂?

 

(2)冬天外界天寒地冻,水下为什么不会上冻?

 

此外,也可以播放多媒体素材,展示密度在生活和生产中的应用,使学生了解密度知识与社会生产、生活密切相关。

 

关于风的形成,建议以演示实验、播放录像、交流讨论等方式进行教学。关于水的反常膨胀的教学,建议利用好教材上的图片及文字说明,并结合生活实际进行解释。

 

关于密度与物质鉴别,建议先提出几个学生感兴趣的问题,让学生思考解决的办法,调动学生的积极性。例如,这里有失去标签的两个相同的瓶子,分别装有体积相等的酱油和可乐,如何分辨它们?这里还有两瓶质量相同的盐和洗衣粉,如何分辨它们?等等。

 

从前面的密度表可知,不同物质的密度有可能是相同的。例如,酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3。可见,利用密度这一重要属性,可以初步鉴别物质,但是要准确地鉴别物质,常常需要采用多种方法。





教材习题解答
江苏丰县初级中学 刘庆贺





第2节 密度

 

【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间动手动脑学物理

 

1.180

 

解析:将密度公式变形,已知体积和密度来求质量的问题。【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

2.是几百千克

 

解析:利用密度的变形公式【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间进行估算。教室的长、宽、高分别按9m、8m、4m估算,查空气密度1.29kg/m3,带入上式计算即可。

 

3.利用密度的变形公式【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间进行估算,其中密度可以取水的密度。若自己的质量为50kg,则体积约50dm3。

 

4.装水2.5kg,装植物油2.25kg

 

解析:利用密度的变形公式【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,计算装水的质量时,用水的密度带入;计算装植物油的质量时,用植物油的密度带入。水和植物油的密度都可以从密度表查到。计算时做好单位的统一。

 

5.400m

 

解析:先求铜线的体积【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

把铜线看成圆柱体,其长度相当于圆柱体的高。【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

第3节  测量物质的密度

 

【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间想想做做

 

1.量筒上的单位刻度多是以毫升(mL),也有一些是用立方厘米(cm3)来标度的。

 

2.实验室中常用量筒的最大测量有:50mL、100mL、500mL、1000mL等。课本图6.3-1中的量筒的最大测量是100mL。

 

3.量筒的分度值也各不相同,根据你测量精度的要求和被测物的尺度等因素来选择量筒的大小和分度值。课本图6.3-1中的量筒的分度值是1mL。

 

4.甲正确,乙和丙错误。视线与液面水平,与刻度线垂直。

 

【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间动手动脑学物理

 

1.能。用天平测量出铝箔质量,就可以利用【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间计算出体积;再用刻度尺测量出铝箔的长和宽,就可以计算出铝箔的厚度。或者利用方程求解。

 

2.260车。

 

解析:根据沙石的体积可以计算其总质量,再依据卡车每次的载重,确定答案。也可以根据卡车载重计算卡车每次拉沙石的体积,最后计算出答案。

 

3.3.93×1011t

 

解析:利用密度的变形公式【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,代入数据即可。

 

4.39   5   7.8   7.8×103。

 

第4节  密度与社会生活

 

【物理素材】万物的组成(七) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间想想做做

 

1.瓶子放入冰水中,橡皮膜凹下去。

 

2.酒精灯使火焰上方的空气密度变小而上升,推动了风车。









 

 


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