济南第二十七中学 刘燕
教材分析
从知识的角度说，密度的概念是进一步学习力学知识的基础，后面学习液体压强、浮力时，都离不开密度的概念。另外，从过程和方法的角度看，本节课是典型的全程科学探究，对于学生体验科学探究过程，领悟和学习科学探究方法，逐步形成科学探究能力，都具有重要作用。在此过程中运用的数据分析方法和利用比值来定义物理量的方法，是后面学习中经常用到的方法。所以，不管从知识方面，还是从方法方面说，本节课都具有重要的地位。
学情分析
初二学生现阶段能力发展水平不平衡，形象思维能力较强，逻辑思维能力发展水平不高，学生已有“物体体积越大，质量越大”的生活经验，已初步掌握了测量固体、液体质量和体积的方法，同时学生动手操作能力和欲望比较强，乐于参与实验，但是学生语言表达能力还有欠缺，在本节教学时，将通过实验，使学生经历比较、分析的过程，自主建立密度的概念。
教学目标
1.知识与技能：学习应用“比值”的方法定义物理量，通过实验探究建立密度概念，认识密度公式和单位。
2.过程与方法：通过体验科学探究的过程，熟悉科学探究的几个主要要素，如猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、交流与合作等。
3.情感态度与价值观：在探究过程中体会交流合作的必要性、进一步形成实事求是的科学态度。
教学重点和教学难点
重点：①通过实验探究，学会用比值的方法定义密度的概念。②理解密度的概念。
难点：通过密度概念的建立，渗透科学思维方法教育，培养学生的抽象思维能力。
密度的概念是今后学生学习其它力学知识的基础，因此从知识的角度看，本节的重点问题是密度的概念的理解；“比值定义法”是定义物理概念的重要方法，在其它章节的教材中多次用到比值定义法，如：用路程和时间之比获得物理量“速度”，用压力和受力面积之比获得物理量“压强”，用电压和电流之比获得物理量“电阻”，所以从技能的角度，把方法的培养也作为本节的重点。
根据以往的教学经验，不少学生在学习了密度的公式（ρ＝）以后，认为物质的密度受质量和体积的影响，忽视了同种物质质量和体积比值的不变性，即密度的特性。出现这种现象的原因是教师在授课时对密度概念的得出过于简单，没有让学生体验比值定义的全过程，因此本节的难点是让学生亲自动手，通过全班同学的合作与交流，获得多种物质的多组数据，进行合理的归纳、总结，得出密度的概念。
教法与学法
由于本节是概念教学，物理概念的建立要符合学生的认知规律和生活经验，避免把密度的概念直接灌输和强加给学生，依据建构主义的学习理论和教学心理学原理，在密度概念教学过程中，应通过形象化的实验，充分发挥学生主动探究的积极性，引导学生在合作探究、小组讨论的过程中自主建构密度概念，教师仅仅是学生概念学习的引导者、促进者和帮助者。为此，本节课采用“科学探究小组合作”教学模式。指导学生会利用比较、类比以及“比值”定义物理量的方法，正确建立密度的概念。
教学过程
1.引入新课
桌上给学生提供多种物品：体积相同的不同物质（铜块、铁块、铝块和木块），体积不同的同种物质（大小不同的橡皮、大小不同的玻璃块、大小不同的木块以及大小不同的铁块），给学生1分钟的时间随便“玩”：看颜色、看大小、掂轻重等等。1分钟后，问：你有什么发现？这些物体你认识吗？为什么相同体积的铜块和铝块质量不同呢？同种物质质量就都相同吗？质量跟体积之间有什么关系呢？
【设计意图】学生对桌上的众多器材有很强的好奇心，就干脆放手让学生“玩”，从玩中发现问题，从玩中引发思考。有效地激发起学生探究的兴趣和欲望，进而比较自然地引导学生进入实验。
2.设计实验，制定计划
引导学生思考并讨论：
是先测质量误差小还是先测体积误差小？为什么？
【设计意图】看似是在讨论误差，实际是在引导学生设计实验步骤，避免学生盲目动手操作，甚至不知道要干什么。通过讨论，培养了学生制定科学探究计划的能力。
3.进行实验，收集证据
全班同学分成若干小组，选取不同的研究对象进行实验，分工合作共同收集证据。
（1）测若干个体积不同的橡皮的质量与体积。
（2）测若干个体积不同的玻璃块的质量与体积。
（3）测若干个体积不同的铁块的质量与体积。
（4）测若干个体积不同的木块的质量与体积。
（5）测若干杯体积不同的纯水的质量与体积。
特别提醒学生，在操作过程中一定要做到分工合作明确，严格执行仪器的使用规则，读取数据要认真、细心，只有这样才能保证结果的可靠性。
【设计意图】以小组为单位，不同小组选取不同的物质进行测量，一是可以节省时间；二是可以获得多种物质的多组数据；三可以加强全班同学的交流，培养他们的团结合作精神。
4.交流与合作
把全班同学收集的数据都输入excel表格中，集中在一起，请同学们分析这些数据，看能有哪些发现。学生的发现可以有很多，例如：（1）橡皮的质量越大，体积也越大（2）橡皮的质量变为原来的2倍，体积也变成了原来的2倍等等。
学生概括时可能不够全面，也可能表达地不够规范，只要学生表达的意思正确，都应给予充分地肯定，因为这都是学生努力体验的过程。
也有可能学生找不到什么规律，这时就利用excel的插入图表功能，把质量和体积的关系图像画出来，一条过原点的直线图像一下就唤起了学生头脑中正比例函数的知识，就很容易发现同种物质的质量跟体积是成正比的。接着通过分析其它物质的图像可以得出对于同种物质，质量跟体积的比值是不变的。而不同物质的质量跟体积的比值是不同的。
【设计意图】在交流中，学生通过分析归纳，然后组织语言表述自己的观点，使他们的语言表达能力得到提升，也让他们体验了主动获取物理知识的乐趣。若没有全班同学的合作，是很难得到具有普遍性的结论的，这使学生进一步认识到了合作的重要性。
引导学生重点分析水这种物质，让学生说说是如何测量水的质量和体积的，共同分析误差存在的步骤，商量如何改进测量方案，进一步减小误差。
【设计意图】通过对测液体的实验步骤分析，培养学生严谨的科学态度，也提高了学生对实验评估的能力，同时掌握测密度的方法。
5.建立概念
前面实验结论的顺利得出使学生很容易理解同种物质质量跟体积的比值是恒定的，所以这个比值反映了物质的一种特性。这样水到渠成，学生自然而然地就建立起了密度的概念，包括密度的公式和单位都很容易得出了。介绍水的密度及其物理意义。
【设计意图】由于探究同一种物质的各小组提供的质量与体积的比值不可能完全相同，通常情况是相近的，那么由“相近”到“恒定”之间必然有一个思维的飞跃过程，这就培养了学生的科学思维能力。
6.课堂小结
引导学生归纳一下本节课的几点收获：
1.知识：密度的定义、公式、单位等。
2.比值定义法。
3.测固体、液体密度的方法。
7.当堂检测，学以致用
拿出一条金项链，请一组同学帮助鉴定一下是不是纯金的。其他的同学看看桌上金灿灿的“金币”，真的是金的吗？或许是铜的？学习了密度的知识以后，请同学们想办法鉴别一下。
【设计意图】既能巩固本节所学的相关内容，又能培养学生的动手能力以及运用所学知识解决实际问题的能力。
小测试：
小刚为研究材料的硬度，选择同一钢球，给它加载压力F，将它压到被测试的材料表面，保持规定的时间后卸载压力，就会在材料表面留下凹形压痕(他用S凹表示凹形压痕的面积)，如下图所示。
他先后用A、B、C 三种材料进行实验，并将实验数据填在下表中。
|
材料 |
F/N |
S凹/mm2 |
/ (N·mm-2) |
|
A |
1000 |
50 |
20 |
|
A |
2000 |
100 |
|
|
A |
3000 |
150 |
20 |
|
B |
1000 |
10 |
100 |
|
B |
2000 |
20 |
100 |
|
B |
3000 |
30 |
100 |
|
C |
1000 |
20 |
50 |
|
C |
2000 |
40 |
50 |
|
C |
5000 |
100 |
50 |
（1）由表中数据可发现：对同种材料，加载不同压力F，的值＿＿＿＿＿＿＿＿；对不同材料，的值＿＿＿＿＿＿＿＿。这说明该值可以表征材料的特性，这种特性用硬度来描述。
（2）若用 H 表示材料的硬度，则可以用公式 H =＿＿＿＿＿＿＿＿来定义。
（3）如果在淬火钢球上加载5000 N的力压材料B，则在材料B 上留下凹形压痕的面积为＿＿＿＿＿mm2。
(4)A、B、C三种材料的F—S凹图像如右上图所示，其中表示材料B的硬度图线是＿＿＿＿(选填“甲”“乙”“丙”)。
设计意图：加深学生对比值定义法的理解，检验学生对本节所学知识的掌握情况。
8.作业布置
一卷细铜丝，如何方便快速地知道它的长度？需要什么器材？如何测量？如何计算？
课后反思
在这节课的教学中，特别突出了密度概念建立的过程，在分析表格中的实验数据时，不是直接计算出比值结果进行比较，而是通过一系列“同中求异”、“异中求同”的比较，然后再通过计算机来处理数据（学生不在课堂上花时间用于计算），通过作图来比较让学生逐步认识到对同一物质质量跟体积的比值是一定的，而对不同的物质质量跟体积的比值一般是不同的，质量跟体积的比值就表示了这方面物质的特性，即密度。在建立密度概念的过程中还注意渗透了比较的方法、比值定义物理量的方法等物理学研究的方法。
在这节课的教学中，我加入了对实验误差的分析，由于测玻璃的小组用的是分度值为5ml、量程为500ml的量筒（玻璃块比较大，小量筒放不进去），结果他们小组测得的数据误差就明显偏大；另外，测水的小组由于测量方案不同，所以有的组测量值偏大，有的组测量值偏小。课堂上稍做点拨，学生就很容易明白不仅选用精密的测量仪器可以减小误差，选用科学合理的实验方案也可以有效地减小误差。应该说课堂上收到了比较好的效果，学生对实验评估的能力也得到了提高，但是，略有不足的就是这个环节的加入使课堂的时间显得有点紧张了，我觉得站在培养学生能力的角度，这个环节的加入还是很有必要的。
