教案3探究物质的密度
江西省南昌市铁路第一中学谢冬英
一、课型课时
探究型课；2课时．
二、教材分析
密度是初中物理教学的重点和难点，是学习液体压强、浮力和阿基米德原理的基础，它在生产、生活中有着广泛的应用．密度是初中生首次学习表示物质特征的物理概念，研究这一概念的过程和方法，对今后学习其他物理量有着十分重要的借鉴和启迪作用．因此，本节的关键是要通过实验探究弄清密度概念的由来，体验科学探究的全过程，进而熟悉科学探究过程中的主要环节，科学探究比验证性实验更能使学生的动手能力和动脑能力得到进一步提高，对培养学生创新思维、创造能力起着至关重要的作用．新课程标准教材设置了完整的科学探究，探究物质的质量和体积的关系，学生对探究的诸要素已基本掌握，程序思维基本形成，创造思维和动手操作能力、观察能力、分析能力有了较大提高．在这个基础上，教师可以放手让学生完成探究过程，但是教师要想方设法创设具有启发性的问题情境，以问题为线索，力求实验与思维有机结合，层层递进，使学生始终处于积极参与的状态之中．认识到体积相同的不同物质质量不等，同种物质的质量跟体积成正比，且单位体积的同种物质的质量是一个定值，而不同物质的单位体积的质量是不同的．因此可以用单位体积的质量来表征物质的这种特性．按此教学思路建立密度的概念，突出了密度所表征的是物质的一种特性，以及为什么要用单位体积的质量来表征物质的这种特性．这种研究问题和定义物理量的方法，是物理学中常用的．从学生特征分析，学生在数学中虽然学过比例知识，但是用到物理中来，理解同种物质的质量与体积的比值是一个定值的含义仍有困难．当然，学生在学密度前已具备在生活中应用物质的质地、颜色等特征来区别不同物质的知识和技能基础，这些又是当前学习中较有利的因素．
对于密度公式的变形及其应用，刻意启发、诱导学生进行发散思维活动，从中培养学生理论联系实际的学风，使他们认识物理知识的价值，进一步体验从生活走向物理、从物理走向社会的重要性．在学习的全过程渗透“STS”教育，使学生真切地感受到物理知识对社会生活的重要意义．
三、教学思路
1. 创设情景，提出问题
教师拿出一杯水、一杯酒精、一块铜、一块铝，让学生鉴别并获得成功体验后，引导学生小结：利用物质的特性可以鉴别物质．
2. 尝试猜想与假设
3. 制定探究计划
组织学生讨论得出：应取不同的物质作研究对象，并选天平和刻度尺等工具测它们的质量和体积，然后在比较单位体积的质量看一看是否会有什么发现?
(这个过程是训练学生思维的重要环节，一定要放慢节奏让学生有充分的讨论时间)
4. 进行实验与收集数据
由于初二学生的知识和能力有限，教师可事先设计表格进行引导．另外，为缩短教学时间和保证教学质量，可引导学生分组同步实验，分工协作．
5. 分析与论证
引导学生通过讨论总结出：相同物质质量与体积的比值相近或相同，不同物质的质量与体积的比值是不同的，可见质量与体积的比值反映了物质的一种特性．且单位体积的同种物质的质量是一个定值，而不同物质的单位体积的质量是不同的．因此可以用单位体积的质量来表征物质的这种特性．按此教学思路建立密度的概念，突出了密度所表征的是物质的一种特性，以及为什么要用单位体积的质量来表征物质的这种特性(这一点一定要引导学生自行总结出来，教师不要急于告诉学生结论，要尊重学生的首创精神)．
6. 诱导分析，理解概念
对于密度的概念、公式、物理意义、单位等可引导学生自学课本总结出来．
对于密度表的教学一定要引导学生认真阅读、仔细体会．
7. 联系实际，学以致用
密度知识的应用，主要让学生学会灵活地运用所学密度的知识来解决实际问题，使学生品尝到成功的喜悦，认识物理知识的价值，体验从生活走向物理、从物理走向社会的重要性．进一步激发、保持学习物理的兴趣与主动性．
本节课，层层设疑，步步解疑，使课堂教学环环相扣，循序渐进，步步深入，使学生悟出知识，直达目标．
四、教学过程设计
第1课时
教学目标
1. 知识与技能
(1) 理解密度的物理意义．
(2) 用密度知识解决简单的实际问题．
2. 过程与方法
(1) 通过实验探究弄清密度概念的由来，体验科学探究的全过程，进而熟悉科学探究过程中的主要环节．
(2) 学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特征)来定义密度概念的科学思维方法．
3. 情感、态度与价值观
(1) 具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象．
(2) 培养学生将知识与生活实际结合的学习习惯，进而激发他们的学习兴趣．
教学重点、难点
重点是引导学生按照科学探究的几个主要环节进行实践．学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特征)来定义密度概念的科学思维方法．难点是密度概念的建立．
教学过程
1. 新课的引入
师：自然界由各种各样的物质组成，每种物质都有它们各自的特性，我们可以根据物质的特性来区分和鉴别物质．特性是什么呢?特性是物质本身具有的能够相互进行区别辨认的一种性质．如在桌面上摆放许许多多的物质：如铜块、铝块、水、酒精等．请同学们想一想，你能把它们鉴别出来吗?
生：学生讨论并回答．(学生气氛热烈)
师：我们通常根据物质的颜色、气味、味道、软硬程度等物质的特性来区分和鉴别物质．今天我们将学习和探究物质的另一特性——密度．
2. 进入新课(探究物体的质量与体积的关系)
(1) 提出问题
师：现有一铁块和木块，有同学说铁块的质量比木块的大，这句话是否科学?先请同学们阅读课本上三位同学的观点，相互讨论，看自己有什么见解．
生：讨论回答．三个同学的观点都有人认同．
(2) 猜想与假设
师：同学们都认为要比较物质的质量，不能光看它们的材料，还要看它们的体积．出示三块体积不同的木块和三块体积不同的铁块，同学们用眼判别体积的大小，然后请同学上台用手掂一掂，看有什么感觉．
生：同学用手掂，把感觉告诉大家，同种材料的物体，体积大的质量大，体积小的质量小，即质量大小与体积的大小有关．
师：不论是木块还是铁块，它们是否体积越大的质量越大，我们能否在这样的事实上，对物质的质量和体积到底有什么关系进行大胆猜想?
生：同学们发表自己的看法，有的认为同种物质体积越大的质量越大，有的认为物质的质量与体积的比值可能相同的，有的认为同种物质的质量与体积的可能成正比的．
师：如何证明我们的猜想是否正确呢?
生：学生讨论回答．用实验或查资料或向老师和知识渊博的人咨询等方法．
师：本节课我们用实验来探究．
(3) 制定计划与设计实验
师：为了探究物体的质量与体积之间的关系，必须经历哪些过程呢?
生：首先要制定计划设计实验，然后进行实验和收集证据，再对实验数据进行分析和论证，得出一般结论，最后进行评估和交流．
师：我们的实验目的是验证：物体的质量与体积是否成正比关系，请同学们思考实验设计的思路．
① 选择研究对象：取木块，铁块作为研究对象．
② 需要测定哪些物理量?要收集哪些数据?为什么要收集这些数据?怎样处理这些数据?处理这些数据的目的是什么?
③ 从要收集的数据中思考要选择哪些测量工具?
生：学生思考回答．我们需要测量物体质量和体积，要收集质量和体积的大小的数据；要探究物体的质量与体积关系，可以看质量与体积的比值；处理这些数据的目的是可以验证我们的猜想是否正确；选择天平测物体的质量，规则物体用刻度尺测量体积，不规则的物体用量筒测量体积．
(4) 进行实验与收集证据
师：我们实验目的是探究物体的质量与体积是否成正比关系，光收集一次数据是不行的，全班同学共同合作，每桌为一小组，测量一组数据，然后将全班同学测量的数据归纳分析，看看我们的猜想是否正确．同组同学实验时要分工合作，有团队精神．
生：学生实验．
实验记录：
学生实验记录表
实验小组成员
我组的实验分工：
研究对象m/gV/cm3mV/g·cm-3木块铁块
(5) 分析与论证
生：学生汇报实验数据．
师：实验完后，我们又得像科学家一样对数据认真分析，你在实验中发现了什么?
生：我们从实验中发现：不管物质的质量和体积大还是小，同种物质所组成的物体的质量与体积的比值趋近一定值，说明它的质量跟体积是成正比的，不同物质所组成的物体的质量与体积的比值是不同．即单位体积木块的质量是相同的，单位体积铁块的质量是相同的，单位体积木块和铁块的质量是不同的．
(6) 结论
师：同种物质组成的物体，其质量跟体积的比值是同一定值，这一物理事实说明自然界各种物质其内部组织结构的疏密程度是稳定不变的．m/V反映的正是物质本身所具有的特性．别小看我们的发现，历史上不少科学家也作了同样的探究，也发现了物质的这种特性，并把物质的这种特性取名为密度．
［板书］物理学中，将某种物质单位体积的质量，叫做这种物质的密度．
师：密度是物质的一种特性．尽管组成物质的质量和体积变化，但质量和体积比值不变，这就是自然的规律．
(7) 评估
师：① 你认为这次探究还有哪些不足和疏漏的地方，请提出来，最好能说出改进的措施；
② 你是否已经知道了：“铁块质量比木块大”这句话应该怎么说才科学．
生：同学讨论并回答．① 今天做的都是固体等，还应研究液体和气体的情况．② 应该说成铁块密度比木块密度大或同体积的铁块质量比木块大．
(8) 布置作业
① 完成课本第90页“自我评价与作业”第1题．
② 完成实验报告．
③ 完成课本第90页“课外活动”第2题．
(9) 课题
用液体或气体来探究液体或气体是否也符合同种物质的质量跟体积是成正比的．
第2课时
教学目标
1. 知识与技能
(1) 理解密度的公式和密度的单位；知道水的密度；会求物质的密度；会查密度表．
(2) 用密度知识解决简单的实际问题．
2. 过程与方法
(1) 认识密度公式和单位，训练学生初步的分析、运算能力．
(2) 训练学生灵活运用所学物理知识解决实际问题的能力．
3. 情感、态度与价值观
(1) 具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象．
(2) 培养学生将知识与生活实际结合的学习习惯，进而激发他们的学习兴趣．
教学重点、难点
重点是认识密度公式和单位，会查密度表；了解密度知识的应用途径．
难点是利用密度知识解决简单的实际问题．
教学过程
1. 新课的引入
师：同学们一定还记得我们在上节课中的探究实验，各组的探究结论，可以讲讲吗?
生：同种物质所组成的物体的质量与体积的比值是相同的，它的质量跟体积是成正比的．不同物质所组成的物体的质量与体积的比值是不同．质量与体积的比值反映了物质的一种特性，我们把某种物质单位体积的质量，叫做这种物质的密度．
2. 进入新课
(1) 密度公式．
师：根据密度的概念，如果我们知道了某物质的质量和它的体积，求它的密度，应当如何来计算．
生：用它的质量除以它的体积．
师：对，也就是说，我们可以得到密度计算公式．
［板书］密度=质量/体积．
师：若用字母m表示物体的质量，V表示物体的体积，ρ表示物质的密度，则密度公式为
［板书］ρ=mV．
师：这个公式的得出，实际上是利用了密度的概念和相应的运算法则．
(2) 密度单位．
师：请同学们阅读课文，看看密度的单位怎样．
生：根据密度公式可知，密度的单位由“质量单位”和“体积单位”组合而成的．因此国际单位制中密度的单位是千克/米3(kg/m3或kg·m-3)．常用单位有克/厘米3(g/cm3或g·cm-3)．
师：请你算算看，两单位间的关系．
生：学生演算．换算关系：1g/cm3=1×10-3kg1×10-6m3=1×103kg/m3，所以1g/cm3>1kg/m3．
(3) 密度表．
师：通过学习我们知道密度反映了物质的一种特性．因此密度的大小是由物质本身因素决定，每一种物质都有一定的密度．下面请同学们打开课本第87页，我们一起来看看一些物质在通常温度和压力下的密度．金、铜、铁、冰、水、氩、氮的密度各是多少．
生：从密度表中分别读出各自的密度值．
师：水是自然界中最常见、最重要的一种物质，生命、生活、生产都离不开水，因此要记住水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，请思考：用“g/cm3”作单位水的密度多大，物理意义是什么?
生：ρ水=1.0g/cm3，表示1cm3纯水的质量是1.0g．
师：从密度表中我们还了解到一些什么信息?
生：比较气体、固体、液体的密度，固体密度较大，气体较小．
生：一般物质的密度不同，但冰和石蜡，煤油和酒精密度相同．
师：说得很好，遇到不同物质密度相同的情况，可结合物质的其他特性做出进一步的判断和鉴别．同种物质密度相同，不同物质密度一般不同，密度是物质的一种特性．密度不随所取物质的形状、大小、质量、体积而改变．另请同学们注意看，在气体密度表下有个条件“0℃，1个标准大气压”，其实不仅气体，固体、液体的密度也是在一定条件下由科学家经过严格标准的实验测定出的．
师：你知道白矮星和中子星的密度吗?
投影：介绍白矮星和中子星的密度：在宇宙的深处，最稀奇的景物是那些肉眼难以发现的白矮星和中子星．白矮星的密度是水的100万倍，如果从白矮星上取下一块体积为栗子那样大小的物质，其质量要比100t的机车还大，你可能认为，这该是宇宙密度最大的天体了吧!其实不然，人们近年发现的中子星密度大得更为惊人!它的密度达到1×108t/cm3左右，即1cm3的中子星物质，如果用地球上万吨轮来装运，需要1万艘．
(4) 密度知识的应用．
师：密度知识在生活、生产和科学研究中有着广泛的应用．根据密度的知识的学习，你知道密度知识有哪些应用?
生：鉴别物质，利用公式ρ=mV，通过实验测出物体的质量和体积，计算出密度的大小后查阅密度表，看测算出的密度与何种物质的密度接近，便可知该物体是由什么物质组成．
生：作为选材依据，如：铜、铝都能导电，但体积相同铜的质量大，架设不方便，所以应选用密度小的材料，架设轻便，所以密度大小可作为选择材料的依据．
师：对，除此以外，利用密度知识还可以进行研究探索．关于这方面的资料，课后同学们可通过上网等途径查阅．
师：利用密度公式主要有什么应用?由密度公式ρ=mV变形可得：m=ρV，V=mρ，两个公式，由公式你知道密度知识有哪些应用?
生：测算物体的质量：利用公式m=ρV，对于不便直接测量的质量，只要知道这个物体是由什么物质组成，在密度表中找出这种物质的密度，再设法测出其体积，便能计算出这物体的质量．
生：测算物体的体积：利用公式V=mρ，对于不便直接测量的体积，如形状不规则的铁制螺钉，用天平测量它的质量，查找出它的密度，就可计算出其体积．
师：下面我们看看密度知识能解决什么问题．
投影：例1有一枚亚运会纪念币，它的质量为16.1g，体积为1.8cm3，试求制成这种纪念币的金属的密度?
已知：纪念币的质量m=16.1g=0.0161kg，纪念币的体积V=1.8cm3=0.0000018m3．
求：制成这种纪念币的金属的密度ρ．
解：ρ=mV=0.0161kg0.0000018m3=8.9×103kg/m3．
答：制成这种纪念币的金属的密度为8.9×103kg/m3．由密度表可知，这枚纪念币是铜币．
投影：例2某城市有一座大理石雕塑，已知其质量为18.5t，它的体积是多少?
例3某地有一水库，已知它的最大容积为7.5×106m3，那么，这个水库最多可以积蓄多少吨水?
生：学生演板．
师：同学们刚才的演算说明大家已能用密度知识解决简单的实际问题．通过解这些题你有什么收获吗?
生：密度、体积、质量三个物理量中，只要知道其中两个，就可以用密度公式求出第三个．
生：在运用公式时要注意理解ρ、m、V的对应关系，使ρ、m、V准确对应到位．并且三个物理量的单位要相对应．
师：同学们说得非常正确，现在，大家总结一下三个题中分别是怎样应用密度知识的．
生：例1是识别物质的例题示范．
生：例2、例3是对于不便直接测量的体积和不便直接测量的质量分别利用公式V=mρ和m=ρV，进行计算．
师：同学们总结得很好，可见，密度知识在生活、生产和科学研究中有着广泛的应用．
(5) 总结和拓展．
总结：
师：经过今天的学习，同学们一定有不少的收获，请同学们说说你的收获：我的知识树．(多媒体)
生：同学讨论并发言总结．
拓展：
1. 常说“油比水轻”，实际上是说()．
A. 油比水体积大B. 油比水质量大
C. 油比水体积小D. 油比水密度小
2. (多媒体)下面有四个盒子，盒内物体的质量、体积见图，请同学们判断这四个盒子中各装的是哪种物质?
41g
5.2cm346g
5.2cm321.6g
8.0cm315g
37.5cm3
3. 为什么水结冰体积变大呢?从中你能悟出冬天水箱、自来水管容易冻裂的道理吗?
(6) 布置作业．
① 学生通过上网、浏览报刊书籍、调查访问等渠道获得有关密度有哪些应用．
② 完成课本第90页“自我评价与作业”第2、3题;完成课本第90页“课外活动”第1题．
(7) 板书设计．
① 密度公式．
密度=质量体积
ρ=mV
② 密度单位．
国际单位：千克/米3 (kg/m3或kg·m-3)．
常用单位：克/厘米3 (g/cm3或g·cm-3)．
1g/cm3=1×103kg/m3．
③ 密度表．
④ 密度知识的应用．
(8) 课外阅读．
① 故事：金冠之谜．
传说，2000多年前，叙拉古王国的国王希罗让金匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了银子，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢?既想检验真假，又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑．后来，国王将它交给了阿基米德．阿基米德连洗澡时也在思考，终于他找到了，你知道阿基米德是怎么解决这个问题的吗?
(答：原来阿基米德从洗澡中发现排开水的体积等于物体的体积，这样可巧妙地求出王冠的体积，再利用质量就可求出王冠的密度，通过比较王冠和纯金的密度就知王冠是否掺了银子?)
② 利用网上搜索工具www.google.com或www.baidu.com，自己在网上查找有关密度的知识．
五、教学体会
本节教学设计中重视了以下几个问题：
1. 教学的思路
本节课的教材组织及教学过程：
直观引入，生动引出创设情景，探究实验诱导分析，理解概念及时巩固，锻炼能力联系实际，学以致用阅读欣赏，完成作业
2. 关于重点、难点的教学
本节重点是引导学生按照科学探究的几个主要环节进行实践．学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特征)来定义密度概念的科学思维方法．难点是密度概念的建立．
在密度概念建立的过程中，首先从物质的气味和颜色特征来区别不同物质的原有经验出发，分析是否还有其他特征来区别不同物质，同时设置情景引导学生提出问题：(1) 仅用质量(或体积)可以区分不同物质吗?(2) 怎样用质量和体积一起来区分不同物质呢?然后通过猜想假设、制定计划、实验验证等科学探究的方式获得密度概念．采用这种模式的依据：(1) 有利于培养学生的创新意识．因为在探究的过程中学生是知识的发现者，他们通过亲身体验获得知识和技能效果更好．(2) 符合学生的认知特点，有利于激发学生的学习兴趣和欲望．
本节的关键是要通过实验探究弄清密度概念的由来，体验科学探究的全过程，进而熟悉科学探究过程中的主要环节，科学探究比验证性实验更能使学生的动手能力和动脑能力得到进一步提高，对培养学生创新思维、创造能力起着至关重要的作用．在学生进行探究的过程中，教师教学的着力点不只是知识传授和结论的正确性，而更重要的是探究知识的过程，使学生通过对知识的探究，学习科学的方法，培养科学的态度，从而提高创造能力．
3. 联系实际，学以致用
使学生尝试到成功的喜悦，认识物理知识的价值，体验从生活走向物理、从物理走向社会的重要性．进一步激发、保持学习物理的兴趣与主动性．
本节课，层层设疑，步步解疑，使课堂教学环环相扣，循序渐进，步步深入，使学生悟出知识，直达目标．