滬科版初中八年級物理《科學探究：物質(zhì)的密度》教學設(shè)計

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1、 科學探究：物質(zhì)的密度 1．教學目標 ◆知識與技能 ⑴理解密度的定義、公式和單位。 ⑵會進行密度單位的換算。 ◆過程與方法 ⑶通過實驗、測量、計算、分析和比較，發(fā)現(xiàn)同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值是相同的，不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值是不同的。 ⑷經(jīng)歷密度概念建立的過程，領(lǐng)會用比值定義物理量的方法。 ◆情感態(tài)度與價值觀 ⑸通過實驗探究，養(yǎng)成討論、交流和互相合作的良好習慣。 2．內(nèi)容分析 本節(jié)主要內(nèi)容包括兩個部分：一是通過測量和比較，探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系；二是建立密度概念，學習密度的定義、公式和單位。 從知識的角度說，密度的概念是進一步學習力學知識的基礎(chǔ)，后面學習液體壓強、浮

2、力時，都離不開密度的概念。另外，從過程和方法的角度看，本節(jié)課是典型的全程科學探究，對于學生體驗科學探究過程，領(lǐng)悟和學習科學探究方法，逐步形成科學探究能力，都具有重要作用。在此過程中運用的數(shù)據(jù)分析方法和利用比值來定義物理量的方法，是后面學習中經(jīng)常用到的方法。所以，不管從知識方面，還是從方法方面說，本節(jié)課都具有重要的地位。 本節(jié)的編寫思路是：開頭用一段文字和亞運會賽車的圖片，引出問題——物體的質(zhì)量和體積有什么關(guān)系？然后，讓學生經(jīng)歷提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、得出結(jié)論、評估等科學探究過程，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值反映了物質(zhì)的一種特性，進而得出密度的定

3、義、公式和單位。 本節(jié)教學重點：經(jīng)歷建立密度概念的實驗探究過程，領(lǐng)會比值定義物理量的方法；理解密度的定義、公式和單位是本節(jié)教學的重點。 本節(jié)教學難點：密度是物質(zhì)的一種特性及正確理解密度公式是本節(jié)教學的難點。學生對物質(zhì)的比較直觀的特性容易認識，如顏色、味道、氣味、硬度等，但對用質(zhì)量跟體積的比值表示物質(zhì)的一種特性感到抽象，難以理解。根據(jù)以往經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，不少學生在學習了密度的公式 以后，認為物質(zhì)的密度與質(zhì)量和體積有關(guān)，密度與質(zhì)量成正比，與體積成反比。這種認識甚至在學過密度知識很長時間后在一些學生腦海仍然根深蒂固，究其原因，一是學生對物理公式往往只從數(shù)學角度分析，而忽視了其中的物理意義；二是學生沒有

4、真正經(jīng)歷密度概念建立的過程，忽視了同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值相同、不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值不同這一建立密度概念的基礎(chǔ)。因此做好實驗，獲得比較準確的數(shù)據(jù)，并經(jīng)歷比較分析數(shù)據(jù)的過程，是從根本上突破這一難點的有效途徑。 3．教學策略 “探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系”是本節(jié)課的重點和難點，教學時應(yīng)把主要精力放在科學探究的過程中，只要學生通過實驗測量和數(shù)據(jù)分析，真正弄清了“物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系”，那么密度的定義、公式、單位等即迎刃而解。 探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系 這里給老師們提供兩種教學過程設(shè)計方案，供老師們參考。第一種方案按照教材的思路和過程，以探究“物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系”為主線展開。第二種

5、方案以利用物質(zhì)的特性鑒別物質(zhì)為主線，通過尋找和探究物質(zhì)的特性來展開。 第一種方案： ●提出問題 教師事先查找一些有關(guān)自行車比賽或大型飛機的圖片或錄像，課堂上播放給學生看，然后提出：如果你是設(shè)計師，在設(shè)計制造自行車賽車和飛機時，你會選擇什么樣的材料？你為什么選擇這些材料？通過學生思考討論，教師進一步提出：“有同學說，鐵塊的質(zhì)量比木塊大，這句話對嗎？”通過討論交流，使學生認識到，不同的物質(zhì)即使體積相同，質(zhì)量也不一樣，并由此引出同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積之間有什么關(guān)系這個探究課題。 如果不具備查找、播放圖片或錄像的條件，也可采用觀察課本圖片引導學生思考的辦法。 ●猜想與假設(shè) 根據(jù)上面的討論，讓

6、學生就“物體的質(zhì)量與體積有什么關(guān)系？”，提出自己的猜想。此時學生可能猜想：物體的體積越大，質(zhì)量也越大。有的學生可能會在此基礎(chǔ)上想到：質(zhì)量與體積是不是成正比。課文中已經(jīng)有了一些提示，學生作出這些猜想是不困難的。如果學生沒有猜想成正比，也不要緊，教師在此不要硬逼學生猜想，畢竟這里的猜想只是為了引導下面的探究，到這種程度就可以了。 ●制定計劃與設(shè)計實驗 對本環(huán)節(jié)，課文中的幾個問題是很有針對性的，可以作為討論思考題讓學生進行討論交流，然后師生一起明確各個問題的答案，確定實驗的方案。在交流反饋中，教師可以引導學生對這些問題作些擴展和深入研究，讓學生弄明白每一步設(shè)計的目的和思路。這是保證大多數(shù)學生能夠

7、理解實驗、順利完成實驗的關(guān)鍵。只有讓學生真正做到心中有數(shù)，才能起到科學探究對學生的鍛煉價值。 ●進行實驗與收集證據(jù) 實驗一定要采用學生分組實驗，教師提供的實驗材料最好不局限于課本中木塊和鐵塊兩種，多提供一些器材會使學生有更多的實驗空間，有助于學生理解密度的概念。例如，可把同種物質(zhì)的物塊增加至3塊甚至更多，還可以安排部分小組測量水和酒精等液體。考慮到課堂時間緊張，可以每組測量一種物質(zhì)，把各組數(shù)據(jù)匯總再進行數(shù)據(jù)分析。 學生實驗這一環(huán)節(jié)是本節(jié)課的關(guān)鍵，教師要特別提醒學生，各小組每位同學分工要明確，操作時嚴格執(zhí)行儀器的使用規(guī)則，讀取數(shù)據(jù)要仔細，力爭使每一小組收集到的數(shù)據(jù)真實、準確。在學生實驗的過

8、程中，教師要巡回指導，監(jiān)控學生的實驗過程，了解學生測量的數(shù)據(jù)，及時為學生提供幫助。 ●分析與論證 實驗結(jié)束后，教師組織學生把各組測得的數(shù)據(jù)匯總起來，通過實物投影或黑板展示給所有同學，引導學生分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。分析可采用以下兩種方法： 方法一：讓學生按照課本上的表格記錄數(shù)據(jù)，并計算出每組數(shù)據(jù)質(zhì)量與體積的比值。對表格數(shù)據(jù)的分析分兩個階段進行： ⑴首先解決探究開始提出的課題：同一種物質(zhì)物體的質(zhì)量與體積有什么關(guān)系？這里的分析應(yīng)由學生完成，然后全班交流，交流時要讓學生說清分析數(shù)據(jù)的過程以及得出的結(jié)論。在學生根據(jù)一種物質(zhì)得出物體的質(zhì)量與體積成正比的結(jié)論后，教師要及時引導學生分析其他物質(zhì)的數(shù)據(jù)，最

9、后推廣得出同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比的結(jié)論。 ⑵在上一步分析的基礎(chǔ)上，繼續(xù)引導學生分析每組數(shù)據(jù)質(zhì)量與體積的比值，通過比較找出規(guī)律。使學生發(fā)現(xiàn)同一種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值相同，不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不同。這一比值跟物質(zhì)的種類有關(guān)，它反映了物質(zhì)的一種特性。 方法二：實驗記錄表格只記錄各個物體的體積和質(zhì)量，先不直接計算質(zhì)量與體積的比值，而是讓學生仔細觀察和比較自己的實驗數(shù)據(jù)，尋找發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律和特點。這樣設(shè)計雖然提高了學生分析數(shù)據(jù)的難度，但有助于激發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生的分析能力。并且可以使學生對密度的建立過程理解得更深刻。為了引導學生思考、分析，可出示下面的討論題： 根據(jù)你的實驗數(shù)據(jù)分析：

10、 ①比較不同的鐵塊，它們的質(zhì)量跟體積有什么關(guān)系？不同的鐵塊有什么相同點？ ②比較不同的木塊，它們的質(zhì)量跟體積有什么關(guān)系？不同的木塊有什么相同點？ ③鐵和木材這兩種不同物質(zhì)有什么相同點？（它們的質(zhì)量跟體積的比值都不變。）有什么不同點？（它們的質(zhì)量跟體積的比值不相同） 通過討論交流，最后明確：物質(zhì)不同，質(zhì)量跟體積的比值一般不同；物質(zhì)相同，質(zhì)量跟體積的比值就相同。引導學生認識到：質(zhì)量跟體積的比值跟物質(zhì)的種類有關(guān)，它反映了物質(zhì)的一種特性。 ●得出結(jié)論 在學生得到上面的結(jié)論后，教師可引導講解。物理學中為了表示物質(zhì)的這種特性，引入了密度。由此引出密度的定義：某種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值，叫做這種物質(zhì)

11、的密度。 得到密度定義后，教師要引導學生閱讀課文上密度的定義，思考比較“某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量”與“某種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值”這兩種說法的含義，明確二者表述的物理含義是一致的。因為質(zhì)量與體積的比值就是單位體積的質(zhì)量，單位體積的質(zhì)量是用質(zhì)量除以體積（質(zhì)量與體積的比值）求得的。這樣也有助于后面順理成章的得出密度的計算公式。 教師在教學中應(yīng)對比值定義的方法予以突出。用兩個量的比值來定義一個新的物理量是物理學中常用的科學方法，用這種方法定義密度是我們第一次遇到，以后的速度、壓強、功率等物理量的定義還會用到。 ●評估 本節(jié)課的探究是一個要素多、過程長的全程科學探究，盡管有教師的引導和幫助，但是學

12、生在探究過程中仍然很可能遇到一些困難，引導學生對自己的探究過程進行評估，是非常必要的。評估時不僅要反思不足和疏漏，提出改進措施，而且要總結(jié)做得好的經(jīng)驗和體會。 第二種方案： ●提出問題 這種方案提出問題的角度與第一種方案不同，所以提供的情景也不同。教師可以在講臺上擺放幾組不同物質(zhì)組成的物體，如鋁塊和銅塊，水和酒精，鹽水和糖水，木頭和海綿等，請學生進行分辨，并說明分辨依據(jù)。讓學生確認根據(jù)物質(zhì)的顏色、氣味、味道、軟硬程度等性質(zhì)可以分辨不同的物質(zhì)，這些性質(zhì)常常是某種物質(zhì)所特有，與其它物質(zhì)不同的，因此又稱為特性。事實上，我們分辨不同的物質(zhì)，就是利用了它們所具有的與眾不同的特性。 然后教師取出兩

13、塊用紙包裹著的體積相等的木塊和鐵塊（或涂有相同顏色的漆，目的是不能靠顏色分辨），請學生分辨，并說明分辨的方法。學生可能會用手掂一下或用天平來進行分辨，質(zhì)量大的是鐵塊，質(zhì)量小的是木塊，也就是通過比較質(zhì)量來分辨。然后教師取出兩塊用紙?zhí)装馁|(zhì)量相等的木塊和鐵塊，請學生分辨。學生可能會通過比較體積來分辨，體積大的是木塊，體積小的是鐵塊。再取用紙?zhí)装捏w積、質(zhì)量均不相等的兩個木塊和鐵塊，請學生充分討論，尋找分辨的方法。通過討論使學生明確，此時既不能通過比較質(zhì)量來分辨，也不能通過比較體積來分辨，究竟通過比較什么能夠分辨木塊和鐵塊，這正是本節(jié)課要探究的問題。 ●猜想與假設(shè) 根據(jù)上面的討論，學生可能會

14、朦朧地意識到，這里可能隱藏著一種我們不容易覺察的物質(zhì)特性。這種特性既不是質(zhì)量，也不是體積，又好像隱藏在對質(zhì)量和體積的比較之中。學生有了這種意識，就可以設(shè)計下面的實驗了。 ●制定計劃與設(shè)計實驗 為了尋找物質(zhì)的這種特性，需要先測出物體的質(zhì)量和體積。為了引導學生設(shè)計的過程，教師可以提出如下引導性的討論思考題：①需要測量哪些物理量？選擇哪些測量工具？②選取哪些物質(zhì)作為研究對象？選取的物質(zhì)種類是多一些好，還是少一些好？在選取研究對象上還有什么具體要求？③實驗步驟有哪些？記錄數(shù)據(jù)的表格怎樣設(shè)計？ 對于以上問題，教師在學生充分思考討論的基礎(chǔ)上，組織全體同學交流，明確實驗的思路和做法，以保證下面實驗的順

15、利進行。 ●進行實驗與收集證據(jù) 本環(huán)節(jié)與第一種方案基本相同，不再贅述。 ●分析與論證 分析與論證環(huán)節(jié)與第一種方案的不同是，分析數(shù)據(jù)時，目標不是驗證“物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比”，而是在質(zhì)量、體積數(shù)據(jù)中尋找能夠區(qū)分不同物質(zhì)的特性。這種特性應(yīng)該符合這樣的條件：對于同種物質(zhì)，它是相同的；而對于不同物質(zhì)，它又是不同的。這里教師可以提出一些思考題：①不同的鐵塊，質(zhì)量不同，體積不同，它們有什么相同點？②不同的木塊，質(zhì)量不同，體積不同，它們有什么相同點？③其他同種物質(zhì)組成的物體，質(zhì)量不同，體積不同，它們有什么相同點？④這些不同的物質(zhì)之間，有哪些不同點？ 這里的討論可放開一些，讓學生充分思考討論，教師參

16、與到學生的交流之中，為學生提供幫助。待學生思考討論后，全班共同交流。在討論和交流的過程中，教師可以適時引導學生運用數(shù)據(jù)分析法，嘗試比較質(zhì)量與體積的和、差、積、商等等。最后明確：物質(zhì)不同，質(zhì)量跟體積的比值一般不同；物質(zhì)相同，質(zhì)量跟體積的比值就相同。質(zhì)量跟體積的比值跟物質(zhì)的種類有關(guān)，它反映了物質(zhì)的一種特性。 以下各環(huán)節(jié)內(nèi)容和處理方法均與第一種方案相同，從略。 密度公式和密度單位 在學生理解用比值定義密度概念的基礎(chǔ)上，教師可以組織學生討論：①由密度的概念怎樣計算密度，能否用公式表示？②怎樣由密度的公式得出密度的單位？有了前面的鋪墊，密度公式的得出順理成章。對于密度單位的確定，要使學生明確：根據(jù)

17、密度公式，密度等于質(zhì)量除以體積，則密度的單位由質(zhì)量單位除以體積單位組成，這是組成復合單位的方法。最常用的密度單位有kg/m3和g/cm3。這是學生第一次學習復合單位并進行換算，教師要予以足夠的示范和指導。教師可以板演如下?lián)Q算過程:(公式不能顯示，略，請諒))然后選擇下一節(jié)課文密度表中常見物質(zhì)的密度，進行換算練習。 4．作業(yè)檢測 1．在“探究物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系”的過程中，你遇到哪些困難？你是如何克服這些困難的？你是否感受到與同學相互交流的重要性？當你通過自己動手完成探究過程時，有什么感受和體會？ 2．談?wù)勀銓τ谩氨戎刀x法”定義密度概念的理解。 3．為了研究物質(zhì)的密度，某同學用兩種不

18、同的物質(zhì)做實驗，測得四組數(shù)據(jù)，填在了下列表中： 實驗次數(shù) 物體 質(zhì)量/g 體積/cm3 質(zhì)量/體積/gcm－3 1 鋁塊1 54 20 2．7 2 鋁塊2 108 40 2．7 3 松木1 10 20 0．5 4 松木2 108 216 0．5 分析上表，可得出以下幾個結(jié)論: A．同種物質(zhì)構(gòu)成的兩個物體，質(zhì)量與體積的比值是相同的 B．同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比 C．質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，體積是不同的 D．體積相同的不同物質(zhì)，質(zhì)量是不同的 選擇上述結(jié)論填入以下幾個空格中： ⑴比較1、2（或3、4）兩組實驗數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是　 　、　 　； ⑵比較1、3兩組實驗數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是　 ??； ⑶比較2、4兩組實驗數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是　 　。 4．人們常說“黃金比鐵重”，這句話若用科學語言表述，應(yīng)當是（ ） A．黃金的質(zhì)量比鐵的質(zhì)量大 B．黃金的體積比鐵的體積大 C．黃金的體積比鐵的體積小 D．黃金的密度比鐵的密度大 5．下列說法正確的是（ ） A．一塊磚切成體積相等的兩塊后，磚的密度變?yōu)樵瓉淼囊话? B．鐵的密度比鋁的密度大，表示鐵的質(zhì)量大于鋁的質(zhì)量 C．銅的密度是8.9103kg/m3 ，表示lm3銅的質(zhì)量為8. 9103kg D．密度不同的兩個物體，其質(zhì)量一定不同