中考复习：实验设计---密度的测量

中考复习：实验设计---密度的测量
雷 其 蕾
教学目的：
1、知道测量密度的一般方法
2、探索测量密度的特殊方法
3、培养学生应用知识解决问题的能力和思维能力
教学重点：培养学生的思维能力
教学难点：引导学生开阔思路、从知识到能力的迁移
教学方法：分组讨论、设问点拨
教    具：天平、量筒、量杯、烧杯、刻度尺、细线、钩码、铜块、均匀长柱体（密度小于水）、
          U形管、水槽七套、待测液体（不溶于水）、自制电脑课件
教学过程：
一、    引入：
    物理学是一门实验学科，我们经常用实验的方法验证或探索物理现象和规律。如果在学习物理的过程中能学会设计实验，这将对我们的思维能力和综合应用知识的能力的提高有很大的帮助。今天以“密度的测量”为例，请同学们当设计师。先来回顾一下课本中为我们设计的用天平和量筒测量密度的方法：
   介绍书中的固体（包括密度大于水和密度小于水的固体）密度和液体密度的测量方法。
 
二、设疑：如果在测量某液体密度时，质量或体积不能直接测量，该怎么办？
     （屏幕上显示问题）要想解决这些问题光有设计的冲动是不够的，还必须在知识上做好准备。大家回忆一下，与液体密度有关的知识有哪些：
 （屏幕上显示有关知识：密度公式、水的密度、浮力公式、液体压强公式等相关知识）   
    下面我们分成六个小组，用你们的集体智慧和合作精神在一起讨论，设计好思路。再请一号组员从所提供的测量器材中选出你们所需的器材、2号组员负责书写实验报告（包括所选器材、实验步骤及表达式）、3号组员准备代表你这个集体阐述你们的设计思路和方案，看哪个小组的设计有独到之处。
 
   三、学生分组讨论设计、巡视指导。
 
   四、学生展示：
   1、各小组的代表上讲台叙述设计思路、步骤及表达式；
   2、对同学和老师提出的质疑进行答辩；
   3、在上述实验基础上，同学提出修改意见，使实验设计更趋合理。
 
   五、总结设计思路和基本方法。
 
   六、作业：各小组将本组的设想写成实验设计报告，张贴在学习园地，供全体同学学习，
             并选出其中的最佳设计。
 
 
    附：准备知识
        书中讲的测量物质密度是用量筒测被测物体的体积V，用天平测出被测物体的质量m，
    再用密度公式ρ= m / V求出。
    设计的中心问题：
    有下列器材可供选择：
        天平、弹簧秤、量杯、量筒、烧杯、刻度尺、水、细线、重物、已知密度的金属块、         
均匀长柱体（密度比水小）、U形管。利用上述器材，你能设计出几种测量不溶于水的液   
体密度的方法，写出实验步骤和表达式。
    1、常规测法：天平、量筒
    2、天平、烧杯、、水（利用体积相等、水的密度）
    3、天平、烧杯、刻度尺、水（利用质量相等）
    4、弹簧秤、已知密度的金属块（利用F_浮=F_空－F_水）
    5、弹簧秤、重物、水（利用水的密度、F_水浮=F_空－F_水、F_液浮=F_空－F_液）
    6、刻度尺、均匀长柱体（密度比水小）、水（利用漂浮条件）
    7、U形管、刻度尺、水（利用液体压强公式）
    学生可能的设计：
    一、（天平、烧杯、刻度尺、水）
    步骤：
    1、调节天平平衡；
    2、用天平称出空烧杯的质量m₀；
    3、烧杯中装适量水，称出烧杯和水的总质量m₁，并用刻度尺量出水的深度H_水；
4、将烧杯中的水倒出，再装待测液体，使烧杯和待测液体的总质量仍为m₁，用刻度尺量
   出待测液体的深度H_液；
       分析：若烧杯的底面积为S，由密度定义可知：
       ρ_水=（m₁ －m₀）/ SH_水            ρ_液=（m₁ －m₀）/ SH_液
       因水的质量与待测液体的质量相等
       所以ρ_液= H_水ρ_水/ H_液
       思路提示：水的密度是已知的、利用质量相等。
 
    二、弹簧秤、已知密度的金属块（利用F_浮=F_空－F_水）
    步骤：
    1、用弹簧秤测出密度为ρ₀的金属块在空气中的称重G₁；
    2、用弹簧秤测出密度为ρ₀的金属块浸没在待测液体中的称重G