第六章质量和密度

1、第六章质量与密度第1节质量教材解读本节内容是对质量做初步了解，为以后的力学学习奠定基础。质量是物体的一种属性，是物质宏观的一种表现。通过对本节知识的学习和应用，为后面学习密度等知识奠定了知识基础，也做好了思路和方法上的准备。 另外，通过实验，使学生的观察、综合能力得到进一步加强，为今后研究问题奠定了能力基础。 教学目标知识与技能知道质量的概念及其单位；了解质量是物体的一种属性；通过实验操作，掌握天平的使用方法。过程与方法通过观察、实验，认识质量是不随物体的形状、状态、温度、空间位置的变化而变化的物理量。情感、态度与价值观通过天平使用的技能训练，培养学生严谨的科学态度与团结协作精神。重难点处理重

2、点通过实验操作，初步掌握天平的使用方法。建议教师边演示边讲解，然后学生分组动手练习，让学生经过阅读、讨论、动手实验，掌握正确使用天平的方法。难点理解质量的含义。质量是物体的一种属性，建议通过处理教材“想想做做”的实验和“动手动脑学物理”的问题，并用列举实例加以说明，从而使学生加深对质量的理解。内容框架本节内容包括三部分：质量的概念、质量的单位和质量的测量。质量的概念：物体所含物质的多少。要注意“物质”和“物体”的区别，物体有一定的形状，占据一定的空间，是有体积和质量的实物；物质是构成物体的材料。例如：桌子是物体，构成桌子的物质是木材，还可以是铁。质量的单位：国际单位是千克。常用单位还有吨、克、

3、毫克。实际生活中还用到斤，它不是法定计量单位。注意它们之间的换算关系。质量的测量：质量的测量是本节的重点，测量工具是天平。天平是精密测量工具，注意天平的正确使用及质量测量的方法。合作探究探究课题：怎样使用天平。器材准备：橡皮、铅笔、托盘天平(带砝码)、大头针、烧杯、水。实验设计：(1)以教师适当的讲解为前提，通过用天平称量橡皮、铅笔的质量，让学生学习天平的使用方法。(2)引申“怎样测量微小质量”展开讨论，并测一枚大头针的质量，进行实验。(3)引导学生利用天平、烧杯测量液体质量，建议明确测量的步骤，有计划地进行操作。讨论交流：(1)测量前，如何调节天平平衡？(调节平衡螺母，左倾右调，右倾左调)(

4、2)测量过程中，指针稍偏向中央刻度线左侧，应如何调节其平衡？(通过移动游码，使天平平衡)(3)测量时，不慎将物体和砝码位置放反，还能测出物体质量吗？若能，如何计算？(能，用砝码质量减去游码所指示的质量即为物体质量)教学程序教师札记【新课引入】活动导入【新课推进】一、质量1讨论：对上面导入中的问题进行交流、讨论，教师引导形成认识：(1)铁钉和铁锤为一类，它们都是铁制成的；木板和米尺为一类，它们都是木材加工成的。(2)一把铁锤和一颗铁钉都是由铁这一种物质构成的，但两者所含铁这种物质的多少不同，一把铁锤比一颗铁钉所含的铁多；一块木板和一把教学用木制米尺都是由木材这一种物质构成的，但两者所含木材这种物

5、质的多少不同，一块木板比一把教学用木制米尺所含的木材多。结论：(1)铁钉和铁锤、木板和米尺，我们都把它们称为物体。构成这些物体的铁、木材，我们都把它们称为物质。从上面的例子我们可以看出物体是由物质组成的。要注意“物质”和“物体”的区别。物体有一定的形状，占据一定的空间，是有体积和质量的实物；物质是构成物体的材料，例如：桌子是物体，构成桌子的物质是木材。“质”指物质，“量”指物质的多少。教学过程教师札记2.在物理上为了描述物体所含物质的多少引入了质量的概念，物理学中把物体所含物质的多少叫做质量。质量通常用字母m表示。国际单位制中，质量的基本单位是千克，符号是kg。常用的质量单位还有克(g)、毫克

6、(mg)、吨(t)。它们的换算关系是：1 kg103 g，1 mg103 g106 kg，1 t103 kg。生活中常用的单位有：公斤、斤、两，1千克1公斤2斤20两。二、质量的测量设问1：生活中你见过哪些测量物体质量的工具？结论：测量质量的工具很多，日常生活中常见的有杆秤、磅秤、案秤、台秤等；而学校实验室、工厂化验室常用天平来测量物体的质量。常见的天平有：托盘天平、物理天平；近代最精密的电子天平。三、天平的使用1认识托盘天平的构造和天平使用注意事项教师播放视频，学生观察、认识托盘天平的主要构造。总结：托盘天平的构造：(1)平衡螺母：用来调节天平横梁平衡。(2)指针和分度盘：判断天平是否平衡，

7、可以根据指针在分度盘上左右摆动幅度是否相等来判断，而不必等到指针完全停止摆动。(3)标尺、游码、砝码：指示所称物体的质量。总结：使用托盘天平的注意事项：(1)防止损伤：被测物体的质量不能超过天平的称量；往盘里增减砝码时要轻拿轻放，用后及时将砝码放回砝码盒里。(2)防止锈蚀：要保持天平干燥、清洁；不要用手摸天平盘，不准把潮湿的东西或化学药品直接放在天平盘里；砝码要用镊子夹取，不准直接用手拿。2学生实验用天平测量橡皮、铅笔和瓶中水的质量设问：你所用的天平有没有检查天平底座是否水平装置？应怎样调平？平衡螺母安装在什么位置？如果指针偏左，应该向哪个方向旋动平衡螺母？播放视频“质量的单位”(见素材二)。

8、播放视频“托盘天平构造”和“托盘天平的使用方法”，“托盘天平测质量”(见素材二)。再次强调：调节衡量平衡前一定要将标尺上的游码归零。总结：托盘天平的使用方法：(1)把天平放在水平台面上。(2)把游码放在标尺左端的零刻度线处，调节平衡螺母，使横梁平衡。(3)将被测物体轻放在左盘上，估测物体的质量，将适当的砝码轻放在右盘上，增减砝码，并移动标尺上的游码，直到横梁恢复平衡。(4)算出右盘中砝码的总质量，再加上游码所对的刻度表示的质量，即得出左盘中被测物体的质量。实验：测量液体质量的步骤：(1)用天平称出容器的质量m1。(2)将容器装入适量的液体后，用天平称出液体和容器的总质量m2。(3)液体的质量m

9、液m2m1。(注意：如果先测容器与液体的总质量，倒去液体后再测容器的质量，那么由于容器内还有残留的液体，测量误差就较大，因此这种方法一般不可取。)四、质量是物体的属性结论：质量是物体本身的一种属性，不随其形状、状态和位置的变化而变化。课堂小结(略)课堂练习(略)布置作业(略)(警示：此时不能调节平衡螺母使横梁平衡！)观察游码所对的刻度值时一定要以游码的左侧为准，理由是游码左侧对着“0”刻度线时，算作“归零”。播放视频“质量变了吗”(见素材二)。第2节密度教材解读密度作为物质的一种特性，在生产、生活和科学技术上有着广泛应用，同时密度知识也是学习液体压强、浮力等知识的必要基础。密度概念抽象难懂，学

10、生不易理解，所以既是教学重点也是教学难点。在探究物质质量和体积关系的实验基础上，引导学生分析数据得出同种物质的质量与体积成正比，这是理解密度概念的基础，是教学的关键所在。教学目标知识与技能通过探究认识同种物质的质量与体积成正比，比值一定，不同物质的质量与体积比值一般不同；知道密度的定义、公式、单位，理解密度的物理意义，会查密度表；能用密度知识解决简单的实际问题。过程与方法在探究认识同种物质的质量与体积的关系，引入密度的概念过程中，体会利用比值不变反映的数量关系来定义物理量的方法。情感、态度与价值观在生活中有应用密度的意识，通过了解密度知识在生产、生活中的应用，感受物理知识在解决实际问题中的价值

11、。重难点处理重点比值定义物理量的方法。通过类比和知识的迁移来建立密度的概念，例如利用，即每只蛤蟆4条腿来引导得出：表示单位体积的某种物质的质量取名为：密度。难点理解用质量跟体积的比值表示物质的一种特性。做好实验，获得比较准确的数据，并经历比较分析数据的过程，是从根本上突破这一难点的有效途径。学法点拨本节内容包括三个知识点：密度的定义、密度的计算公式、密度的单位。其中重点是密度的定义，只要搞清了密度的概念，其他问题就迎刃而解了。因此，如何引入密度的概念，怎样讲清密度的概念就成为本节教学的关键。理解同种物质的质量与体积的比值是一个定值的含义，有很大困难，可将数学中学过的比例知识运用到物理中来，加深

12、学生对密度定义的理解。合作探究探究课题：同种物质质量与体积的关系。器材准备：天平、刻度尺、三块体积不同的长方体铝块和三块体积不同的长方体木块。实验设计：用刻度尺分别测出六个不同物体的边长，然后计算出各自的体积，将数据填入表格；用天平称出物体的质量，将相应数据填入表格。数据处理：引导学生联系数学中的正比例函数用图象处理数据，然后对数据与图象进行分析得出结论。得出结论：同种物质的质量与体积的比值不变(或成正比)，不同物质的质量与体积的比值不同。教学反思探究同种物质的质量与体积的关系时，学生所测的数据可能不是唯一的，比值也不唯一，但通过观察数据可以发现，它们非常接近，而可能有的组数据与其他组差别太大

13、，通过引导学生分析是什么原因导致得到不同数据，积极调动学生的思维能力，并告之应仔细做好实验，以获得比较准确、真实的实验数据，从而对学生进行科学素养教育。教学过程教师札记【新课引入】情景导入【新课推进】回答上面导入中的问题，事实上，这些石头都是用密度很小的泡沫塑料制作而成，否则，拍摄一部这样的电影得死伤多少演员呀！那么，什么是密度呀？下面我们开始一个探究活动。一、探究同种物质的质量与体积的关系1实验器材：如图所示播放视频“物体的质量与体积的关系”或“探究物质的密度”(见素材二)。2.实验步骤：(1)用天平分别测出三个铝块的质量m1、m2、m3。(2)用刻度尺测出三个铝块的长、宽、高，计算出体积V

14、1、V2、V3。(3)分别计算出质量与对应体积的比值。(4)在方格纸上作出mV图象。3数据表格记录：质量m/g体积V/cm3/(g·cm3)铝块127102.7铝块254202.7铝块381302.74.mV图象：5.结论：铝块的体积增大几倍，其质量也增大几倍，即同种物质的质量与体积成正比。引导：同学们，我们换用铁块或者木块等其他物体，再做以上探究，结论是相同的，只不过就是质量和体积的比值不同罢了。二、密度引导：同学们，物质相同，质量跟体积的比值相同，物质不同，其质量跟体积的比值一般不同，就是说质量跟体积的比值与物质的种类有关，质量跟体积的比值反映了不同物质的不同性质，在物理学里用密

15、度来表示物质的这种性质。下面我们给密度一个较为科学的定义。1.定义：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。用符号表示。可以暗示学生在归纳概括结论时，在有充足数据支持的条件下，能得出定量结论的不要止步于定性结论。教学过程教师札记2.计算公式：密度()。符号的意义及单位：密度千克每立方米(kg/m3)m质量千克(kg)V体积立方米(m3)3.单位换算：1 g/cm31×103 kg/m34.理解公式：(1)由同种物质组成的物体，体积大的质量大，物体的质量跟它的体积成正比，质量和体积的比是一个定值(即密度不变)。(2)由不同物质组成的物体，在体积相同的情况下，密度大的质

16、量大，物体的质量跟它的密度成正比。(3)由不同物质组成的物体，在质量相同的情况下，密度大的体积反而小，物体的体积跟它的密度成反比。三、关于密度的计算同学们，我们学习密度有什么意义呢？大家来讨论一下密度公式的应用吧！(1)计算密度鉴别物质：利用公式测算出物质的密度，查找密度表，可判断物体可能是由什么物质组成。(2)计算物体的质量：利用公式mV，对于不便直接测量质量的物体，只要知道物体是由什么物质组成的，从密度表中查出这种物质的密度，设法测出其体积，可计算出物体的质量。(3)计算物体的体积：利用公式V，对于不容易直接测量体积的物体，只要知道这个物体是由什么物质组成的，从密度表中查出这种物质的密度，

17、再设法测出其质量，便可计算出这个物体的体积。(4)合金类问题：把握合金体的总质量与总体积分别等于各种物质的质量之和与体积之和，然后具体问题具体分析。(5)空心类问题：判断空心还是实心，可比较密度、比较体积或比较质量；求算空心部分体积须求材料的体积，有V空VV材。查表可得此金属块可能是铝。课堂小结(略)课堂练习(略)布置作业(略)特别提示：分析数据，从中提炼有价值的信息，是中考考查的重点，需强化训练。如本节中，从密度表中要能读懂每种物质的密度的含义。如：水的密度为：水1.0×103 kg/m3，其物理意义是：1 m3的水的质量是1.0×103 kg。(这是必要要记住的常数)密

18、度与物质的状态有关，同种物质状态改变，密度改变。如：冰和水。不同物质，密度一般不同，有个别的。如冰和蜡、煤油和酒精。例 一质量为54 g、体积为20 cm3的金属块，它的密度是多少？可能是哪一种金属？解析 由密度公式可得：2.7 g/cm32.7×103 kg/m3，提示：计算过程要规范，要能灵活运用密度的单位 g/cm3和 kg/m3。第3节测量物质的密度教材解读本节是在学习了质量、密度概念及用天平测量质量的基础上，深入学习测量物质的密度，同时学习利用公式间接测定某个物理量的方法。测量盐水和形状不规则小石块的密度是非常重要的探究实验，既是学生通过探究活动深入地认识、了解、掌握密度概

19、念的过程，也是突出新的教学理念实现学生由接受式学习向探究式学习根本转变的过程，因此对于实验活动的安排非常重要。对天平的正确使用方法要进行复习，对于用天平测液体的质量要进行指导，在实验过程中出现的错误给予及时的纠正。教学目标知识与技能学会用量筒测固体和液体的体积；会用天平和量筒测固体和液体的密度。过程与方法通过实验探究过程，形成初步的观察分析能力；尝试设计不同情况下测量物质密度的方法。情感、态度与价值观培养实事求是、尊重自然规律的科学态度；引导学生探索自然现象和日常生活中的物理学问题。重难点处理重点测量物质的密度。由于教材中没有现成的实验步骤，故建议教师在教学中以学生讨论为铺垫，明确所测量、测量

20、工具、实验步骤等，然后引导学生以分组实验的形式完成测量过程，并及时交流讨论，从而使学生独立自主完成实验。难点用量筒测物体的体积。建议让学生在观察实物的基础上，通过阅读教材，回答教材中提出的几个问题，并动手操作，在使用过程中提炼出测量物体体积的方法和注意事项。方法小结在使用量筒测量物体的体积时要注意观察量筒的单位，一般是毫升(mL)，也有使用立方厘米(cm3)作为单位的，1 mL1 cm3。 注意量筒的量程和分度值。测量物体体积的方法有两种：形状规则的物体可以用刻度尺测量；形状不规则的物体可以用量筒测量。用量筒测量较大固体的体积常用“溢水法”：将物体浸入盛满水的容器中，同时将溢出的水接到量筒中，

21、读取量筒内水的数值便是该物体的体积。特别注意：测量石蜡等密度比水小的固体的体积时，可以采用“沉坠法”：先读取悬挂重物被浸没于量筒中时液体对应的体积，再将石蜡和重物系在一起浸没于量筒中，读取此时的液体体积，两者的差值便是石蜡的体积；也可采用“针压法”。教学过程教师札记【新课引入】情景导入【新课推进】一、量筒的使用导入语：同学们，密度的测量离不开量筒的使用，下面我们就先来认识一下量筒。归纳：使用量筒(杯)应注意以下几点：播放视频“量筒的使用方法”和“量筒的读数练习”(见素材二)。教学过程教师札记(1)明确量筒是以毫升(mL)为单位的，1 mL1 cm3。(2)使用前应观察所用量筒的量程和分度值，以

22、便选择合适的量筒。(3)测量时，量筒一定要放在水平台上；读数时，视线要与液面相平。若仰视，读数会偏小，若俯视，读数会偏大。注意：液面(例如水银面)为凸形，视线应与凸形液面的最高处相平，若液面(例如水面)为凹形，视线应与凹形液面的最低处相平。二、测量小石块的密度学生分组实验：(1)小组讨论测量方法、所需器材；(2)设计步骤(选择误差最小的方法)、进行测量；(3)将测量数据填入自己设计的表格中，然后计算结果；(4各小组展示表格，进行讨论。特别强调：为了提高测量体积的精确程度，量筒做的又细又高，重心高，稳定性差，不宜当作烧杯类容器使用，更不宜放到天平上称量液体和量筒的总质量，很容易摔碎。归纳：1实验

23、器材：小石块、天平、量筒、水、烧杯。2测量步骤：(1)用天平测出小石块的质量m；(2)用量筒测出水的体积V1；(3)用细线将小石块系好，慢慢放入量筒中，测出水和小石块的总体积V2；(4)小石块密度表达式：。3将数据填写到自己设计的表格中，计算出结果。如下表所示：石块的质量m/g石块放入前水的体积V1/cm3石块和水的总体积V2/cm3石块的体积V/cm3石块的密度/(g·cm3)三、测量盐水的密度学生分组实验：(1)小组讨论测量方法、所需器材；(2)设计步骤(选择误差最小的方法)、进行测量；(3)将测量数据填入自己设计的表格中，然后计算结果；(4)各小组展示表格，进行讨论。归纳：教学

24、过程拓展思考：蜡块不能沉入水中，能用天平和量筒测出蜡块的密度吗？想想有什么好办法？巩固测量方法，播放视频“用天平和量筒测固体和液体的密度”(见素材二)。教学礼记1.实验器材：天平、量筒、盐水、烧杯。2.测量步骤：(1)用天平测出烧杯和盐水的总质量m1；(2)将一部分盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积V；(3)用天平测出烧杯和剩余盐水的质量m2；(4)盐水密度表达式：。3.将数据填写到自己设计的表格中，计算出结果。如下表所示：烧杯和盐水的质量m1/g烧杯和剩余盐水的质量m 2/g量筒中盐水的质量m/g量筒中盐水的体积V/cm3盐水的密度/(g·cm3)课堂小结(略)课堂练习(略)布置

25、作业(略)对于为什么要先测量液体和烧杯的总质量，再将其中的部分液体倒入量筒，测量剩余液体和烧杯的总质量需要重点说明(能够减小实验误差)。第4节密度与社会生活教材解读本节是在学习了密度概念及其测量的基础上，进一步学习如何利用密度知识解决实际问题。本节内容是对密度知识的拓展，一方面通过本节教学可以使学生体会到密度知识在社会生活中的重要价值，另一方面还可以提高学生应用所学知识解决实际问题的能力。本节教学可利用视频和探究实验来研究密度与温度的关系，利用情境问题来具体研究密度在物质鉴别中的应用；再进一步讨论分析密度在材料科学和人类社会发展中的作用。教学目标知识与技能理解密度与温度的关系，并能解释与社会生

26、活相关的简单的密度问题；利用密度知识鉴别物质；能用密度知识解决简单的实际问题。过程与方法通过实验探究活动，总结出：一定质量的气体，温度升高，密度变小；温度降低，密度变大；学会利用密度这一重要特性鉴别物质。情感、态度与价值观培养学生严谨的科学态度，把密度知识与社会生活紧密相连。重难点处理重点密度与温度的关系、密度与物质鉴别。建议教师引导学生联系生活中的实例及学生已经具备的密度的有关知识来帮助学生理解。在此基础上教师可以通过演示实验和点拨引导，使学生通过观察、分析、总结、归纳出结论，千万不要直接告诉学生结论，对本节例题的教学也应这样，教会学生方法。难点水的反常膨胀，4水的密度最大。联系生活实际，同

27、时借助于图象法帮助学生理解。教学方法本节课明确预习的内容，找出密度在生活中有哪些应用，学生能够通过测量采取的样品密度确定矿藏资源、分辨饱满的麦粒与瘪粒、交通航空中采用高强度低密度的材料等。探究密度与温度内容是通过“想想做做”的实验来进行的，在教学时可找一名学生来做，并加以解释，从而认识风的形成，知道密度与温度的关系。接着提出问题：自来水管为什么会冻裂？让学生看书进行计算从而认识到水的反常膨胀现象。在学密度时提到鉴别物质，本节课通过计算来说明如何鉴别物质，可以让学生说出方法，最后归纳出鉴别物质有哪些具体的方法。方法技巧例题讲解：一个铁球的质量为2.2 kg，体积是0.4×103 m3，

28、试鉴定此球是空心的还是实心的。如果是空心的，试求空心部分的体积。答案 解法一：铁球的密度为5.5×103 kg/m3。因为5.5×103 kg/m3<7.9×103 kg/m3，所以该铁球是空心的。解法二：假设铁球是实心的，则实心铁球的质量为mV7.9×103 kg/m3×0.4×103 m33.16 kg。因为3.16 kg2.2 kg，所以该铁球是空心的。解法三：质量为2.2 kg的铁的体积应该是V0.28×103 m3<0.4×103 m3，所以该铁球是空心的，空心部分的体积为V0.4×

29、103 m30.28×103 m30.12×103 m3。总结归纳 空心的判断有三种方法：比较密度，比较质量，比较体积；若还要求计算空心部分体积，则选择比较体积更为快捷简单。教学过程教师札记【新课引入】情景导入【新课推进】一、密度与温度播放视频“龙卷风的形成”(见素材二)，观看完视频提问：平时生活中的风的形成与我们所学的密度知识是否有关呢？接下来我们再看两个演示实验。演示实验1：在室温下，吹鼓两个气球。分别把它们放在一大堆冰块和酒精灯火焰附近。设问：过一会儿，你看到了什么现象？为什么？分析：放在冰块上面的气球变小了，气球下降；放在酒精灯火焰附近的气球变大了，气球上升。详解：

30、球内气体受热体积膨胀。由密度公式知，一定质量的气体体积膨胀后，密度变小。教学过程教师札记【新课引入】情景导入演示实验2：按教材P120图6.41制做一个纸风车。如果把风车放在点燃的酒精灯上方，风车能转动起来。设问：你知道是什么推动了风车吗？学生分析。结论：由密度公式知，一定质量的气体体积膨胀后，密度会变小。热空气上升后，冷空气就从四面八方流过来，从而形成风，推动纸风四转动起来。设问：日常生活中气体、液体、固体的密度受温度影响的变化规律一样吗？在我国的北方，冬天对自来水管的保护十分重要。如果保护不好，使水管内的水结了冰，不仅影响正常的生活用水，有时还会把水管冻裂，造成送水设备的损坏。那么，自来水管为什么会被冻裂呢？引导：生活中的物质大多数遵循“热胀冷缩”的规律，但水这种物质在一定温度时是“热缩冷胀”的。举例说明水的“热缩冷胀”：1 kg水的体积：V1.0×103m3，1 kg冰的体积：V冰1.1×103m3，分析总结：1 kg水的体积为1.0×103m3，1 kg冰的体积为1.1×103m3，即水遇冷结冰后体积会膨胀，故而出现自来水管冻裂的现象