劉百川

摘要：實(shí)驗(yàn)探究是一種能夠體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)、活躍學(xué)生思維方式的科學(xué)教學(xué)模式。物理作為初中生的必修課，由于其邏輯性較強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)以及思維能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，致使其對于初中生而言難度較大。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)方法在初中物理教學(xué)的教學(xué)成效較為顯著，其不僅能夠激發(fā)初中生的學(xué)習(xí)動機(jī)，而且能夠增強(qiáng)初中生對物理知識的進(jìn)一步掌握。因此，科學(xué)高效的教學(xué)模式才是促進(jìn)學(xué)生對物理知識學(xué)習(xí)并掌握的關(guān)鍵。在初中物理的知識范圍中，物質(zhì)密度是是力學(xué)主要內(nèi)容之一。基于此，本文將利用實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式，利用量筒和水測量物質(zhì)密度，并記錄實(shí)驗(yàn)收獲。

關(guān)鍵詞：量筒;水;物質(zhì)密度

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著教育改革與發(fā)展的進(jìn)程，物質(zhì)密度成為近幾年中考物理的高頻考點(diǎn)之一，為使初中生能夠?qū)W習(xí)并掌握物理中物質(zhì)密度的知識點(diǎn)，本文將采用實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式，探究物質(zhì)密度。

[實(shí)驗(yàn)人數(shù)]

將班級學(xué)生均分若干小組，理想小組人數(shù)為4-6人。

[實(shí)驗(yàn)工具]

在實(shí)驗(yàn)前，按照小組數(shù)準(zhǔn)備好與之同等數(shù)量的量筒、木塊、大頭針、橡皮泥以及兩升水等實(shí)驗(yàn)工具，為防止意外發(fā)生，實(shí)驗(yàn)工具將準(zhǔn)備多余兩份。

[問題]利用量筒和水可測量漂浮（或懸?。┪矬w的質(zhì)量。

[分析]由物體漂?。ɑ驊腋。┑牧W(xué)條件知：

F浮=G物

由阿基米德原理知：

F浮=G排

從而得出：

G物=G排

M物=M排=ρ水V排 ?（ρ水已知，V排可測）

[結(jié)論]

漂浮或懸浮的在液體中的物體，其質(zhì)量的大小等于它排開液體的質(zhì)量。

表達(dá)式：M物=M排=ρ液V排

[實(shí)驗(yàn)探究]如何利用水和量筒從而可知物體的質(zhì)量？

[運(yùn)用一]直接漂浮

[例如]將木塊放于水中，如何測量木塊的密度？（木塊能夠完全漂浮于水面上）

實(shí)驗(yàn)工具：木塊（不吸水）、大頭針、量筒、水

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）帶領(lǐng)學(xué)生清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)工具，并做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

（2）在量筒中注入適量的水，并記錄下體積V1。

（3）將木塊輕輕放入量筒中，帶領(lǐng)學(xué)生觀察木塊在量筒中的浮動情況，）記錄下木塊漂浮于量筒中的示數(shù)V2。（木塊完全漂浮在水面上

（4）利用大頭針使木塊完全浸沒于水中，并記錄下體積V3。

（5）利用公式推導(dǎo)計(jì)算可得：M木=ρ水（V2 - V1 ）

而V木=V3-V1

所以ρ木= ?×ρ水

實(shí)驗(yàn)討論：

（1）實(shí)驗(yàn)過程中測量出的V2示數(shù)能否表示木塊的密度？

答：測量出的V2的示數(shù)不能夠表示木塊的密度，木塊只是漂浮于水面，并未涉及到密度的測量，因此不能表示。

（2）為何選用不吸水的木塊，若木塊均吸水，應(yīng)怎樣解決這一問題？

答：木塊吸水會增加木塊的重量，并且會減少水的含量，會影響實(shí)驗(yàn)最終的木塊密度，若木塊均吸水，可選擇用薄膜覆蓋木塊，減少木塊表面與水的接觸。

[運(yùn)用二]制造漂浮

[例如]如何測量橡皮泥的密度？

實(shí)驗(yàn)工具：量筒、水、橡皮泥

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）帶領(lǐng)學(xué)生清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)工具，并做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

（2）在量筒中注入適量的水，并記錄下體積V1。

（3）取一塊橡皮泥做成空心，放入量筒中，使其漂浮。

（4）在橡皮泥完全漂浮于水面上時，記錄下此時頁面的示數(shù)V2。

（5）將橡皮泥緩慢投入水中，并記錄下頁面的示數(shù)V3。

（6）利用公式推導(dǎo)計(jì)算可得：

ρ橡皮泥= ?×ρ水

實(shí)驗(yàn)討論：

（1）橡皮泥為什么要做成空心？做成實(shí)心的結(jié)果會怎樣？

答：為精確測量橡皮泥的密度，做成空心才能夠使橡皮泥漂浮于水面上。做成實(shí)心的，橡皮泥在進(jìn)入量筒時，會逐漸沉到水底，不符合制造漂浮的實(shí)驗(yàn)要求。

[運(yùn)用三]承載漂浮

[例如]如何測量小石塊的密度？

實(shí)驗(yàn)工具：量筒、水、平底試管、小石塊、細(xì)繩

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）帶領(lǐng)學(xué)生清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)工具，并做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

（2）在量筒中注入適量的水，將平底試管放入量筒中，并記下液面的位置V1。

（3）將綁好細(xì)繩小石塊緩慢放入量筒中，使其漂浮，記錄下液面示數(shù)V2。

（4）拉動細(xì)繩將小石塊緩慢拉出，并將平底試管留在量筒中，記錄下此時的頁面體積V3。

（5）利用公式推導(dǎo)計(jì)算可得：

ρ小石塊= ×ρ水

實(shí)驗(yàn)討論：

（1）實(shí)驗(yàn)過程中為何使用平底試管？其作用是什么？

答：平底試管是為了防止學(xué)生在放置小石塊的時候?qū)α客驳撞吭斐蓚Γ蚴欠乐剐∈瘔K在實(shí)驗(yàn)中對量筒底部的磨損，影響實(shí)驗(yàn)的精確度。

（2）最終為何要將平底試管留在量筒中？

答：由于在實(shí)驗(yàn)開始測量時的體積是平底試管在量筒中的體積數(shù)據(jù)，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，最終要將平底試管留在量筒中。

[練習(xí)]

1.如何利用燒杯、水和刻度尺測一個長方體木塊的密度。

2.如何利用量筒水量牙膏皮的密度。

3.如何利用量筒、水、平底試管測鹽水密度。

分析：三個練習(xí)題與實(shí)驗(yàn)研究的三個實(shí)驗(yàn)理論相同，應(yīng)按照相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行測量，并精確計(jì)算出長方體木塊、牙膏皮以及鹽水的密度。

結(jié)語

由實(shí)驗(yàn)可得，密度不同的物體在水中的浮動狀態(tài)各不相同，會產(chǎn)生直接漂浮、制造漂浮以及承載漂浮的現(xiàn)象。總之，通過漂浮（或懸?。?，使物體的質(zhì)量等于排開液體的質(zhì)量，從而測出物質(zhì)的密度，充分地體現(xiàn)了物理學(xué)轉(zhuǎn)換思想的妙用，鍛煉初中生的物理思維以及動手能力，促進(jìn)初中生對于物理知識的進(jìn)一步理解與掌握，逐漸提升教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到教學(xué)目的。