滬科版初中八年級(jí)物理《科學(xué)探究：物質(zhì)的密度》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、 科學(xué)探究：物質(zhì)的密度 1．教學(xué)目標(biāo) ◆知識(shí)與技能 ⑴理解密度的定義、公式和單位。 ⑵會(huì)進(jìn)行密度單位的換算。 ◆過程與方法 ⑶通過實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、計(jì)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(huì)用比值定義物理量的方法。 ◆情感態(tài)度與價(jià)值觀 ⑸通過實(shí)驗(yàn)探究，養(yǎng)成討論、交流和互相合作的良好習(xí)慣。 2．內(nèi)容分析 本節(jié)主要內(nèi)容包括兩個(gè)部分：一是通過測(cè)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(xué)習(xí)密度的定義、公式和單位。 從知識(shí)的角度說，密度的概念是進(jìn)一步學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，后面學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)、浮

2、力時(shí)，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(xué)探究，對(duì)于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，逐步形成科學(xué)探究能力，都具有重要作用。在此過程中運(yùn)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(xué)習(xí)中經(jīng)常用到的方法。所以，不管從知識(shí)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(yùn)會(huì)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(xué)生經(jīng)歷提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、得出結(jié)論、評(píng)估等科學(xué)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(jìn)而得出密度的定

3、義、公式和單位。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：經(jīng)歷建立密度概念的實(shí)驗(yàn)探究過程，領(lǐng)會(huì)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(xué)的重點(diǎn)。 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：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(xué)的難點(diǎn)。學(xué)生對(duì)物質(zhì)的比較直觀的特性容易認(rèn)識(shí)，如顏色、味道、氣味、硬度等，但對(duì)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生在學(xué)習(xí)了密度的公式 以后，認(rèn)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(rèn)識(shí)甚至在學(xué)過密度知識(shí)很長(zhǎng)時(shí)間后在一些學(xué)生腦海仍然根深蒂固，究其原因，一是學(xué)生對(duì)物理公式往往只從數(shù)學(xué)角度分析，而忽視了其中的物理意義；二是學(xué)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(shí)驗(yàn)，獲得比較準(zhǔn)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(diǎn)的有效途徑。 3．教學(xué)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(diǎn)和難點(diǎn)，教學(xué)時(shí)應(yīng)把主要精力放在科學(xué)探究的過程中，只要學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測(cè)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(xué)過程設(shè)計(jì)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(jī)的圖片或錄像，課堂上播放給學(xué)生看，然后提出：如果你是設(shè)計(jì)師，在設(shè)計(jì)制造自行車賽車和飛機(jī)時(shí)，你會(huì)選擇什么樣的材料？你為什么選擇這些材料？通過學(xué)生思考討論，教師進(jìn)一步提出：“有同學(xué)說，鐵塊的質(zhì)量比木塊大，這句話對(duì)嗎？”通過討論交流，使學(xué)生認(rèn)識(shí)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(gè)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(dǎo)學(xué)生思考的辦法。 ●猜想與假設(shè) 根據(jù)上面的討論，讓

6、學(xué)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(shí)學(xué)生可能猜想：物體的體積越大，質(zhì)量也越大。有的學(xué)生可能會(huì)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(xué)生作出這些猜想是不困難的。如果學(xué)生沒有猜想成正比，也不要緊，教師在此不要硬逼學(xué)生猜想，畢竟這里的猜想只是為了引導(dǎo)下面的探究，到這種程度就可以了。 ●制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 對(duì)本環(huán)節(jié)，課文中的幾個(gè)問題是很有針對(duì)性的，可以作為討論思考題讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，然后師生一起明確各個(gè)問題的答案，確定實(shí)驗(yàn)的方案。在交流反饋中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些問題作些擴(kuò)展和深入研究，讓學(xué)生弄明白每一步設(shè)計(jì)的目的和思路。這是保證大多數(shù)學(xué)生能夠

7、理解實(shí)驗(yàn)、順利完成實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。只有讓學(xué)生真正做到心中有數(shù)，才能起到科學(xué)探究對(duì)學(xué)生的鍛煉價(jià)值。 ●進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 實(shí)驗(yàn)一定要采用學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師提供的實(shí)驗(yàn)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(huì)使學(xué)生有更多的實(shí)驗(yàn)空間，有助于學(xué)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(cè)量水和酒精等液體。考慮到課堂時(shí)間緊張，可以每組測(cè)量一種物質(zhì)，把各組數(shù)據(jù)匯總再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)是本節(jié)課的關(guān)鍵，教師要特別提醒學(xué)生，各小組每位同學(xué)分工要明確，操作時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行儀器的使用規(guī)則，讀取數(shù)據(jù)要仔細(xì)，力爭(zhēng)使每一小組收集到的數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過

8、程中，教師要巡回指導(dǎo)，監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，了解學(xué)生測(cè)量的數(shù)據(jù)，及時(shí)為學(xué)生提供幫助。 ●分析與論證 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師組織學(xué)生把各組測(cè)得的數(shù)據(jù)匯總起來，通過實(shí)物投影或黑板展示給所有同學(xué)，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生按照課本上的表格記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算出每組數(shù)據(jù)質(zhì)量與體積的比值。對(duì)表格數(shù)據(jù)的分析分兩個(gè)階段進(jìn)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(xué)生完成，然后全班交流，交流時(shí)要讓學(xué)生說清分析數(shù)據(jù)的過程以及得出的結(jié)論。在學(xué)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(shí)引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(shí)驗(yàn)記錄表格只記錄各個(gè)物體的體積和質(zhì)量，先不直接計(jì)算質(zhì)量與體積的比值，而是讓學(xué)生仔細(xì)觀察和比較自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋找發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律和特點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)雖然提高了學(xué)生分析數(shù)據(jù)的難度，但有助于激發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力。并且可以使學(xué)生對(duì)密度的建立過程理解得更深刻。為了引導(dǎo)學(xué)生思考、分析，可出示下面的討論題： 根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)？ 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(diǎn)？ ③鐵和木材這兩種不同物質(zhì)有什么相同點(diǎn)？（它們的質(zhì)量跟體積的比值都不變。）有什么不同點(diǎn)？（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(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)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(xué)生得到上面的結(jié)論后，教師可引導(dǎo)講解。物理學(xué)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(dǎo)學(xué)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?yàn)橘|(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(jì)算公式。 教師在教學(xué)中應(yīng)對(duì)比值定義的方法予以突出。用兩個(gè)量的比值來定義一個(gè)新的物理量是物理學(xué)中常用的科學(xué)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(qiáng)、功率等物理量的定義還會(huì)用到。 ●評(píng)估 本節(jié)課的探究是一個(gè)要素多、過程長(zhǎng)的全程科學(xué)探究，盡管有教師的引導(dǎo)和幫助，但是學(xué)

12、生在探究過程中仍然很可能遇到一些困難，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的探究過程進(jìn)行評(píng)估，是非常必要的。評(píng)估時(shí)不僅要反思不足和疏漏，提出改進(jìn)措施，而且要總結(jié)做得好的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。 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(tái)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(qǐng)學(xué)生進(jìn)行分辨，并說明分辨依據(jù)。讓學(xué)生確認(rèn)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(shí)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(qǐng)學(xué)生分辨，并說明分辨的方法。學(xué)生可能會(huì)用手掂一下或用天平來進(jìn)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(qǐng)學(xué)生分辨。學(xué)生可能會(huì)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(gè)木塊和鐵塊，請(qǐng)學(xué)生充分討論，尋找分辨的方法。通過討論使學(xué)生明確，此時(shí)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(xué)生可能會(huì)

14、朦朧地意識(shí)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(duì)質(zhì)量和體積的比較之中。學(xué)生有了這種意識(shí)，就可以設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn)了。 ●制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 為了尋找物質(zhì)的這種特性，需要先測(cè)出物體的質(zhì)量和體積。為了引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)的過程，教師可以提出如下引導(dǎo)性的討論思考題：①需要測(cè)量哪些物理量？選擇哪些測(cè)量工具？②選取哪些物質(zhì)作為研究對(duì)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(duì)象上還有什么具體要求？③實(shí)驗(yàn)步驟有哪些？記錄數(shù)據(jù)的表格怎樣設(shè)計(jì)？ 對(duì)于以上問題，教師在學(xué)生充分思考討論的基礎(chǔ)上，組織全體同學(xué)交流，明確實(shí)驗(yàn)的思路和做法，以保證下面實(shí)驗(yàn)的順

15、利進(jìn)行。 ●進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)，目標(biāo)不是驗(yàn)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(duì)于同種物質(zhì)，它是相同的；而對(duì)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(diǎn)？②不同的木塊，質(zhì)量不同，體積不同，它們有什么相同點(diǎn)？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(diǎn)？④這些不同的物質(zhì)之間，有哪些不同點(diǎn)？ 這里的討論可放開一些，讓學(xué)生充分思考討論，教師參

16、與到學(xué)生的交流之中，為學(xué)生提供幫助。待學(xué)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(shí)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)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(xué)生理解用比值定義密度概念的基礎(chǔ)上，教師可以組織學(xué)生討論：①由密度的概念怎樣計(jì)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(duì)于密度單位的確定，要使學(xué)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(fù)合單位的方法。最常用的密度單位有kg/m3和g/cm3。這是學(xué)生第一次學(xué)習(xí)復(fù)合單位并進(jìn)行換算，教師要予以足夠的示范和指導(dǎo)。教師可以板演如下?lián)Q算過程:(公式不能顯示，略，請(qǐng)諒))然后選擇下一節(jié)課文密度表中常見物質(zhì)的密度，進(jìn)行換算練習(xí)。 4．作業(yè)檢測(cè) 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(xué)相互交流的重要性？當(dāng)你通過自己動(dòng)手完成探究過程時(shí)，有什么感受和體會(huì)？ 2．談?wù)勀銓?duì)用“比值定義法”定義密度概念的理解。 3．為了研究物質(zhì)的密度，某同學(xué)用兩種不

18、同的物質(zhì)做實(shí)驗(yàn)，測(cè)得四組數(shù)據(jù)，填在了下列表中： 實(shí)驗(yàn)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(gè)結(jié)論: A．同種物質(zhì)構(gòu)成的兩個(gè)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(gè)空格中： ⑴比較1、2（或3、4）兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是　 　、　 　； ⑵比較1、3兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是　 　； ⑶比較2、4兩組實(shí)驗(yàn)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(xué)語(yǔ)言表述，應(yīng)當(dāng)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(gè)物體，其質(zhì)量一定不同