利用量筒和水测物质密度的点滴收获

刘百川

摘要：实验探究是一种能够体现学科素养、活跃学生思维方式的科学教学模式。物理作为初中生的必修课，由于其逻辑性较强、实验性较强以及思维能力较强的特点，致使其对于初中生而言难度较大。经研究发现，实验探究的教学方法在初中物理教学的教学成效较为显著，其不仅能够激发初中生的学习动机，而且能够增强初中生对物理知识的进一步掌握。因此，科学高效的教学模式才是促进学生对物理知识学习并掌握的关键。在初中物理的知识范围中，物质密度是是力学主要内容之一。基于此，本文将利用实验探究的教学模式，利用量筒和水测量物质密度，并记录实验收获。

关键词：量筒;水;物质密度

中图分类号：G4 文献标识码：A

随着教育改革与发展的进程，物质密度成为近几年中考物理的高频考点之一，为使初中生能够学习并掌握物理中物质密度的知识点，本文将采用实验探究的教学模式，探究物质密度。

[实验人数]

将班级学生均分若干小组，理想小组人数为4-6人。

[实验工具]

在实验前，按照小组数准备好与之同等数量的量筒、木块、大头针、橡皮泥以及两升水等实验工具，为防止意外发生，实验工具将准备多余两份。

[问题]利用量筒和水可测量漂浮（或悬浮）物体的质量。

[分析]由物体漂浮（或悬浮）的力学条件知：

F浮=G物

由阿基米德原理知：

F浮=G排

从而得出：

G物=G排

M物=M排=ρ水V排  （ρ水已知，V排可测）

[结论]

漂浮或悬浮的在液体中的物体，其质量的大小等于它排开液体的质量。

表达式：M物=M排=ρ液V排

[实验探究]如何利用水和量筒从而可知物体的质量？

[运用一]直接漂浮

[例如]将木块放于水中，如何测量木块的密度？（木块能够完全漂浮于水面上）

实验工具：木块（不吸水）、大头针、量筒、水

实验步骤：

（1）带领学生清点实验工具，并做好实验准备。

（2）在量筒中注入适量的水，并记录下体积V1。

（3）将木块轻轻放入量筒中，带领学生观察木块在量筒中的浮动情况，）记录下木块漂浮于量筒中的示数V2。（木块完全漂浮在水面上

（4）利用大头针使木块完全浸没于水中，并记录下体积V3。

（5）利用公式推导计算可得：M木=ρ水（V2 - V1 ）

而V木=V3-V1

所以ρ木=  ×ρ水

实验讨论：

（1）实验过程中测量出的V2示数能否表示木块的密度？

答：测量出的V2的示数不能够表示木块的密度，木块只是漂浮于水面，并未涉及到密度的測量，因此不能表示。

（2）为何选用不吸水的木块，若木块均吸水，应怎样解决这一问题？

答：木块吸水会增加木块的重量，并且会减少水的含量，会影响实验最终的木块密度，若木块均吸水，可选择用薄膜覆盖木块，减少木块表面与水的接触。

[运用二]制造漂浮

[例如]如何测量橡皮泥的密度？

实验工具：量筒、水、橡皮泥

实验步骤：

（1）带领学生清点实验工具，并做好实验准备。

（2）在量筒中注入适量的水，并记录下体积V1。

（3）取一块橡皮泥做成空心，放入量筒中，使其漂浮。

（4）在橡皮泥完全漂浮于水面上时，记录下此时页面的示数V2。

（5）将橡皮泥缓慢投入水中，并记录下页面的示数V3。

（6）利用公式推导计算可得：

ρ橡皮泥=  ×ρ水

实验讨论：

（1）橡皮泥为什么要做成空心？做成实心的结果会怎样？

答：为精确测量橡皮泥的密度，做成空心才能够使橡皮泥漂浮于水面上。做成实心的，橡皮泥在进入量筒时，会逐渐沉到水底，不符合制造漂浮的实验要求。

[运用三]承载漂浮

[例如]如何测量小石块的密度？

实验工具：量筒、水、平底试管、小石块、细绳

实验步骤：

（1）带领学生清点实验工具，并做好实验准备。

（2）在量筒中注入适量的水，将平底试管放入量筒中，并记下液面的位置V1。

（3）将绑好细绳小石块缓慢放入量筒中，使其漂浮，记录下液面示数V2。

（4）拉动细绳将小石块缓慢拉出，并将平底试管留在量筒中，记录下此时的页面体积V3。

（5）利用公式推导计算可得：

ρ小石块= ×ρ水

实验讨论：

（1）实验过程中为何使用平底试管？其作用是什么？

答：平底试管是为了防止学生在放置小石块的时候对量筒底部造成伤害，或是防止小石块在实验中对量筒底部的磨损，影响实验的精确度。

（2）最终为何要将平底试管留在量筒中？

答：由于在实验开始测量时的体积是平底试管在量筒中的体积数据，为保证实验数据的准确度，最终要将平底试管留在量筒中。

[练习]

1.如何利用烧杯、水和刻度尺测一个长方体木块的密度。

2.如何利用量筒水量牙膏皮的密度。

3.如何利用量筒、水、平底试管测盐水密度。

分析：三个练习题与实验研究的三个实验理论相同，应按照相应的实验步骤进行测量，并精确计算出长方体木块、牙膏皮以及盐水的密度。

结语

由实验可得，密度不同的物体在水中的浮动状态各不相同，会产生直接漂浮、制造漂浮以及承载漂浮的现象。总之，通过漂浮（或悬浮），使物体的质量等于排开液体的质量，从而测出物质的密度，充分地体现了物理学转换思想的妙用，锻炼初中生的物理思维以及动手能力，促进初中生对于物理知识的进一步理解与掌握，逐渐提升教学质量，达到教学目的。