初中物理北师大版（2024）八年级下册（2024）第三节 密度的测量与应用教学设计

这是一份初中物理北师大版（2024）八年级下册（2024）第三节 密度的测量与应用教学设计，共4页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，教学过程等内容，欢迎下载使用。
1.会用量筒测量液体的体积、固体的体积，并利用天平和量筒测量不同形状固体和液体的密度，体会等量替换的方法.
2.会利用物理公式间接地测定某个物理量，进一步巩固密度的概念.
3.在测量固体和液体密度的过程中，熟悉天平、量筒的使用技能，规范实验操作步骤，培养严谨的科学态度.
【教学重点】
1.学会用天平和量筒测固体和液体的密度.
2.使学生通过实验能对密度的物理意义加深理解.
【教学难点】
1.用量筒测量不规则固体体积的方法.
2.利用变式实验测物质的密度.
【教具准备】
天平、量筒、盐水、铁块、塑料块、水、烧杯、细线、牙签（或细铁丝、大头针）、多媒体课件、不规则小石块等.
【教学课时】
1.5课时
【教学过程】
一、新课引入
同学们，我们知道物体质量可以用天平测量，那体积如何测量呢？
师展示长方体的铁块和不规则的塑料块、一些水，启发学生深入思考问题.
生1：铁块可用刻度尺测量出它的长、宽、高，然后三者相乘即可计算出它的体积.
生2：水的体积可以用有刻度的容器量取，如有刻度的水壶、药瓶量取.
同学们回答得很好，测量规则固体的体积可以用刻度尺测量，但如果是液体的体积和像这个不规则塑料块的体积又该如何测量呢？这就是今天这次课我们要讨论的内容.
密度的测量
1.量筒和量杯的使用方法
教师展示一个量筒（或量杯），告诉学生用这个量筒（或量杯）就可以测量水和塑料块的体积，然后引导学生观察量筒（或量杯）的结构.
生：量筒（或量杯）上有单位毫升（mL）、刻度值.
教师提醒：1mL=1cm3.不同量筒（或量杯）的最小刻度值可能不同，大家在使用之前，先要看清楚，以免读数时弄错了.
教师用多媒体播放课件“量筒和量杯的使用方法”.
量筒和量杯是用来测液体体积的工具.量筒或量杯的壁上均有刻度，相邻的两条刻度线之间的距离为分度值，表示量筒或量杯的精确程度.通常情况下，还标有100mL、200mL或500mL等字样，这些字样均表示量筒或量杯的最大量程，即最多能测量的体积是多少毫升.在使用量筒测液体体积时，无论液面下凹还是上凸，测量者读数时其视线都应与凹面的底部或凸面的顶部在同一水平线上.
好，下面请大家思考，如何用量筒量取体积为50mL的水.请几位同学上台给大家演示.
学生上台操作演示，教师和学生评判.教师及时指出存在的问题，并纠正.同时用多媒体课件演示正确和错误的读法让学生判断.
读数时，视线必须与液面的凹液面相平齐（注：如果是凸液面，则视线与凸液面相平齐）.下面请同学们思考乙、丙图错在哪里？会对测量结果有何影响？
教师请三位学生演示乙、丙两种操作，并引导学生分析，然后作出总结：乙图读数导致测量结果偏大，丙图读数导致测量结果偏小.
[教师总结]
【例1】（多媒体展示）现有甲、乙两种不同规格的量筒，如图所示甲的分度值是mL，乙的分度值是 mL，若要量取35mL的水，应该选取 量筒.
解析：由图可知甲的分度值为2mL,乙的分度值为1mL，若要量取35mL的水，应该选取乙量筒.
答案：2 1 乙
2.测量固体的密度
（1）如何用量筒测量固体的体积
①形状规则固体体积的测量
师：同学们，你们会测量正方体的体积吗？
生：用刻度尺测出正方体的棱长，然后用公式V=L3 ，计算出体积.
师：同样地，长方体的体积Ｖ ＝ａｂｃ；圆柱体的体积 Ｖ ＝πｒ２ｈ.
②形状不规则固体体积的测量
师：既然量筒可以测量出液体的体积，那么不妨由乌鸦喝水想到利用固体排开液体的方法间接测量出排开液体的体积便知道固体的体积.下面请大家思考如何利用量筒测量出这个不规则小固体（塑料块）的体积.
学生思考和讨论.
教师用多媒体播放课件“如何用量筒测量固体的体积”.
如何用量筒测量固体的体积（多媒体课件）
利用量筒或量杯测量不规则小固体（塑料块）的体积（排水法）：
①用烧杯将适量的水倒入量筒内，正确读出水的体积V1；（如图甲）
②将待测小固体用细线拴住，轻轻地浸没于量筒内的水中；
③正确读出水面上升后的总体积V2；（如图乙）
④计算被测小固体的体积：V=V2-V1.
注意：①取水要适量，使塑料块放入后既能完全没入，同时又不会超出刻度线之上；
②为了便于操作，用细线系住塑料块轻轻地放入量筒中，以防水溅出或砸坏量筒；
③所测固体既不吸水又不溶于水（如海绵、软木块、蔗糖块等不能用排水法测量体积），更不能与水发生化学反应（如金属钠）.
师：以上是排水法测物体的体积，需固体不吸水且不溶于水，而且会沉底，那么，对于浮在水面的固体，我们该怎么测它的体积呢？
生：我们可以用针把它按下去.
[教师总结]
师：对于溶于水的固体或者会吸水的固体，该怎么测量呢？
生：可以埋在沙里进行测量.
[教师总结]
师：如果想测一个大石头的体积，怎么测呢？
生：可以放在溢水杯中测量.
[教师总结]
（2）测量固体的密度（小石块）
师：播放多媒体课件，请同学完成教材P14“测量小石块的密度”，并将实验数据填入下列表格中.
注意：(１)实验中测出的总体积 Ｖ２ 不仅包含小石块和水的体积，还包含水中细线的体积，所以体积的测量结果会略微偏大，计算出的密度值会略微偏小.(２)若实验中先用排水法测量固体的体积，再将固体放在天平上测量其质量，则因为固体上带有水，会使质量的测量值偏大，最终计算出的密度值偏大.
例题2 溧阳市竹箦(ｚé)镇洙汤村的吕先生在农田捡到一块形状特殊的石头，经文物部门鉴定，竟然是新石器时代的石箭头.小组同学对其复制品展开密度测量.
(１)将天平放在水平桌面上，游码移至标尺的 处，发现指针如图甲所示，小明应该向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母直至指针指在分度盘的中央刻度线处.(２)在调好的天平左盘内放入石箭头，天平平衡时，右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，其质量是 ｇ.(３)用不吸水的细线拴住石箭头，使其浸没在装有适量水的量筒中，量筒内水面位置分别如图丙、丁所示，则石箭头的体积是 ｃｍ 3.(４)算得石箭头的密度是 ｇ/ｃｍ3 .(５)石箭头的吸水性将导致密度的测量值 (选填“小于”“等于”或“大于”)其真实密度.
答案：(１)零刻度线 右 (２)５７.６ (３)２０ (４)２.８８
(５)大于
测量液体的密度
师：测食盐水的密度的方法跟测小石块的方法一样吗？
生：不一样.
教师用多媒体播放课件“如何用量筒测量固体的体积”.
(１)将天平放在水平台面上，调节天平平衡.(２)在烧杯内倒入适量盐水，用天平测出烧杯和盐水的总质量ｍ１(如图甲所示)，记录在表格中.(３)从烧杯中倒出一些盐水到量筒中，用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量 ｍ２(如图乙所示)，记录在表格中.(４)利用 ｍ＝ｍ１－ｍ２ 计算并记录倒入量筒中盐水的质量ｍ.(５)读出并记录量筒中盐水的体积Ｖ(如图丙所示).(６)利用ρ＝ｍＶ计算并记录盐水的密度.
生：同学按照实验步骤进行实验，填写实验数据.
注意：(１)若先测空烧杯的质量，再测液体和烧杯的总质量，然后将液体全部倒入量筒中测体积，则由于烧杯内液体倒不尽，所测液体体积偏小，会导致所测密度偏大.(２)若先用量筒测液体体积ꎬ再将液体全部倒入烧杯中测质量，则由于量筒内有液体残留，所测液体质量偏小，会导致所测密度偏小.
【例3】(多媒体展示)（实验分析题）
在“用天平和量筒测量矿泉水密度”的实验中，小明的实验步骤如下：
（1）调好天平，测出空烧杯质量m1;
（2）在量筒中倒入适量矿泉水，读出矿泉水的体积V；
（3）将量筒中矿泉水全部倒入烧杯中，测出矿泉水和烧杯总质量m2.
则矿泉水密度的表达式ρ矿泉水= .
以上操作由于无法将矿泉水从量筒中倒尽，测出的矿泉水密度误差较大.经过思考，小明在仍用步骤（1）、（2）的基础上，只对步骤（3）进行了改进，提高了测量结果的准确性，改进后步骤（3）分为两步，请你写出改进容： ; .
解析：本题考查对实验信息的分析能力和对实验误差的处理方法.任何实验的完成都可能有多种方法，可实验总是有误差的，要减小实验误差，就要找到实验操作的最佳方案.题目中测量的是矿泉水的密度，将量筒中的矿泉水倒出的过程中，量筒壁上会沾上矿泉水，误差较大.解决这一问题的方法是将量筒中的矿泉水倒出一部分，这样测得的体积会更准确.
答案：(m2-m1)V将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中，测出矿泉水和烧杯的总质量m2 读出量筒中剩余矿泉水的体积V′
密度的应用
根据密度的定义，在密度、质量和体积三个物理量中，只要知道其中任意两个，就可以求出第三个.因此，密度除了可以用来鉴别物质之外，还可以用来计算某些很难称量的物体的质量，或不便测量的形状比较复杂的物体的体积，进而完成一些特殊的测量甚至可以判断物体中所含物质的成分.
(１)鉴别物质:先根据公式 ρ ＝ ｍＶ求出物质的密度，查密度表确定属于哪种物质或对照密度表判断真伪.(２)求质量:对于不便于直接称量的庞大物体，可查出组成该物体物质的密度 ρ，测出体积Ｖ，再根据ρ＝ｍＶ的变形公式ｍ＝ρＶ求出质量.
(３)求体积:对于不便测量的形状比较复杂的物体，可查出组成该物体物质的密度 ρ，测出质量ｍ，再根据ρ ＝ｍ/Ｖ的变形公式Ｖ＝ｍ/ρ算出体积.例题 体育课上用的实心“铅球”，质量为4 kg，体积为 0.57dm3.通过计算判断这个“铅球”是不是用纯铅制成的.
分析 要知道“铅球”是不是用纯铅制成的，可先求出它的密度，再与金属铅的密度进行比较。
解 ：根据密度公式可求出这个“铅球”的密度
ρ ＝ｍ/Ｖ=4kg/0.57×10-3m3=7.02×103kg/m3.
答：由表6.2-2可知，铅的密度是 11.3x103kg/m3，可见这个“铅球”不是用纯铅制成的.
师：利用密度知识还可设计一些巧妙的测量方法.同学们知道如何用天平测量一卷金属丝的长度吗？
生：例如可以先测量出一卷金属丝的质量，根据其密度计算出金属丝的体积，再用体积除以金属丝的横截面积，就可以得到这卷金属丝的长度.
师：同学阅读教材P15-16,密度在社会生产中还有哪些应用？
生：(１)工业生产中:铸造金属零件前根据模具的容积和金属的密度确定所需金属的质量；质量监管部门将采集到的样品密度等信息作为检验产品是否合格的依据之一；航空器材采用强度高、密度小的材料；机床底座需要用坚固、密度大的材料.(２)农业生产中:农民利用风力，根据密度的不同分拣饱满麦粒、瘪粒和草屑等；选种时需配制密度合适的盐水.