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114测量物质的密度
第四节测量物质的密度
(1)
学习目标
1、知识与技能目标:
通过实验进一步巩固物质密度的概念;
尝试用密度知识解决简单的问题,能解释生活中一些与密度有关的物理现象;
学会量筒的使用方法,一是用量筒测量液体体积的方法;二是用量筒测量不规则形状物体体积的方法。
2、过程与方法目标:
通过探究活动学会测量液体和固体的密度。
学会利用物理公式间接地测定一个物理量的科学方法。
3、情感、态度与价值观目标:
培养学生严谨的科学态度。
学法点拨
本节在学习质量、密度概念及用天平测量质量的基础上,学习测量物质的密度。
学习利用公式间接测定某个物理量的方法。
量筒的容积单位一般是毫升(mL),也有使用立方厘米(cm3)作单位的。
1mL=1cm3.
同许多测量仪器(电流表、电压表、天平)一样,量筒也有量程和分度值。
测量物体体积的方法:
规则形状物体可以用直尺测量。
不规则形状物体可以用量筒测量。
用量筒测量体积常用“溢杯法”:
将物体浸入盛满水的容器中,同时将溢出的水接到量筒中,读取量筒内水的数值便是该物体的体积。
测量石蜡等密度密度比水的密度小的固体的体积,可以采用“悬垂法”:
先读取悬挂重物被浸没于量筒中液体对应的体积,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,两者的差便是石蜡的体积。
教学过程
一、引入新课
通过上一节课学习,我们知道密度是物质的一种特性。
在实际应用中有重要的意义。
1、问:
什么叫物质的密度?
怎样计算物质密度?
2、出示一块长方体铁块,问:
要测这铁块的密度,需要测哪些量?
用什么器材测量?
记录哪些量?
怎样求出铁块的密度?
3、再出示一块任意形状的石块和装在小碗的盐水问:
能否用测长方体铁块密度的方法测这块石块的密度和小碗里的盐水?
用刻度尺不行,那么用什么仪器来测定形状不规则的石块和盐水的体积?
出示量筒,指出液体的体积可以用量筒来测量。
二、量筒的使用
指出:
量筒中液面呈凹形时,读数时要以凹形的底部为准,且视线要与液面相平,与刻度线垂直。
1、探究怎样用量筒测量不规则形状物体的体积
方法:
先在量筒中装入适量的水(以待测体积的物体放入量筒后能完全浸没,且量筒中的水上升的高度不超过量筒的最大刻度值为准),读出此时量筒中水的体积V1;将不规则形状物体浸没在量筒中,读出此时量筒中水面所对应的刻度值V2。
V2与V1的差值就是被测不规则形状物体的体积。
2、了解这种测量方法的原理:
利用等量占据空间替代的方法进行测量。
3、尝试测量一个塑料块的体积。
4、探究怎样用量筒测量一些形状不规则且无法浸入量筒之内的固体的体积。
可采用“溢杯法”测量其体积。
所谓“溢杯法”即将物体浸入盛满水的容器内,同时将溢出的水接到量筒中,读取的数值便是该物体的体积。
但现有量筒一次不能盛取石块溢出的水量,可用较大容器盛接溢出的水,再分若干次用量筒测量所接到的水,多次读取数据,最后相加得到石块的体积。
5、探究怎样用量筒测量密度小于水的不规则物体的体积。
压入法:
用一根细而长的铁丝将蜡块压入水中。
蜡块投进量筒和压入水中后量筒中水面所对的刻度的差值就是烹块的体积。
沉锤法:
用细线将一个钩码系在蜡块下面,用细线吊着蜡块和钩码放入量筒,钩码先浸没在水中,记下此时量筒中水面所对应的刻度值V1,然后钩码和蜡块一起浸入水中,记下此时量筒中水面所对应的刻度值V2,V2与V1的差值就是蜡块的体积。
三、测量形状不规则的塑料块和盐水的密度
1、学生分组设计实验方案、设计实验数据记录表格。
2、各小组间交流所设计的实验方案。
根据交流结果对自己设计的实验方案进行适当调整。
3、各小组汇报实验数据,然后进行讨论;
引导学生进一步体会到:
密度是属于物质本身的一种特性,其大小与物质的质量、体积无关,它与物质种类有关,同一种物质密度相同。
达标自查
1、测量一种物质的密度,一般需要测量它的和。
然后利用公式,计算出物质的密度。
这是一种(填“直接”或者“间接”)测量法。
2、测量形状不规则固体体积的时候,要用量筒来测量,量筒的容积要适量,适量的含义是固体(填“能够”或者“不能”)浸没入液体中。
3、小亮做测量石块的密度的实验,量筒中水的体积是40mL,石块浸没在水里的时候,体积增大到70mL,天平测量的砝码数是50g,20g,5g各一个。
游码在2.4g的位置。
这个石块的质量是,体积是,密度是。
4、为了减轻飞机的质量,制造飞机时,应该选用密度较的材料。
5、下列是不同量筒的量程和分度值,小明同学要测量出密度是0.8g/cm3的酒精100g,则应选择()
A、50mL,5mLB、100mL,2mLC、250mL,5mLD、400mL,10mL
6、使用托盘天平的时候,下列做法错误的是()
A、加减砝码的时候,可以用手轻拿轻放B、不允许把化学药品直接放在天平托盘里
C、被测物体不能超过天平的量程
D、被测物体的质量等于右盘砝码的质量加上游码的读数
7、用天平和量筒测量食用油密度的实验中,不必要且不合理的是()
用天平称出空烧杯的质量
将适量的食用油倒入烧杯中,用天平测出杯和油的总质量
将烧杯中的油倒入量筒中读出油的体积
用天平测出倒掉油以后烧杯的质量
8、下面是小明在测铁块密度时的主要步骤,请你写下正确的操作步骤序号()
将m、V代入公式中,算出铁块密度
铁块用细线拴好轻轻放入水中,测出水和铁块的总体积V2
在量筒中倒入一部分水,测出水的体积V1
用天平称出铁块的质量m
根据数据V1、V2算出铁块的体积V
9、根据密度的公式,下列说法正确的是()
A、质量越大,密度越大B、体积越大,密度越小
C、密度是物质的性质,与质量、体积无关
能力提高
10、在调节托盘天平指针前,发现指针偏向刻度线中央的右侧。
为使天平横梁平衡,应将横梁右端的调节螺母()
A、向或移动B、向左移动C、不必移动,而移动游码D、以上三种都可以
11、给你一台天平、一把直尺、一枝铅笔,测出一卷细铜丝的长度,写出你的方法。
12、用铁、木分别做成体积相同的实心立方体,问哪一个质量大?
为什么?
13、小实验:
测量雪的密度
问题:
雪的密度在任何地方、不同的时间都一样吗?
材料:
两个同样大小的玻璃或塑料筒(高约25cm,直径约7cm);
两个塑料袋,一架天平,一个量筒。
操作过程:
(1)在冬天时将塑料袋装满雪,记下雪的类型(例如,湿雪、干雪、干粉状雪等)及室外空气的温度;
(2)返回教室内把雪全部倒入一个大碗里;
将一个圆筒称重(m1),仔细地装满雪,不要使筒内留下空隙,再一次将圆筒称重(m2),m2-m1即测得的雪的质量;
取第二个圆筒测量它的体积。
方法有二:
一是用量具测量;二是将圆筒装满水,用量筒测出其体积,记录下需要水的数量(mL)
雪的密度等于雪的质量除以圆筒的体积;
雪的密度=
在不同温度下重复这个实验,观察雪的密度在不同温度下是否相同。
14、为了判断一个铁球是不是空心的,某同学测得如下数据:
铁球的m/g
水的体积V/mL
水和铁球的总体积V/mL
79
60.0
90.0
做这个实验需要哪些器材?
主要步骤怎样?
该铁球是空心的,还是实心的?
若铁球是空心的,空心部分的体积是多少?
第四节测量物质的密度
(2)
从容说课
上节课,我们得出了密度的公式,本节课在上节课的基础上,我们将进一步理解物质密度的概念.我们已经知道,不同物质的密度都不相同,这节课,我们来测量不同物质的密度,看看可以发现什么.
了解了密度的概念,学习了使用天平和量筒测量固体和液体的密度.这节课我们要把所学的知识转变为动手能力,用天平和量简测量一下物质的密度.
这是一个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、掌握密度概念的过程,也是突出新的理念实现学生由接受性向探究式学习根本转变的过程,因此对于实验活动的安排就非常重要.
本实验也是一个难度较大的实验,对刻度尺、量筒、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.
第一,上课(去实验室)前应将学生分好组,每小组按3个人为宜,各小组做完之后将结果与其他小组对比.
第二,按照科学的探究过程组织教学,实验探究按照设计方案进行.难点在于正确测出水的体积,关键是求出不同物质的单位体积的质量后进行分析、比较,得出结论.一是比较同种物质三次质量和体积的比是否相同.二是比较三种不同物质的质量和体积的比是否相同,并进行交流与评价,重点在于得出什么结论,如何得出的,通过探究你有什么体会.
教学目标
一、知识目标
1.通过实验进一步巩固物质密度的概念.
2.尝试用密度知识解决简单的问题,能解释生活中一些与密度有关的物理现象.
3.学会量简的使用方法,即用量简测量液体体积的办法,以及用量筒测不规则形状的物体体积的办法.
4.通过使用天平,加深对某些题目的理解.
二、能力目标
1.培养学生严谨的科学态度,对正确使用天平、量筒能做到尽量周全.
2.培养学生的科学世界观,并且对实验现象的观察尽量做到仔细、客观、认真,这对学生以后的学习是大有好处的.
三、德育目标培养学生严谨的科学态度.
教学重点
1.用量筒测固体、液体的体积.
2.用天平和量筒测固体、液体的密度.
教学难点
用天平和量筒测物质的密度.
教学方法
1.实验法:
会通过实验,间接地利用公式测量物体.
2.观察法:
用正确的方法给天平和量筒读数.
教具准备
天平、砝码、量筒、水、铁块、铜块、铝块、细线、花岗岩、刻度尺、三角板.
课时安排
1课时
教学过程
一、引入新课
[师]前面我们学习了密度的计算公式,如何用实验的方法测量?
用什么仪器可以测量密度?
[生]可以先用天平测出物体的质量,然后用量简测出液体的体积,根据密度的公式,就可以求出物体的密度.
[师]回答得非常好.这节课我们具体学习一下测量物体的密度的方法.
二、新课教学
[师]今天,我们来动手做一个实验,测物体的密度.同学们先分组(三人一组).
[师]大家看自己的实验台上,有这样一些实验器材:
天平一架,砝码一盒,量筒一只,烧杯中装有水、铁块、铜块、铝块各一个,另外还有一根细线,一块花岗岩,一副三角板,刻度尺.
[师]今天我们重点解决以下三个问题:
[投影]
一、测铝块、铁块、铜块的密度.
二、测水的密度.
三、测不规则物体——花岗岩矿石的密度.
[师]根据我们上节课学习的知识,同学们会测吗?
[生]测三种金属圆柱体的密度分为几步:
(1)先用天平测出铜、铁、铝各自的质量.
(2)接下来测三个物体的体积.测体积时有两种办法:
第一种办法如下图所示:
将物块竖直放置,然后如图所示,将其夹到中间,最后下面用尺子测量,即可得圆柱体的直径d,所以这个圆柱体的横截面积即可知道.然后用刻度尺测量一下圆柱体的高,根据公式V=π(
)3即可得物块的体积.
以上是一种方法,另外还有第二种方法,即上节课讲过的,采用体积差的方法测它的体积:
即先用量简量取一定量的水,记下示数V1,将物块全部浸入水中,再记下这时的示数V2.所以囱块的体积即为V2-V1.
无论采用何种方法,只要能够测出物质的质量即可得体积,最后还得用质量m除以体积V即可得到物质的密度.
[师]讲得非常好.下面提一个问题:
能不能先测体积后测质量?
[生]这要看怎样测体积了,如果是采用第一种方法测体积,则先测体积还是先测质量都无所谓,如果是采用第二种方法测体积,则必须先测质量,后测体积.
[师]为什么呢?
[生]因为如果采用后一种方法测体积,则物块要沾上水,我们知道,天平在使用时是不能沾上水的,同时物块沾上水后质量有可能会变大,因此应测质量后测体积,
[师]总结得非常精彩.通过大家群策群力,我们已经找到了测铁块、铜块、铝块密度的方法.需要大家注意的是:
在测量中.由于仪器、操作方法及操作人的因素影响,必定会产生一些误差.如何来减小这些误差呢?
[生]减小误差的方法有很多,比如改进测量工具、完善测量手段等,但我认为最有效.也是最容易办到的还是多次测量取平均值的方法,这种方法简单、易行、最有效.
[师]说得很好,多次测量取平均值的方法在我们的实验过程中是一种有效地减小误差的方法.多次测量,测几次好呢?
[生]三次为宜.
[师]对,咱们做本实验时三次测量取平均值可以有效地减小误差.
[生]今后的实验过程中是不是都要多次测量取平均值呢?
[师]对于一些产生数据的实验,最好是这样做,一些伟大的科学家正是从误差微小的变化中找到很多科学知识.
[师]接下来大家思考一下如何来测不规则物体(如花岗岩)的密度呢?
[生]基本上与测铜、铁、铝的方法一样,只不过在测岩石的体积时应采用浸入法,即第二种方法.因为岩石是不规则物体,用三角板和直尺法测量时,由于形状不规则,所以很难测出它的体积,因此用第一种方法不合适.
[师]如何来测水的密度?
[生]测水的密度以及测液体的密度都要用量筒.
[师]具体如何来测呢?
[生]先测出一定量的水的体积,将水倒进量简中,观察示数.
[师]观察示数时应注意什么问题呢?
[生]应使视线与液面的凹面相平,这样可以减小误差,如右图.
测出体积后,接下来测水的质量.由于测质量时水不能与天平相接触,因此应间接测水的质量.
[师]怎样测呢?
[生]可以先测一个空烧杯的质量M1,然后将量筒中的水倒入烧杯,测出烧杯和水的总质量M2,那么水的质量M=M2-M1.这样水的质量和体积已全部测出来了,二者一除即可得密度.
[师]大家想想还有没有别的办法.
[生]有.
[师]怎么测呢?
[生]可以把上面的烧杯换成量筒.
[师]换成量简?
能不能具体说一下.
[生]取一只量筒,先测出它的质量M1,然后往量筒中装水,测出量筒和水的总质量M2.那么水的质量M=M2-M1同时,由量简中液面的示数直接把水的体积读出来,两者相除即得水的密度.
[师]大家总结得很好.接下来请同学们自己动手,测一下以下几种物质的密度.
(学生自己动手实验,教师巡回指导,不时指点学生遇到的问题)
参考实验数据:
ρ铁:
7.9×103kg/m3ρ铝:
2.7×103kg/m3ρ铜:
8.9×103kg/m3
ρ花岗岩:
2.6~2.8×103kg/m3ρ水:
1.0×103kg/m3
三、总结
这一节课我们进行的实验综合了许多前面所学的知识,对于复习巩固前面学习的内容、了解物理知识之间的内在联系有很大帮助.测定物质的密度的方法不仅有这一种方法,今后还要深入地学习.密度知识在初中物理中占有十分重要的位置,它与我们后面学到的许多知识都有联系.希望同学们认真学习这部分知识,为今后的学习打好基础.
四、动手动脑学物理
这两个问题都是属于综合性较强的问题,学生可以充分讨论.各抒己见,教师不要加任何限制.也许学生的观点不是完全正确,但要求说明理由,要让学生敢于大胆发表自己的看法.
[参考结果]
1.导热性能好的,导电性能也强.
全球的年产量越低,市场的价格越高.
2.
(1)银和铜的导电性能好.在这两种金属中,铜更适合作导线,因为铜的年产量较高,价格也比银便宜得多.
(2)银的导热性能也很好.生活中常用的各种锅是用铁(钢)或铝做的,一般蒸锅用铝做的多,而炒锅一般用铁做.因为铝的导热性能比铁好得多,而铝的熔点不很高.若用铝做炒锅,一方面会使食品局部温度很高而变糊;另一方面炒菜时外焰的温度都较高,所以炒菜时宁用铁锅不用铝锅.
(3)铝的密度最小.生活中用铝的地方很多,如门、窗框、器皿、锅、导线等.因为铝的密度小,轻便;导电和导热性能都不太差,同时它的产量较高,价格便宜.
第四节测量物质的密度(3)
一、学习目标
1、理解密度的概念,知道密度是物质的一种特性。
2、知道密度的单位、读法及物理意义。
3、掌握密度公式,并能进行简单的计算。
4、知道测定物质密度的原理,并用此原理进行密度的测定。
5、学会用天平和量筒测固体和液体的密度。
6、熟练掌握密度公式及其变形公式,并能进行相关计算。
二、学习内容
1.密度
每种物质都有各自的特性,要认识物质必须研究这些物质的特殊性.物质的形状、颜色、软硬程度等是
物质的特性,可以根据这些特性来辩认它们,但是这还不够,物质还有一个很重要的特性——密度.密度是一个表示物质特性并且应用比较广泛的物理量.
(1)密度的意义
各种不同的物质,例如铁、铝、水、酒精、空气、氢气等在体积相同时,它们的质量各不相同,这是物
质的一种特性.在物理学中引入了物质“密度”这个物理量来表示这种特性.
(2)密度的定义
密度的定义为:
单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度.
密度的定义式为:
ρ=m/v,式中的m表示质量,v表示体积,ρ表示物质的密度。
(3)密度的单位
在国际单位制中,密度的单位是“千克/米3”,常用的单位还有“克/厘米3”。
它们的关系是:
1克/厘米3=1000千克/米3。
密度的单位读法及物理意义是:
“千克/米3”读作“千克每立方米”,表示1米3某种物质的质量是多少千克。
如水的密度是:
ρ水=1.0×103千克/米3,读作“1.0×103千克每立方米”,它的物理意义是:
1米3的水的质量是1.0×103千克。
(4)密度分式的运用应注意
公式ρ=m/v中,mvρ都是对同一物体而言的,不能张冠李戴。
一般情况下,统一使用国际单位,如m用千克作单位,v就应该用米3作单位,那么ρ的单位就是千克/米3;若采用常用单位,如m用克作单位,v就应该用米3为单位,那么ρ的单位就是克/厘米3。
对于同一物质,密度ρ是一定的,它反映了物质的一种特性,只要物质不变,物态和外界条件不变,其密度是不变的。
当物质的质量增大(变小)多少倍,其体积也增大(变小)多少倍。
不能把ρ=m/v理解为物质的密度与它的质量成正比,与它的体积成反比。
对于同一种物质,它的密度是不变的说法具有一定的条件的,如同一物质在不同的物态(固态、液态、气态)和条件(温度)下,其密度也是不同的。
如:
水的密度是1.0×103千克/米3,而冰的密度是0.9×103千克/米3,水蒸气的密度是0.6×103千克/米3。
不同的物质,一般有不同的密度。
可是为什么煤油与酒精的密度,水和蜡的密度是相同的呢?
因为:
密度是物质基础的一种特性,但不是唯一特性。
两种物质的密度值相同,表明物质在这方面的特性一样,但在其它方面的特殊性就不一样。
因此,应该说对于不同物质,密度值一般是不同的。
计算密度要用到体积单位、容积单位之间的换算关系以及体积单位和容积单位之间的换算关系:
1米3=103分米3;
1分米3=103厘米;
1厘米3=103毫米3;
1升=103毫升;
1分米3=1升=103厘米3;
1厘米3=1毫升=1毫升。
注意单位换算也是用好公式的一个重要方面。
2.用天平和量筒测定固体和液体的密度
测定固体和液体的密度,一般的方法是:
先用天平测出该物质的质量,再用量筒(量杯)测出该物质的体积,然后根据密度公式求出它的密度.在实验中应注意:
(1)关于量筒(量杯)的使用
①弄清所用的量筒(量杯)的量程和最小刻度值.以选择适合实验所用的量筒(量杯).
②测量时将量筒(量杯)放在水平台面上,然后将液体倒入量筒(量杯)中.
③观察量筒(量杯)里液面到达的刻度时,视线要跟液面相平.若液面是凹形的(例如水),观察时要以凹形的底部为准.若液面是凸形的(例如水银),观察时要以凸形的上部为准(可记为凸顶凹底).
(2)测固体体积的方法
①对形状规则的固体,可用刻度尺测出有关数据,然后根据公式算出体积.
②对形状不规则的固体,可采用“排水法”来测它的体积.具体做法是:
A.在量筒(量杯)内倒入适量的水(以浸没待测固体为准),读数体积V1
B.用细线栓好固体,慢慢放入量筒(量杯)内,待物体浸没在水中后,读出这时水和待测固体的总体积V2;
C.待测物体的体积就是V2-V1.
三、例题分析:
第一阶梯
[例1]一支蜡烛,燃烧掉一半,剩下的半支与原来的相比( )
A、质量减半,密度减半
B、质量减半,密度不变
C、质量不变,密度减半
D、质量不变,密度不变
点拨:
正确理解质量和密度的要领是答题的关键。
答案:
质量是物体所含物质的多少,燃烧掉一半,故质量减少一半,密度是物质的一种特性,跟质量和体积无关,故密度不变。
选B。
[例2]利用天平和量筒测形状不规则的金属块的密度。
点拨:
测出物体的质量和体积是测量的关键,若物体的形状规则,亦可用刻度尺测出相关量后根据公式算出体积,若物体不能沉入水中的,可用“压入法”或“重锤法”来测物体的体积。
答案:
金属块的质量可用天平直接测得,体积可用“排水法”来测得,然后用密度公式求得密度,具体实验步骤是:
1、调节好天平;
2、用天平称出金属块的质量为m;
3、在量筒水中放入适量的水,读出体积为V1;
4、用细线拴好被测物体轻轻放入量筒中(浸没),读出物体和水的总体积为V2,算出被测物体的体积V=V2=V1。
[例3]甲、乙两种物质的密度分别为
,现将这两种等质量物质混合,求混合后的密度。
(设混合前后体积不变)
点拨:
求解混合物的问题,要注意以下几点:
(1)混合前后总质量不变;
(2)混合前后总体积不变(一般情况);(3)混合物的密度等于总质量除以总体积;此类问题难度较大,正确把握上述三点是解本题的关键。
第二阶梯
[例4]市场出售的“洋河酒”,包装上注明的净含量为500mL,酒精度为55%,求这瓶酒的质量.
点拨:
(1)洋河酒可以看做是纯酒精和纯水的混合.
(2)55%指的是酒精和酒的体积比.
答案:
445g
[例5]有甲、乙两个实心物体,它们的质量之比为2:
3,体积之比为1:
2,求它们的密度之比。
已知:
m甲:
m乙=2:
3 V甲:
V乙=1:
2
点拨:
比值的计算是物理中常见的题型,解题时的方法是,明确需求量和已知量之间的关系,找出相应的关系式,然后按上述格式条理清楚地进行运算,切不可想象心算。
解:
答:
甲、乙两物体的密度之比为4:
3。
[例6]在氧气瓶中装满密度的4kg/m3的氧气,若用去一半,剩余部分氧气的密度是_______kg/m3.
点拨:
用去一半指质量,氧气瓶内气体体积不变。
答案:
2
第三阶梯
[例7]用天平和量筒测液体的密度。
答案:
实验步骤如下:
1、调节好天平;
2、用天平称出玻璃杯和液体的总质量为m1;
3、把玻璃杯中的液体的一部分倒入量筒中,读出量筒中液体的体积为V;
4、用天平称出玻璃杯和剩余液体的总质量为m2,量筒中液体的质量m=m1-m2.
点拨:
在测液体密度的实验中,体积可用量筒测得,关键是如何用天平测液体的质量,此题中步骤3的
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