师:同学们,今天我们学习八年级人教版物理第六章第二节密度。这节课的学习目标,一是通过实验探究同种物质的质量与体积的关系;二是利用实验数据进行图像分析,理解密度的概念。同学们请看,这里有 a 和 b 两个瓶子,里面装满了水,你们认为哪一个瓶子里的水质量大呢?为什么?我们来听听这位同学的回答。
生:我认为 a 瓶水的质量大,因为 a 瓶水的体积较大。
师:嗯,很好。我们知道同种物质体积越大,质量越大。请同学们思考,如果 a 瓶水的体积是 b 瓶水的体积的两倍,那 a 瓶水的质量会是 b 瓶水的质量的两倍吗?有的同学认为是两倍的关系,有的同学认为不是,那我们下面通过实验一起来探究水的质量和体积的关系。实验目的是探究水的质量和体积的关系,根据这个实验目的,我们需要测量什么物理量,用什么器材来测量呢?我们来听听这位同学的回答。
生:我们需要测量水的质量和体积,用电子秤测质量,用量筒测体积。
师:很好,这位同学说出了需要测量的两个物理量——质量和体积,并且说出了测量质量用电子秤,测量体积用量筒。那测量体积还有没有其他的器材呢?今天老师带来了一个测量体积的器材——针筒,这个针筒它的量程是 50 毫升,即 50 立方厘米。我们还需要用到电子秤和烧杯。在进行实验之前,我们是否要先设计实验的表格呢?下面请同学们拿出练习本,在练习本上先尝试着设计记录数据的表格。同学们都设计好了吗?下面我们来看看这个同学设计的表格,这位同学设计得非常好,他把需要测量的两个物理量——质量和体积,以及它们的单位都设计在表格中了,并且设计了要测量 5 组数据,这样记录多组数据,便于探究规律的普遍性。下面我们一起观看实验视频,请同学们把实验数据记录在表格中。
(开始播放实验视频)
师:今天我们利用电子秤、针筒、烧杯来探究水的质量和体积的关系。首先将电子秤水平放置,按下开关键,然后把空针筒放在电子秤上,按下清零键清零去皮。取下空针筒,用空针筒取一定量的水。把装有水的针筒放到电子秤上,当针筒内水的体积为 40 毫升时,电子秤显示水的质量为 40.0 克。以下逐步减小针筒内水的体积。当针筒内水的体积为 32 毫升时,电子秤显示水的质量为 32.1 克。当针筒内水的体积为 24 毫升时,电子秤显示水的质量为 24.1 克。当针筒内水的体积为 12 毫升时,电子秤显示水的质量为 12.3 克。当针筒内水的体积为 8 毫升时,电子秤显示水的质量为 8.6 克。好,同学们,通过刚才的实验,我们得出了水的质量和对应体积的 5 组数据,并记录在表格中。我们一起来观察这个表格的数据,很容易发现当体积增大的时候,质量也在增大。那有没有更加直观地呈现它们之间关系的方法呢?很多同学说用图像法,非常好。下面请同学们根据老师给出的坐标图,横坐标表示体积,纵坐标表示质量,一起来描画一下水的质量与体积的关系图像。同学们,你们都画好了吗?我们一起来交流一下。
(引导学生描述如何在坐标图上找点)
师:根据表格中的数据,当水的体积为 40 立方厘米时,对应水的质量为 40.0 克。我们在坐标图横坐标中找到 40 立方厘米的位置,做一条垂直于横坐标的虚线;在纵坐标找到 40.0 克,做一条垂直于纵坐标的虚线,两条虚线的交点就描画出了第一个点。同样的方法,我们在坐标系中把剩下的 4 个点也描画出来。请同学们观察这些点有什么规律吗?我们来听听这位同学的回答。
生:这些点好像在同一条直线上。
师:那我们把这些点连起来看看是不是像这位同学说的一样。我们发现它们真的在同一条直线上,那你认为这条直线会过原点吗?我们来听听这位同学的回答。
生:过原点,因为当水的体积为 0 立方厘米时,水的质量也为 0 克。
师:那我们把这条直线延长,看看是否真的过原点。我们看到水的 M - V 图线真的是一条过原点的直线,这说明水的质量和体积有什么具体关系吗?我们再来听听这位同学的回答。
生:根据我们小学的数学知识可知,图像是一条过原点的直线,说明水的质量和体积成正比。
师:这位同学真棒,能联系所学数学知识得出水的质量和体积是成正比关系的。那我们前面提到的问题,如果 a 瓶水的体积是 b 瓶水的体积的两倍,那么 a 瓶水的质量会是 b 瓶水的质量的两倍吗?通过这个实验,我们可以肯定地回答,水的体积是两倍的关系,水的质量也是两倍的关系。同学们,如果换用其他物质做实验,该物质的质量和体积也有这种正比关系吗?下面我们用酒精来进行探究,我们得出了 5 组数据,并记录在表格中。根据表格中的数据,我们同样可以描出 5 个点。
