师:同学们,大家好!今天我们一起学习初中物理沪粤版八年级上册第五单元 5.2 探究物质的密度。影视剧花絮里,从天而降的巨大石块砸向演员,演员却毫发无损,这是为什么呢?
生:因为那不是真石块,是轻质材料做的替代品。
师:没错。比赛用的自行车车身一般用轻质材料制成,如果换成钢材,质量会大很多,成绩也会受影响。可见,不同材料制成的物体质量不同。这是木块,这是铁块,铁块的质量比木块大吗?大家想一想。
生1:铁块质量当然比木块大。
生2:这么说不科学,一小块铁的质量不一定比一大块木头大。
生3:对,不能只考虑材料,还要考虑体积大小。
师:谁的说法正确呢?我们来比一比。这是小木块,这是小铁块,谁的质量大一些?我们把它们放到托盘天平上比较。
生:显然铁块质量大于木块质量。
师:那是不是铁块质量一定大于木块质量呢?我们再比较,这是大木块,这是原来的小铁块,把它们再放入托盘天平。
生:大木块质量大于小铁块质量。
师:通过实验看出,体积越大的木块质量越大,物体的质量与体积有一定关系。那么,物体的质量与体积有什么关系呢?大家可以大胆猜想。
生:物体的质量与体积可能成正比。
师:让我们通过实验探究。请大家针对猜想设计实验。我们的实验器材有大小不同的木块、铁块各两块,这里准备了正方体大木块、正方体小木块、正方体铁块、圆柱形铁块,测量工具有托盘天平、卡尺等。实验步骤如下:第一步,用托盘天平测出物体的质量;第二步,用刻度尺测出正方体的边长,并计算物块体积,或用量筒测出物块体积;第三步,将数据记录在表格中。实验表格如下,请大家开始实验。
师:下面我们一起来探究物体的质量与体积的关系。实验主要器材有托盘天平及砝码盒、三角板、体积不同的木块和铁块、量筒等。实验步骤一,测量木块和铁块的质量。将小木块放入已调好的托盘天平左盘中,在右盘加减砝码、移动游码,读出小木块质量为14.8克。用同样方法测出大木块质量为40.4克,再测出圆柱形铁块质量为76.8克,正方体铁块质量为121克。步骤二,测量物块体积。对于形状规则的正方体,测出正方体边长,用公式体积等于边长乘边长算出正方体体积。我们用三角板测出大正方体边长为4.20厘米,小正方体边长为3.00厘米,正方体铁块边长为2.50厘米。通过计算,大木块体积为74.088立方厘米,小木块体积为27立方厘米,正方体铁块体积为15.625立方厘米。那如何测圆柱体铁块体积呢?
生:用量筒测。先在量筒中倒入适量水,读出此时量筒示数为50毫升,即50立方厘米。将圆柱体轻轻放入量筒,读出此时量筒中液体示数为60立方厘米,圆柱体铁块体积就是10立方厘米。
师:很好。实验第三步,将收集的数据填入表格。小木块质量14.8克,大木块质量40.4克,圆柱体铁块质量76.8克,正方体铁块质量121克;小木块体积27立方厘米,大木块体积74.088立方厘米,圆柱体铁块体积10立方厘米,正方体铁块体积15.625立方厘米。请大家计算每个物块的质量与体积之比,填入表格。
师:请大家根据数据分析。在实验误差允许范围内,我们发现,由第一次和第二次可知,大木块和小木块质量、体积都不同,但质量与体积之比相同;由第三次和第四次可知,两个铁块的质量与体积之比也相同。还发现木块和铁块的质量与体积之比不同。由此我们初步得到结论:同种物质组成的物体的质量与体积之比是相同的,不同种物质组成的物体的质量与体积之比不相同。这次实验有哪些不足或疏漏的地方吗?
生:本次实验只用了两种物质,且实验次数较少,应该选用多种不同物质进行多次实验,以获得普遍规律。
师:你认为“铁块的质量比木块大”这句话怎样说才科学?
生:应改为相同体积的铁块质量比木块大。
师:同学们分析得很正确。由于物体的质量与体积存在比值关系,反映了物质的某种特性。为描述物质这种特性,物理学中引入了密度这个物理量。在物理学中,把某种物质组成物体的质量与体积之比叫做这种物质的密度。由定义,我们得到密度计算公式。密度等于质量除以体积,质量用字母m表示,体积用字母v表示,密度用字母ρ表示,于是得到计算公式ρ = m / v ,这种定义方法在物理学中叫比值定义法,今后学习会经常用到。密度的单位是什么呢?由公式ρ = m / v可知,质量单位是千克,体积单位是立方米,密度单位是千克每立方米,还有一个常用单位克每立方厘米。那么千克每立方米和克每立方厘米这两个单位谁大一些呢?
