师:同学们好,今天我们一起来学习密度知识的相关应用。近些年,冰雪运动热度越来越高,今年2月份北京举办的2022年冬奥会完美落幕,中国以9金4银2铜的优异成绩排名金牌榜第三。我们先通过一段视频,重温那些激动瞬间。
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师:这四年经历了很多,相信大家和老师一样,为祖国感到骄傲。我们这代年轻人,有祖国的支持,充满希望,也愿意为国家贡献一切。大家都想展现自己的能力,做到最好。就像冬奥会上的运动员们,无论是个人项目还是团体项目,都全力以赴。在自己家门口比赛,更是鼓足了劲。像有的运动员就说,“都来家门口了,还惯着谁呀”,最终在家门口拿到金牌,创造历史,成为大满贯。
师:我们都知道,金牌是运动员至高无上的荣誉。那同学们知道北京冬奥会的金牌是纯金制作的吗?怎么判断呢?上节课我们学过,密度是物质的基本性质,不同物质密度一般不同。只要知道金牌的密度,和密度表上金的密度对比,就能知道金牌是不是纯金做的。
师:那怎么知道金牌的密度呢?这就需要测量。同学们,给你一个固体,怎么测量它的密度?因为没有直接测量密度的仪器,所以要根据密度公式ρ = m÷v计算。固体质量可以用托盘天平测量,固体体积,如果是规则物体,可以用刻度尺测量边长计算;如果是不规则物体,就用量筒测量。接下来,请同学们根据学习任务单,自己设计实验。
师:老师给出两种方案,同学们对照一下自己的实验方案。第一套方案:先测量固体质量m,然后在量筒中倒入一定量液体,读出体积V?,再把固体放入量筒,读出总体积V?。第二套方案:先在量筒中倒入一定量液体,读出体积V?,再把固体放入量筒,读出总体积V?,接着把固体从量筒中取出,放到天平上测量,得出质量m。最后利用公式ρ = m÷(V? - V?)计算固体密度。
师:这两种方案有没有问题呢?大家发现没,第二套方案中,把固体从量筒中取出后,固体表面会有液体残留,测量质量时,得到的是固体和残留液体的总质量,会导致计算出的密度偏大。所以实验中应选取第一套方案。实验方案确定了,请同学们根据学习任务单设计表格。可以设计这样的表格,记录石块质量、石块放入量筒前水的体积、石块和水的总体积,从而得出石块体积,最终计算出石块密度。接下来,请同学们观看实验视频,记录实验数据,完成计算。
(播放实验视频)
师:通过已调平的托盘天平测量石块质量,先增加砝码,再调节游码使天平平衡。我们读出小石块质量是18.6克。在量筒中倒入适量水,为方便计算,用胶头滴管将水的体积调到30毫升,把石块缓慢放入量筒,读出总体积为36毫升。
师:通过刚才的实验测量,我们记录石块质量是18.6克,石块放入前水的体积是30立方厘米,石块放入后石和水的总体积是36立方厘米。由此计算得出石块体积是6立方厘米,根据ρ = m÷v,计算出石块密度是3.1克每立方厘米。
师:固体密度的测量大家掌握了吗?如果换成液体,比如盐水,又该怎么测量它的密度呢?实验原理还是ρ = m÷v,液体质量可以借助烧杯测量,体积用量筒测量。接下来请同学们根据学习任务单,自己先进行实验设计。老师也给出一种实验方案。
师:先测量空烧杯质量m杯,再把盐水倒入烧杯,测出总质量m总,最后把盐水倒入量筒,测出体积V。利用公式ρ = (m总 - m杯)÷V,就可以计算出盐水密度。大家的方案和老师一样吗?这套方案有没有问题呢?请看下面这个视频。
(播放视频)
师:通过视频可以看到,液体倒出到量筒后,烧杯会残留一部分液体。刚才测量的质量是全部液体的质量,但体积只是倒出液体的体积,这样会导致最终计算出的密度偏大。怎么解决这个问题呢?聪明的同学应该想到了,只要测量出倒出液体的质量,就能更准确计算密度。怎么测量倒出液体的质量呢?用总的质量减去剩余的质量就行。也就是说,我们要测量盐水和烧杯的总质量,再测量剩余盐水和烧杯的总质量,相减就得到倒出盐水的质量。把实验方案改进一下,先测量盐水和烧杯的总质量,再将部分液体倒入量筒,最后测量烧杯剩余盐水和烧杯的总质量,利用公式ρ = (m总 - m剩)÷V计算。实验方案确定了,请同学们设计表格。可以这样设计,记录烧杯和盐水的总质量、烧杯和剩余盐水的总质量、量筒中盐水的体积,计算出量筒中盐水的质量,最后计算出盐水的密度。接下来通过实验视频,老师和大家一起做实验,同学们记录相关数据,完成计算。
