科学探究：物质的密度1．教学目标◆知识与技能⑴理解密度的定义、公式和单位⑵会进行密度单位的换算◆过程与方法⑶通过实验、测量、计算、分析和比较，发现同种物质质量与体积的比值是相同的，不同物质质量与体积的比值是不同的⑷经历密度概念建立的过程，领会用比值定义物理量的方法◆情感态度与价值观⑸通过实验探究，养成讨论、交流和互相合作的良好习惯2．内容分析本节主要内容包括两个部分：一是通过测量和比较，探究物体的质量与体积的关系；二是建立密度概念，学习密度的定义、公式和单位从知识的角度说，密度的概念是进一步学习力学知识的基础，后面学习液体压强、浮力时，都离不开密度的概念另外，从过程和方法的角度看，本节课是典型的全程科学探究，对于学生体验科学探究过程，领悟和学习科学探究方法，逐步形成科学探究能力，都具有重要作用在此过程中运用的数据分析方法和利用比值来定义物理量的方法，是后面学习中经常用到的方法所以，不管从知识方面，还是从方法方面说，本节课都具有重要的地位本节的编写思路是：开头用一段文字和亚运会赛车的图片，引出问题——物体的质量和体积有什么关系？然后，让学生经历提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、得出结论、评估等科学探究过程，发现物质的质量与体积的比值反映了物质的一种特性，进而得出密度的定义、公式和单位。
本节教学重点：经历建立密度概念的实验探究过程，领会比值定义物理量的方法；理解密度的定义、公式和单位是本节教学的重点本节教学难点：密度是物质的一种特性及正确理解密度公式是本节教学的难点学生对物质的比较直观的特性容易认识，如颜色、味道、气味、硬度等，但对用质量跟体积的比值表示物质的一种特性感到抽象，难以理解根据以往经验发现，不少学生在学习了密度的公式 以后，认为物质的密度与质量和体积有关，密度与质量成正比，与体积成反比这种认识甚至在学过密度知识很长时间后在一些学生脑海仍然根深蒂固，究其原因，一是学生对物理公式往往只从数学角度分析，而忽视了其中的物理意义；二是学生没有真正经历密度概念建立的过程，忽视了同种物质质量与体积的比值相同、不同物质质量与体积的比值不同这一建立密度概念的基础因此做好实验，获得比较准确的数据，并经历比较分析数据的过程，是从根本上突破这一难点的有效途径3．教学策略“探究物体的质量与体积的关系”是本节课的重点和难点，教学时应把主要精力放在科学探究的过程中，只要学生通过实验测量和数据分析，真正弄清了“物体的质量与体积的关系”，那么密度的定义、公式、单位等即迎刃而解探究物体的质量与体积的关系这里给老师们提供两种教学过程设计方案，供老师们参考。
第一种方案按照教材的思路和过程，以探究“物体的质量与体积的关系”为主线展开第二种方案以利用物质的特性鉴别物质为主线，通过寻找和探究物质的特性来展开第一种方案：●提出问题教师事先查找一些有关自行车比赛或大型飞机的图片或录像，课堂上播放给学生看，然后提出：如果你是设计师，在设计制造自行车赛车和飞机时，你会选择什么样的材料？你为什么选择这些材料？通过学生思考讨论，教师进一步提出：“有同学说，铁块的质量比木块大，这句话对吗？”通过讨论交流，使学生认识到，不同的物质即使体积相同，质量也不一样，并由此引出同种物质的质量与体积之间有什么关系这个探究课题如果不具备查找、播放图片或录像的条件，也可采用观察课本图片引导学生思考的办法●猜想与假设根据上面的讨论，让学生就“物体的质量与体积有什么关系？”，提出自己的猜想此时学生可能猜想：物体的体积越大，质量也越大有的学生可能会在此基础上想到：质量与体积是不是成正比课文中已经有了一些提示，学生作出这些猜想是不困难的如果学生没有猜想成正比，也不要紧，教师在此不要硬逼学生猜想，毕竟这里的猜想只是为了引导下面的探究，到这种程度就可以了●制定计划与设计实验对本环节，课文中的几个问题是很有针对性的，可以作为讨论思考题让学生进行讨论交流，然后师生一起明确各个问题的答案，确定实验的方案。
在交流反馈中，教师可以引导学生对这些问题作些扩展和深入研究，让学生弄明白每一步设计的目的和思路这是保证大多数学生能够理解实验、顺利完成实验的关键只有让学生真正做到心中有数，才能起到科学探究对学生的锻炼价值●进行实验与收集证据实验一定要采用学生分组实验，教师提供的实验材料最好不局限于课本中木块和铁块两种，多提供一些器材会使学生有更多的实验空间，有助于学生理解密度的概念例如，可把同种物质的物块增加至3块甚至更多，还可以安排部分小组测量水和酒精等液体考虑到课堂时间紧张，可以每组测量一种物质，把各组数据汇总再进行数据分析学生实验这一环节是本节课的关键，教师要特别提醒学生，各小组每位同学分工要明确，操作时严格执行仪器的使用规则，读取数据要仔细，力争使每一小组收集到的数据真实、准确在学生实验的过程中，教师要巡回指导，监控学生的实验过程，了解学生测量的数据，及时为学生提供帮助●分析与论证实验结束后，教师组织学生把各组测得的数据汇总起来，通过实物投影或黑板展示给所有同学，引导学生分析数据，得出结论分析可采用以下两种方法：方法一：让学生按照课本上的表格记录数据，并计算出每组数据质量与体积的比值对表格数据的分析分两个阶段进行：⑴首先解决探究开始提出的课题：同一种物质物体的质量与体积有什么关系？这里的分析应由学生完成，然后全班交流，交流时要让学生说清分析数据的过程以及得出的结论。
在学生根据一种物质得出物体的质量与体积成正比的结论后，教师要及时引导学生分析其他物质的数据，最后推广得出同种物质的质量与体积成正比的结论⑵在上一步分析的基础上，继续引导学生分析每组数据质量与体积的比值，通过比较找出规律使学生发现同一种物质质量与体积的比值相同，不同物质的质量与体积的比值不同这一比值跟物质的种类有关，它反映了物质的一种特性方法二：实验记录表格只记录各个物体的体积和质量，先不直接计算质量与体积的比值，而是让学生仔细观察和比较自己的实验数据，寻找发现其中的规律和特点这样设计虽然提高了学生分析数据的难度，但有助于激发学生思维，培养学生的分析能力并且可以使学生对密度的建立过程理解得更深刻为了引导学生思考、分析，可出示下面的讨论题：根据你的实验数据分析：①比较不同的铁块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的铁块有什么相同点？②比较不同的木块，它们的质量跟体积有什么关系？不同的木块有什么相同点？③铁和木材这两种不同物质有什么相同点？（它们的质量跟体积的比值都不变有什么不同点？（它们的质量跟体积的比值不相同）通过讨论交流，最后明确：物质不同，质量跟体积的比值一般不同；物质相同，质量跟体积的比值就相同。
引导学生认识到：质量跟体积的比值跟物质的种类有关，它反映了物质的一种特性●得出结论在学生得到上面的结论后，教师可引导讲解物理学中为了表示物质的这种特性，引入了密度由此引出密度的定义：某种物质质量与体积的比值，叫做这种物质的密度得到密度定义后，教师要引导学生阅读课文上密度的定义，思考比较“某种物质单位体积的质量”与“某种物质质量与体积的比值”这两种说法的含义，明确二者表述的物理含义是一致的因为质量与体积的比值就是单位体积的质量，单位体积的质量是用质量除以体积（质量与体积的比值）求得的这样也有助于后面顺理成章的得出密度的计算公式教师在教学中应对比值定义的方法予以突出用两个量的比值来定义一个新的物理量是物理学中常用的科学方法，用这种方法定义密度是我们第一次遇到，以后的速度、压强、功率等物理量的定义还会用到●评估本节课的探究是一个要素多、过程长的全程科学探究，尽管有教师的引导和帮助，但是学生在探究过程中仍然很可能遇到一些困难，引导学生对自己的探究过程进行评估，是非常必要的评估时不仅要反思不足和疏漏，提出改进措施，而且要总结做得好的经验和体会第二种方案：●提出问题这种方案提出问题的角度与第一种方案不同，所以提供的情景也不同。
教师可以在讲台上摆放几组不同物质组成的物体，如铝块和铜块，水和酒精，盐水和糖水，木头和海绵等，请学生进行分辨，并说明分辨依据让学生确认根据物质的颜色、气味、味道、软硬程度等性质可以分辨不同的物质，这些性质常常是某种物质所特有，与其它物质不同的，因此又称为特性事实上，我们分辨不同的物质，就是利用了它们所具有的与众不同的特性然后教师取出两块用纸包裹着的体积相等的木块和铁块（或涂有相同颜色的漆，目的是不能靠颜色分辨），请学生分辨，并说明分辨的方法学生可能会用手掂一下或用天平来进行分辨，质量大的是铁块，质量小的是木块，也就是通过比较质量来分辨然后教师取出两块用纸套包裹的质量相等的木块和铁块，请学生分辨学生可能会通过比较体积来分辨，体积大的是木块，体积小的是铁块再取用纸套包裹的体积、质量均不相等的两个木块和铁块，请学生充分讨论，寻找分辨的方法通过讨论使学生明确，此时既不能通过比较质量来分辨，也不能通过比较体积来分辨，究竟通过比较什么能够分辨木块和铁块，这正是本节课要探究的问题●猜想与假设根据上面的讨论，学生可能会朦胧地意识到，这里可能隐藏着一种我们不容易觉察的物质特性这种特性既不是质量，也不是体积，又好像隐藏在对质量和体积的比较之中。
学生有了这种意识，就可以设计下面的实验了●制定计划与设计实验为了寻找物质的这种特性，需要先测出物体的质量和体积为了引导学生设计的过程，教师可以提出如下引导性的讨论思考题：①需要测量哪些物理量？选择哪些测量工具？②选取哪些物质作为研究对象？选取的物质种类是多一些好，还是少一些好？在选取研究对象上还有什么具体要求？③实验步骤有哪些？记录数据的表格怎样设计？对于以上问题，教师在学生充分思考讨论的基础上，组织全体同学交流，明确实验的思路和做法，以保证下面实验的顺利进行●进行实验与收集证据本环节与第一种方案基本相同，不再赘述●分析与论证分析与论证环节与第一种方案的不同是，分析数据时，目标不是验证“物质的质量与体积成正比”，而是在质量、体积数据中寻找能够区分不同物质的特性这种特性应该符合这样的条件：对于同种物质，它是相同的；而对于不同物质，它又是不同的这里教师可以提出一些思考题：①不同的铁块，质量不同，体积不同，它们有什么相同点？②不同的木块，质量不同，体积不同，它们有什么相同点？③其他同种物质组成的物体，质量不同，体积不同，它们有什么相同点？④这些不同的物质之间，有哪些不同点？这里的讨论可放开一些，让学生充分思考讨论，教师参与到学生的交流之中，为学生提供帮助。
待学生思考讨论后，全班共同交流在讨论和交流的过程中，教师可以适时引导学生运用数据分析法，尝试比较质量与体积的和、差、积、商等等最后明确：物质不同，质量跟体积的比值一般不同；物质相同，质量跟体积的比值就相同质量跟体积的比值跟物质的种类有关，它反映了物质的一种特性以下各环节内容和处理方法均与第一种方案相同，从略密度公式和密度单位在学生理解用比值定义密度概念的基础上，教师可以组织学生讨论：①由密度的概念怎样计算密度，能否用公式表示？②怎样由密度的公式得出密度的单位？有了前面的铺垫，密度公式的得出顺理成章对于密度单位的确定，要使学生明确：根据密度公式，密度等于质量除以体积，则密度的单位由质量单位除以体积单位组成，这是组成复合单位的方法最常用的密度单位有kg/m3和g/cm3这是学生第一次学习复合单位并进行换算，教师要予以足够的示范和指导教师可以板演如下换算过程:(公式不能显示，略，请谅))然后选择下一节课文密度表中常见物质的密度，进行换算练习4．作业检测1．在“探究物体的质量与体积的关系”的过程中，你遇到哪些困难？你是。