多彩的物质世界教案设计
多彩的物质世界教案设计
【课标导航】
1. 知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的
2. 了解原子的核式结构模型，了解人类探索微观世界的历程
3. 初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景
4. 初步认识质量的概念及其单位，通过实际操作，会正确确使用天平测量固体和液体的质量
5. 理解密度的物理意义，尝试用密度知识解决简单的实际问题。学会量筒的使用方法
6. 通过实验进一步巩固物质密度的概念，能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
【知识要点导学】
一、知识要点
1．宇宙是由 组成的，物质是由 组成的，原子是由 和 组成的。纳米科学技术是 尺度内的科学技术，其研究对象是 或单个的 。
2、物质一般以 、 、 的形式存在。多数物质从液态变为固态时体积 ，液态变为气态时体积会显著 。 的物质中，分子排列十分紧密，粒子间有 的作用力。因而具有一定的 和 。液态物质中，分之没有固定的 ，运动比较自由，粒子间的作用力比 的小。因而液体没有确定的 ，具有 性。 物质中，分子极度散乱，间距很大，并以高速向四面八方运动，粒子间的作用力极 ，容易被 ，具有 性。
3．物体所含 叫做质量，用字母 表示；它的国际单位是 ，符号是 ，常用单位有 （ ）、 （ ）、 （ ）。1t= kg= g= mg。
4．实验室常用 测量物体的质量。
其使用方法是①天平应 放置。②天平使用前要使 平衡。③了解砝码盒中的 砝码质量是多少，总质量是多少。④被测物体放在 盘，砝码放 盘。
使用时应注意：①被测物体不能超过天平的 ②不能直接用手接触 ，不能把 弄湿、弄脏。③潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的 中。
5． 某种物质的 叫做这种物质的密度，密度是物质的一种属性，它不随 、 、 的改变而改变。
6．密度的公式为： ，其国际单位是 ，符号为 ；常用单位为 （ ），1g/cm3= 水的密度ρ水= kg/m3,其物理意义是 。
二、要点梳理
1．“物体”与“物质”的区别和联系
物体是指具有一定形状、占据一定空间有体积和质量的实体。而物质则是指构成物体的材料。比如桌子这个物体是由木头这种物质组成的。铁锅这个物体是由铁这种物质组成的。
2、 质量
①物体的质量由其自身材料构成情况和体积大小来决定．当构成物质的材料和物体的体积确定后，物体的质量也就确定了。②质量不会随物体的位置、形状、状态而改变，它是物体的一种属性。
3、密度
①一种物质的质量与体积的比值是一定的，物质不同，其比值也不同。 ②在温度、压强等条件相同的情况下，物质密度总是一定的，与物质的质量、体积无关。③混合物质的密度应由其混合物质的总质量与总体积的比值决定，而不是等于构成这种混合物的各种物质的密度的算术平均值。
4、密度知识的应用
①根据已知物质的密度，对不便直接测定质量而能测定体积的物体，可以利用m＝ V来计算物体的质量。
②根据已知物质的密度，对难以直接测量体积，而能测量质量的物体，利用V＝ 来计算物体的体积。
③根据物体的质量和体积可以算出物质的密度．再通过查密度表可以鉴别构成物体的材料是什么物质。
④判断物体是否是实心或空心。判断的方法通常有三种：利用密度进行比较；利用质量进行比较；利用体积进行比较。
三、实验技能
1． 测量质量的方法：
使用天平测量（固体：直接测量；液体：m总－m瓶）
2． 测量体积的方法：
① 对形状规则的固体：可用刻度尺间接测出其体积；
② 对形状不规则的固体：使用量筒或量杯采用“排液法”测体积。若固体不沉于液体中（即ρ固＜ρ液 ＝时，可用“针压法”——用针把固体压入量筒浸没入水中＝或“沉锤法”——用金属块或石块栓住被测固体一起浸没入量筒的液体中）测出其体积。
注意：1mL=1cm3=10-6m3, 1 L=1dm3=10-3m3
3． 密度的测量：
①原理：ρ=
②方法：测出物体质量m和物体体积V，然后利用公式ρ= 计算得到ρ。
密度测量的常见方法：
① 测沉于水中固体（如石块）的密度：
器材：天平（含砝码）、量筒、石块、水、细线
步骤：用天平称出石块的质量m；倒适量的水入量筒中，记下水面的刻度V1，用细线栓住石块浸没入量筒的水中，记下此时水面的刻度V2；
密度表达式：ρ石=
② 测量不沉于水的固体（如木块）的密度：
器材：天平（含砝码）、量筒、木块、铁块、水、细线
步骤：用天平称出木块的质量m；倒适量的水入量筒中，用细线栓住铁块浸没入量筒的水中，记下水面的刻度V1，将木块取出，用细线把木块与铁块栓在一起全部没入量筒的水中，记下此时水面的刻度V2；
密度表达式：ρ石=
注意：在测固体的密度时，在实验的步骤安排上，都是先测物体的质量再用排液法测体积。如若倒过来，则会造成固体因先沾到液体而使得质量难以准确测量。
③ 测量液体（如盐水）的密度：
器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯、盐水
步骤：用天平称出烧杯和盐水的质量m1；将烧杯中的盐水倒一部分入量筒中，记下量筒中液面的刻度V；用天平称出剩余盐水和烧杯的质量m2；
密度表达式：ρ石=
注意：测量液体的密度，通常人们习惯于：先用烧杯称量液体的质量，然后将烧杯里的液体倒入量筒，测量其体积，由此算出密度。这种方法的一个弊端是：烧杯里的液体是无法完全倒尽到量筒内，从而造成体积测量的不准确，引起密度较大的误差。
4、同种物质的质量与体积的关系：
这是一个较为简单的探究实验，质量、体积的都很容易测得。然而通过这个实验，关键是要掌握实验数据的处理方法。要确定两个物理量之间是正比关系，可以有三种方法：①一个量的变化引起另一个物理量变化时，它们的比值是否保持不变，如同一物质的质量与体积的比值。②一个物理量增大到原来两倍、三倍或n倍，另一个是否也对应地增大到自己原来的两倍、三倍或n倍。③运用图象法处理数据，以这两个物理量为坐标轴，画出图象，看图象是否是正比函数的经过原点的斜线。
【典型例题点评】
例1：(05.北京)下列说法正确的是:
A ．一块砖切成体积相等的两块后，砖的密度变为原来的一半
B ．铁的密度比铝的密度大，表示铁的质量大于铝的质量
C ．铜的密度是8.9 ×103kg/m3 ，表示lm3铜的质量为8. 9 ×103kg
D ，密度不同的两个物体，其质量一定不同
分析与解：密度是物质的一种特性，同种物质密度与体积、质量无关，即不论质量大小如何，密度不变。答案A错。密度不同的物质进行比较时，并不表明密度大的物体质量大，也不表明它们质量一定不相等，这还必须由各自的体积决定；所以答案B、D错。
正确答案：C
点评：本题主要考查学生对“密度”概念及其性质的理解。
例2：(05.常州)在澳大利亚南部海滩，发现一群搁浅的鲸鱼，当地居民紧急动员，帮助鲸鱼重返大海．他们用皮尺粗略测算出其中一头鲸鱼的体积约为3m3，则该头鲸鱼的质量约为
A．3×102kg B．3×103kg C．3×104kg D．3×105kg
分析与解：这是一道估算题，要知道鲸鱼的质量，就必须先知道鲸鱼的体积和密度，由m=ρV求得；题目的已知条件只给了鲸鱼的体积，没给鲸鱼的密度，这就需要同学们根据自己平时的知识积累进行推断：鲸鱼在海里可以自由地上浮、下潜，说明鲸鱼的密度与水的密度相当。由此可以计算鲸鱼的质量大约为：
正确答案：B
点评：这道题考查利用密度计算质量到是其次，更主要的是考察同学们是否有意识地关注自然、社会、生活中的物理现象，关注这些物理现象背后隐含的物理知识。这是今后中考出题的方向，应当特别注意。与这题类似的，如已知人的质量求人的体积等。
例3：(05. 南通)小明在实验室里测量一块形状不规则、体积较大的矿石的密度．
(1)用调节好的天平测量矿石的质量．当天平平衡时，右盘中砝码和游码的位置如图10-1所示，矿石的质量是______g．
(2)因矿石体积较大，放不进量筒，因此他利用一只烧杯，按图10-2所示方法进行测量，矿石的体积是______cm3,
(3)矿石的密度是______kg/m3，从图A到图B的操作引起的密度测量值比真实值_______(选填“偏大”、“偏小”、“不变”)．
（4）本实验中测矿石体积的方法在初中物理中经常用到，请举一例：
___________________________________________________________________。
分析与解：（1）从图10-1中直接读出矿石的质量为：175.6克。（2）矿石的体积由于太大无法直接放入量筒，用排水法测得；分析图10-2的A、B、C三个步骤，可以看出是采用等量替代法测矿石的体积。B步骤是将矿石提出烧杯，杯中的水面下降，C步骤是再用量筒的水补充到烧杯，使水面恢复到原来的位置，此时量筒内所减少的水的体积就是矿石的体积。为70cm3。（3）由ρ= 可以算得矿石的密度为：2.51×103 kg/m3 。又由于把矿石从烧杯中提出时，附带了一些水，从而造成往烧杯里到水的体积要比矿石的真实体积要大。由ρ= 可知：质量准确，体积偏大，所以密度偏小。（4）历史上最著名的故事就是“曹冲称象”，这也是利用“等量替代法”称量大象的质量的。
正确答案：(1)175.6 (2)70 (3)2.51×103 偏小 (4)曹冲称象；
点评：这是一道实验探究题，是中考的热点问题。主要考察考生是否会根据图示分析出在这实验中是采用“等量替代法”来进行矿石的体积的测量，对实验数据的读取和处理。更重要的是考察考生对实验结果的误差分析能力及对“等量替代法”的融会贯通、举一反三的能力。
例4、（05.梅州）A、B、C三种物质的质量m与体积V的关系图像，如图10-3(a)所示．由图可知，A、B、C三种物质的密度 A、 B、 C和水密度 水之间的关系是 （ ）
A． A＞ B＞ C，且 A＞ 水,
B． A＞ B＞ C，且 A＜ 水,
C． A＜ B＜ C，且 A＞ 水,
D． A＜ B＜ C，且 A＞ 水,
分析与解： 图像中，横轴表示体积，单位是cm3，纵轴是质量，单位是g，整个图像表示了质量随体积的变化。根据密度公式 ＝ ，我们可以从体积为10 cm3处作纵轴m的平行线，如图l0-3（b）所示，并与A、B、C三条直线交于点C1、C2和C3，再分别过点作横轴V的平行线，从图中就可以看出： A＞ B＞ C，又因为 水＝1g/cm3，而图中 A约为2g/ cm3， B约为1g/ cm3， C则小于1g/ cm3。
正确答案 A
点评：此题是用图像来求物理量，是数学知识应用于物理的一种常用方法，用图象法求解物理问题，往往比常规的物理解法更具有简洁，形象的特点。考生应给予足够重视。
【能力训练】
（一） 填空题
1、7.9×103kg/m3= g/cm3 3L= mL； 98mg= kg；
2、给下列的数据填上恰当的单位。
（1）一只钢笔的质量约为21 ；（2）一个中学生的质量约为50 ；
（3）一头大象的质量约为6 ；（4）一枚大头针的质量约为60 。
3、北京时间10月12日9时9分52秒，我国自主研制的神舟六号载人飞船.，准确进入预定轨道。费俊龙、聂海胜在太空中以____________为参照物认为自己是静止的；他们在太空中处于失重状态，他们的质量____________（选填“变大”“变小”或“不变”）
4、在探索微小粒子的历程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由_________和_________组成的
5、古人称黄河水是“一石水，六斗泥”。创意中学综合实践小组从黄河中取了2×10-3m3的水，称得质量为2.2kg，由此可知含泥沙的黄河水的密度为_____________kg/m3。
6、一个钢瓶内氢气的密度为6 kg/m3，若充气球用去了其质量的1/3，则瓶内的剩余氢气的密度
为 kg/m3
7、甲、乙两实心球，甲的体积大于乙的体积，有关甲、乙两球的质量和密度的关系，可能存在的情况有（1） ；（2） ；（3） 。
8、甲、乙两物体，甲的质量是乙的质量的3倍，乙的体积是甲的体积3/5，则组成甲、乙两物体物质的密度之比为 ，若将甲的体积截去1/3，将乙物体截去2/3，甲、乙两物体剩余部分的密度之比为 。
9、5米3的水结成冰时，它的质量是__________，体积是__________，5米3的冰化成水时，它的质量是__________千克，体积是__________米3。
（二） 选择题
1、下列物体的尺度由小到大排列的是（ ）
A.夸克、原子核、质子、原子 B.质子、原子核、原子、夸克
C.夸克、质子、原子核、原子 D.原子、原子核、质子、夸克
2、宇航员从月球上采集一块矿石，带回地球后，这块矿石一定不变的是
A位置 B质量 C重力 D温度
3、医护人员用体温计给病人测量体温时，体温计中的水银在测量过程中始终不变的是（ ）
A、质量 B、体积 C、密度 D、温度
4、甲物质的密度为2.5t/m3，乙物质的密度为2.5kg/dm3，丙物质的密度为2.5g/cm3，丁物质的密度为250kg/m3，其中密度最小的物质是( )
A、甲 B、乙 C、丙 D、丁
5、一瓶纯净水喝掉一半后，剩下的半瓶水与原来的一瓶水比较（ ）
A、质量减小，密度不变 B、质量不变，密度不变
C、体积减小，密度不变 D、体积不变，密度减小
6、列有关密度的说法，正确的是（ ）
A、一滴水的密度小于一桶水的密度
B、因为铝比铁轻，所以铝的密度小于铁的密度
C、 液体的密度一定小于固体的密度
D、密度是物质本身的一种特性
7、甲、乙两种物体的质量之比是1：3，体积之比是2：5，则它们的密度之比是（ ）
A、5：6 B、6：5 C、2：15 D、15：2
8、在“用天平称物体质量”的实验中，张强同学用已调节好的天平在称物体质量时，通过增、减砝码后指针偏在分度盘中线左边一点，这时应该（ ）
A、 横梁右端螺母向右旋出一些
B、 横梁右端螺母向左旋进一些
C、 把天平右盘的砝码减少一些
D、 向右移动游码
9、以下四组器材中，能测出一个形状不规则石块密度的是（ ）
（1） 刻度尺、天平和砝码；
（2） 天平和砝码、量筒、水、细线
（3） 弹簧测力计、刻度尺、细线
（4） 弹簧测力计、水、细线、烧杯
（A）（2）（4） （B）.（2）（3） （C）（1）（2）（3） （D）（2）（3）（4）
（三） 实验题、
1、某同学在使用托盘天平称物体质量时，采用了如下步骤：
（1）把天平放在水平桌面上，把游码放在标尺左端零点上；
（2）调节天平横梁右端螺母；
（3）将被测物体放在右盘里；
（4）根据估计用手将砝码放在左盘里，再移动游码直到横梁平衡；
（5）计算砝码的总质量，并观察游码所对应的刻度值，得出所称物体的质量；
（6）称量完毕把砝码放回盒内。
以上有三个步骤中各有遗漏和错误。请在下列横线上写出这些遗漏和错误步骤的序号，并在横线上加以补充或纠正：
2、下面是小丽在测量一块矿石密度时的主要步骤。
a) 下面的操作有哪些是必要的，请你把必要的操作按正确的顺序将序号排列出来：
（A） 用调节好的天平测出量筒的质量为200ｇ
（B） 向量筒中倒进一些水，测出这些水的体积15ｃｍ3
（C） 用调节好的天平测出矿石的质量28ｇ
（D） 将矿石放入量筒中，测出矿石和水的总体积25ｃｍ3
（E） 将必要的数据填入下表中，利用相应公式，求出矿石的密度。
正确的操作顺序为 。
b) 请你把必要的物理量和数据填入下表中，并求出矿石的密度
3、一次实验课上，老师提供给同学们下列器材：一架已调节好的天平（无砝码）、两只完全相同的烧杯、一只量筒、水、滴管等.要求用上述器材来测定一个合金块的密度.小明同学设计好实验方案后，进行了如下操作：
①将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘内，把合金块放入左盘烧杯中；
②向右盘烧杯中缓缓倒水，再用滴管调节，直至天平平衡；
③将烧杯内水倒入空量筒中，测出水的体积（如图10-4a图所示）；
④用细线拴好合金块，将其放入图a的量筒内，测出水和合金块的总体积（如图10-4b图所示）.则
（1）合金块的质量 = ___ g；合金块的体积 = ____ cm3；合金块的密度 = ____ g/cm3.
（2）在读数无误的情况下，小明测出的合金块密度值与真实值相比 ________ （填“偏大”或“偏小”），产生这一误差的主要原因是 _________________________ .
（四） 计算题
1、学校物理兴趣小组的同学，为了判断一个铝球是否是实心的，他们对铝球进行了测量，实验数据如下：（ρ=2.7×10-3 kg/m3。
铝球的质量m/g 水的体积V1/mL 水和铝球的总体积V2/mL
27 50.0 65.0
求：（1）该铝球是空心还是实心的？
（2）若铝球是空心的，空心部分的体积多大？
（3）若在空心部分注满水，球的总质量是多大？
2、一块碑石的体积是30 为了计算它的质量，取一小块碑石，测出其质量是140g；用量筒量出体积的过程中，在量筒内装了100毫升水，放入石块浸没在水中，水面上升到量筒的180毫升处，则石碑质量是多少？
【能力训练】答案：
一、 填空
1、 7.9 3000 0.098
2. g kg t mg
3. 飞船， 不变
4、原子核 电子
5、
6、 2
7、（1） （2） （3） 的关系无法确定。
8、 6：5， 5：6
9、
二、 选择题
1. C；2.B;3.A;4.D;5.A;6.D;7.A;8.D;9.A;
三、 实验题
1、 A：（2）调节天平横梁右端螺母；直到横梁平衡。
B：（3）将被测物体放在左盘里；
C：（4）根据估计用镊子夹取砝码放在左盘里，再移动游码直到横梁平衡；
2、a）（C）（B）（D）（E）
b）物理量 石块质量 (g) 量筒内水的体积(cｍ3) 放入石块后总体积(cｍ3) 石块体积
cｍ3 矿石的密度ｋｇ/ｍ3
数据 28 15 25 10
3、 （1） 60， 20，3
（2）偏小。因为烧杯内水倒入空量筒时，水无法完全倒尽，导致测水的体积偏小，致使计算合金块的质量偏小，而体积的测量是准确的，由ρ=m/V可知，测得的密度偏小。
四：计算题
1、（1）空心（2）40 cｍ3（3）67g
2、6.5吨
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