资源简介

实验教学设计
实验课名称 探究物质的质量与体积的关系
节点名称 人教版（2024）八年级物理上册 第六章 第2节 密度（第1课时）
学科类别 请在确认的学科上划“√”
□小学数学 □小学科学 □小学信息科技 □小学跨学科实践活动
□初中数学 初中物理 □初中化学 □初中生物学 □初中地理 □初中信息科技 □初中跨学科实践活动
□高中数学 □高中物理 □高中化学 □高中生物学 □高中地理 □高中信息技术 □高中通用技术 □高中跨学科实践活动
实验类别 课标原型实验 □课标实验的简单变式实验
□基于真实问题情境的实验 □跨学科实验
实验教学
素养目标 物理观念：
1. 通过实验探究，能说出同种物质的质量与体积成正比、m/V比值恒定，理解密度是物质的一种特性
2. 知道不同物质质量与体积的比值一般不同，能用比值定义法初步建立密度概念，会写出密度公式ρ=m/V
科学思维：
1. 经历“提出问题—猜想假设—实验验证—分析论证”的完整探究过程，体会比值定义法
2. 会用描点法绘制m-V图像，能依据图像是否为过原点的直线判断正比关系，发展数形结合思维
科学探究：
1. 会用托盘天平测量固体质量，会用毫米刻度尺测量长方体边长并计算体积
2. 能根据实验目的设计实验方案，规范记录实验数据，通过数据分析论证得出结论
科学态度与责任：
1. 坚持实验数据真实可靠，养成实事求是、严谨细致的科学态度
2. 在小组合作中主动承担分工，乐于交流分享，学会倾听、质疑与协作
实验资源 实验器材（按全班6个小组、每组一套配置）：
1. 托盘天平（量程200 g，感量0.2 g，含砝码）6套
2. 毫米刻度尺6把
3. 长方体铝块组（体积约6、8、10、12、14、20 cm ，质量约16.2、21.6、27.0、32.4、37.8、52.8 g）6个
4. 长方体铁块组（体积约6、8、10、12、14、20 cm ，质量约46.3、62.0、77.3、93.1、108.6、155.6 g）6个
5. 印有坐标系的透明胶片6张、计算器6个、实验记录单（导学案）
教学资源：
1. 多媒体课件（PPT，含数据汇总表与m-V图像拟合演示）
2. 实物展台（投屏展示天平读数与坐标纸描点）
3. 备用器材：同规格铝块组、铁块组各1套
实验设计与
创新点 实验设计思路：
本实验采用“双物质对照、数据共享”设计：全班分为6个小组，测量不同铝块和铁块的质量与体积数据，各组数据汇总后全班共同分析。通过对比，让学生直观发现：同种物质m/V比值恒定，不同物质m/V比值不同，为密度概念建立提供坚实的实验基础。
创新点：
1. 双物质对照设计：同时测铝块和铁块，突出“物质特性”的对比，比单一物质探究更能说明“比值反映物质本身的性质”
2. 数据共享式探究：小组分工测不同物质系列，全班汇总形成完整证据库，既保证有限课时内完成足量测量，又使“不同物质比值不同”的结论建立在全班数据之上
3. 图像教学：各组在透明坐标纸上描点连线后叠放投影，直观对比两条直线的倾斜程度，从数形结合角度理解正比关系
4. 分层探究：从定性观察到定量测量再到图像分析，层层深入，体现科学探究的完整路径
5. 小组协作：每组分工明确（操作员、记录员、数据分析员），培养合作能力与责任意识
实验教学
过程 环节一：情境导入（5分钟） - 演示：如何区分表面颜色和体积都相同的铁块和塑料？ （1）体积相同：用手掂一掂或用天平称一称，质量较大的是铁块，质量较小的是塑料。 （2）质量相同：比较体积，体积较小的是铁块，体积较大的是塑料。 （3）质量不同、体积不同：仅凭质量或体积都无法判断，需要比较“单位体积的质量”（m/V比值）。 - 提问：为什么体积相同，质量不同？质量相同，体积不同？同种物质的质量与体积有什么关系？ - 引出课题：探究物质的质量与体积的关系 - 设计意图：三问层层递进，前两问借助已有概念即可判断，第三问制造认知冲突，引导学生发现单看质量或体积的局限，自然引出“比值”这一新视角。 环节二：猜想假设（3分钟） - 引导学生根据生活经验提出猜想 - 猜想1：同种物质体积越大，质量越大（定性猜想） - 猜想2：同种物质的质量与体积可能成正比（定量猜想） - 猜想3：不同物质质量与体积的比值可能不同（对比猜想） - 设计意图：三个猜想对应“定性—定量—对比”三个层次，为实验设计和结论分析提供明确指向。 环节三：实验设计（5分钟） - 讨论：需要测哪些物理量？需要什么器材？ - 明确：测质量用天平，测体积用刻度尺（规则物体） - 实验方案：全班分6个小组，测量后汇总数据，全班共同分析。 ① 测量物理量：质量、体积 ② 测量工具：天平、刻度尺 ③ 实验步骤：测质量→测边长算体积→记录数据→计算m/V比值→坐标纸上描点 ④ 分组分工：操作员、记录员、数据分析员 - 设计意图：分组建模、数据共享，既保证测量任务在有限课时内完成，又使“不同物质比值不同”的对比证据更充分。 环节四：进行实验（15分钟） - 各组按分工测量本组物体（测质量→测边长→算体积→算比值），规范记录数据并在透明坐标纸上描点 - 教师巡视指导，提醒天平使用注意事项（调平、左物右码、镊子夹取砝码、正确估读） - 完成测量的小组将数据填入全班汇总表（黑板或课件表格） 环节五：分析论证（8分钟） - 各组汇报数据，将描点连线后的透明坐标纸叠放投影，对比铝块、铁块两组点的分布 - 教师汇总全班数据，在课件中绘制统一的m-V图像 - 分析：同种物质的图像是过原点的直线，对比匀速直线运动的s-t图像，说明质量与体积成正比 - 结论：同种物质m/V比值恒定，不同物质m/V比值不同，比值反映了物质的一种特性 - 设计意图：通过“组内连线—跨组对比—全班拟合”三步，让学生自主发现图像规律，体会图像法处理数据的优势。 环节六：评估与交流（4分钟） - 反思实验中出现的问题： 实验设计有不合理、不完善之处吗？ 操作中出现过什么失误或故障吗？你是怎么解决的？ - 引导学生分析误差来源（天平读数估读、刻度尺估读、坐标纸描点、器材本身差异等），交流实验中的收获与问题 - 教师小结并预告：m/V比值就是下一节要学习的“密度” - 布置课后作业
教学反思 1. 成功之处：
- 双物质对照+数据共享设计，学生在有限课时内完成了足量数据采集，直观对比了不同物质的差异
- 透明坐标纸描点连线后叠放投影，让学生从“点”到“线”再到“斜率”，图像教学效果好
- 小组分工明确，参与度高，数据分析环节学生能主动质疑、交流
2. 改进方向：
- 可增加更多物质（如铜块、木块）的测量数据，进一步验证结论的普遍性
- 学生对天平估读、刻度尺估读的误差意识不足，后续需加强有效数字与误差分析的训练
- 可增加“如何测不规则物体体积”的讨论，为下一节“测量液体和固体的密度”（排水法）作铺垫
- 后续可引入电子天平、数字化描点工具（如Excel拟合直线），让数据采集与图像拟合更精确高效
实践作业 1. 基础作业：完成本节课实验报告，整理数据表格和m-V图像，写出实验结论
2. 拓展思考：如何测量一块不规则小石块的体积？写出你的设计方案，并预估可能出现的误差
3. 预习任务：预习下一节“密度”的概念、公式和单位，尝试解释为什么不同物质的m/V比值不同
注意事项 1. 天平使用前必须调平，左物右码，用镊子夹取砝码；称量前先估测物体质量，不得超过天平量程
2. 读数时视线与刻度线相平，注意正确估读，记录数据要有单位
3. 轻拿轻放，避免金属块掉落砸伤
4. 实验完毕整理器材，保持桌面整洁
5. 数据记录要真实，不得编造数据
申报者
确认事宜 我（们）确认所有申报资料属实。同意主办单位使用作品知识产权；同意应用推广过程中配合主办方要求对作品进行完善、提升与改进。
申报者签名： 年 月 日实验报告单
探究物质的质量与体积的关系
实验班级 实验小组
姓名 实验日期
小组成员
一、实验目的
1. 通过实验探究，认识同种物质的质量与体积成正比、质量与体积的比值恒定。
2. 通过比较不同物质的质量与体积的比值，知道不同物质的比值一般不同。
3. 练习使用托盘天平测量质量、用毫米刻度尺测量规则物体的体积，学会用描点作图法处理实验数据。
二、实验原理
同种物质的质量与体积的比值 m/V 恒定；不同物质的质量与体积的比值一般不同。本实验采用“单一物质系列测量 + 双物质对照比较”的方法，通过测量多组数据、计算比值并绘制 m-V 图像，判断质量与体积的关系。
三、实验器材
托盘天平（量程 200 g，感量 0.2 g，含砝码）、毫米刻度尺、长方体铝块组（体积约 6、8、10、12、14、20 cm ）、长方体铁块组（体积约 6、8、10、12、14、20cm ）、坐标纸、计算器。
四、实验步骤
1. 观察天平铭牌，记录量程与感量；将游码移至零刻度线，调节平衡螺母，使天平横梁平衡。
2. 用天平依次称量本组各物体的质量 m，读数时视线与指针及刻度线相平，将数据填入记录表（注意左物右码、用镊子夹取砝码、正确估读）。
3. 用毫米刻度尺测量每个长方体物体的长、宽、高，计算体积 V=长×宽×高，将数据填入记录表。
4. 用计算器计算每次的质量与体积的比值 m/V，填入记录表。
5. 以体积 V 为横轴、质量 m 为纵轴，在坐标纸上描出数据点。
6. 各组将数据填入全班汇总表，对比铝块、铁块两组数据点与图像的差异。
五、数据记录
物体 体积 V/cm 质量 m/g 比值 m/V（g/cm ）
铝块
铁块
六、数据处理与分析
1. 在下方坐标纸上描点并绘制 m-V 图像（可另附坐标纸）：
2. 分析：
（1）同种物质的 m-V 图像是什么形状？图像是否过原点？这说明什么？
（2）铝块与铁块的 m-V 图像倾斜程度是否相同？倾斜程度不同说明什么？
七、实验结论
1. 同种物质的质量与体积成正比，质量与体积的比值恒定。
2. 不同物质的质量与体积的比值一般不同。
八、误差分析
本实验可能产生误差的环节及原因：① 天平读数时的估读误差；② 刻度尺测量长、宽、高时的估读误差；③ 坐标纸描点与连线时的主观误差；④ 器材本身（物体规格差异）带来的误差。
九、问题与讨论
1. 若用铜块或木块重复本实验，它们的 m/V 比值与铝块、铁块相同吗？这说明什么？
2. 如何测量一块不规则小石块的体积？请写出你的设计方案。
3. 质量与体积的比值在生活、生产中有哪些应用？请举例说明。
十、评价与反思
1. 自我评价（在相应栏目下打“√”）：
评价内容 优秀 良好 需改进 自评说明
操作规范、数据真实
小组合作与交流
分析论证能力
2. 小组互评意见：
___________________________________________________________________________
3. 教师评价与等级（A 优秀 / B 良好 / C 合格 / D 待改进）：
___________________________________________________________________________学 习 任 务 单
课程基本信息
学科 初中物理 年级 八年级 学期 秋季
课题 探究物质的质量与体积的关系（第六章 第2节 密度 第1课时）
教科书 书名：《义务教育教科书·物理·八年级上册》 出版社：人民教育出版社　　出版日期：2024年
学习目标
1. 通过实验探究，能说出同种物质的质量与体积成正比、质量与体积的比值恒定。知道不同物质的质量与体积的比值一般不同。
3. 会用托盘天平测量物体的质量，会用毫米刻度尺测量长方体物体的边长并计算体积，能根据实验目的设计实验方案、规范记录实验数据。
4. 会用描点法绘制 m-V 图像，能依据图像是否为过原点的直线判断正比关系，发展数形结合思维。
5. 坚持实验数据真实可靠，养成实事求是、严谨细致的科学态度；在小组合作中主动承担分工，乐于交流、倾听、质疑与协作。
课前学习任务
1. 复习：质量的概念、单位及单位换算；托盘天平的使用方法（调平、称量、读数）。
2. 预习：体积的国际单位与常用单位（m 、dm 、cm ）及其换算关系；长方体体积的计算公式 V=长×宽×高。
3. 思考：有两个表面颜色和体积都相同的铁块和塑料块，你能想出几种方法区分它们？请把你的方法写在下面。
我的方法：__________________________________________________________________
4. 准备：与同组同学商量实验分工（操作员、记录员、数据分析员），并约定实验中的协作规则。
课上学习任务
【学习任务一】情境导入·发现问题
有三个情境，请写出你的判断方法：
（1）体积相同的铁块和塑料块：可以用______或______比较，______较大的是铁块。
（2）质量相同的铁块和塑料块：可以比较______，______较小的是铁块。
（3）质量、体积都不同的铁块和塑料块：仅凭质量或体积都无法判断，需要比较____________。
我的疑问：同种物质的质量与体积有什么关系？________________________
【学习任务二】猜想与假设
根据生活经验提出你的猜想：
猜想1（定性）：同种物质，体积越大，质量越______。
猜想2（定量）：同种物质的质量与体积可能成______比。
猜想3（对比）：不同物质的质量与体积的比值可能______（相同/不同）。
【学习任务三】实验设计
1. 需要测量的物理量：______、______；测质量用______，测体积用______（规则物体）。
2. 实验方案：
　① 分组：全班共6个小组，测量不同质量和体积的铁块与铝块，测量后汇总数据，全班共同分析。
　② 实验步骤（将下列步骤按正确顺序排序）：
　　A. 测边长算体积　B. 计算 m/V 比值　C. 测质量　D. 在坐标纸上描点
　　正确顺序：______
　③ 小组分工：操作员、记录员、数据分析员，我承担的角色是______。
3. 我设计的实验方案（简述）：________________________________________________
【学习任务四】进行实验·数据记录
实验提醒：① 天平使用前必须调平，左物右码，用镊子夹取砝码；称量前先估测物体质量，不得超过天平量程；② 读数时视线与刻度线相平，注意正确估读，记录数据要有单位；③ 轻拿轻放，避免金属块掉落砸伤；④ 数据记录要真实，不得编造数据。
1. 测量本组物体的质量与体积，并将数据填入下表：
物体 体积 V/cm 质量 m/g 比值 m/V（g/cm ）
铝块
铁块
2. 用计算器计算每次的质量与体积的比值 m/V，并填入表中。
【学习任务五】分析论证·得出结论
1. 以体积 V 为横轴、质量 m 为纵轴，在坐标纸上描出各组数据对应的点（可在下图坐标纸上直接描点）。
2. 观察与思考：
（1）同种物质的 m-V 图像是什么形状？________________________
（2）图像（或其延长线）是否过原点？这说明质量与体积有什么关系？________________________
（3）铝块和铁块两条直线的倾斜程度相同吗？倾斜程度不同说明什么？________________________
3. 实验结论：
（1）同种物质的质量与体积成______比，质量与体积的比值______（恒定/变化）。
（2）不同物质的质量与体积的比值一般______（相同/不同）。
【学习任务六】评估与交流
1. 本实验中可能产生误差的环节：____________、____________、____________等。
2. 实验中出现过什么问题？我是怎样解决的？________________________________________
3. 课堂小结：本节课我学会了________________________________________
推荐的学习资源
1. 国家中小学智慧教育平台（https://basic./）——“初中物理”课程资源中与本课相关的微课及实验演示视频。
2. 人教版《义务教育教科书·物理·八年级上册》第六章“质量与密度”配套资源（如教材图片、课后练习）。

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