論測量液體密度方法的探究

廣西欽州市第一中學 韋樹金

液體密度的測量是初中物理教學中的一個重點，更是實驗探究的一個難點，在進行液體測量過程中有許多的復雜因素需要學生必須學會去分析，才能掌握正確的測量方法。液體密度的測量對學生應用知識的能力要求高，在應用理論來指導實驗時要學會分析和推理。探究測量液體密度的方法對培養學生的思維能力和提高其動手能力有著非常大的幫助，對學生用科學方法進行實驗有積極的導向性，因此，在本節教學過程中要發揮學生主導性，引導學生做好實驗方案，對實驗方案認真分析、實踐，對每個實驗步驟都進行推理、驗證，最后得到最科學的實驗方法。

根據測量密度的原理ρ=m/v可以知道，只要用天平測出液體質量m和用量筒量出液體的體積v，然后代入表達式計算即可得到所測量的液體密度。粗看很簡單也很直接沒有太大的難度，實際上這里測量得出來的液體質量和液體體積是很有講究的，它必須是液體的質量和所測的體積是相對應的、一致的，不少學生實驗就是忽略了這一點。這其中有學生粗心的原因，但主要是學生對測量原理和測量方法理解不夠透徹有關，所以對液體密度測量方法進行探究有助于幫助學生克服以上缺點，有助于學生形成良好的實驗習慣和科學的實驗方法。如以下學生實驗探究：

學生實驗方法一：測量水的密度

1.實驗原理：ρ=m/v

2.實驗步驟：

①學生測量空杯質量為m1

②學生將水倒入空杯，測得杯和水總質量為m2

③將水倒入量筒中，測出水的體積為v

④測得水密度為ρ=(m2-m1)/v

從實驗步驟看似乎很合理，但無論學生如何精確讀數，均發現測量結果都大于水的密度，這時就要求老師能很好地引導學生進行合理的分析，排除次要因素，抓住主要因素。這樣學生很快會發現造成測量結果偏大的原因主要是杯中還殘留了一小部分的水，因而倒入量筒內水的體積讀數變小了，而水的質量計算沒改變，所以測量的水密度變大了。實驗分析要圍繞公式進行，水質量m變成了(m2-m1)，當然它們是等量關系m＝(m2-m1)，但對應的測量體積v是否一致呢？這個引導學生進行分析討論，找到主要問題所在，造成測量密度變大是體積v變小的緣故，再運用公式ρ=(m2-m1)/v來綜合分析，就可以找到解決的辦法。實驗分析過程對學生來說很重要，因為學生在動手過程中更容易開拓思維，養成良好的實驗習慣。所以老師要做好引導工作，那么如何引導改進呢？

學生改進實驗方法二：測量水的密度

1.實驗原理：ρ=m/v

2.實驗步驟：

①測量杯和水的總質量m1

②將水倒入量筒，測倒出水的體積v

③重新測量杯和剩余水的質量m2

④測得水密度ρ=(m1-m2)/v

這個測量方法從教學實踐來看，很多同學都能想到，并能很好地測量出來，測量結果也比較合理。因為倒出來的水質量m＝(m1-m2)和倒入量筒中的水的體積是對應的，只要學生掌握好讀數，測量的誤差就比較小，是一個合理的測量方法。那么這個實驗是否最佳呢？是否也有不足的地方，比如倒出來的水體積不好控制，造成讀水的體積誤差大，從而影響到測量結果；也可能是水質量不好控制，造成水質量讀數有誤差，這也會影響測量結果。如果此時能進一步引導學生進行分析，學生想必會產生更大的興趣，從而能就質量和體積進行綜合的分析進而找到更為合理的方法。從這個實驗操作實踐和理論來分析，學生就明白了實驗方法要科學，實驗理論指導要合理，即液體體積v要和它的質量m（或m1-m2）對應一致，要考慮相互間的量變關系。

學生改進實驗方法三：測量水的密度

1.實驗原理：ρ=m/v

2.實驗步驟：

①測空杯的質量m1

②測量筒中原有水的體積v1

③將部分水倒入空杯中，測出杯和水的總質量m2

④測量量筒中剩余水的體積v2

⑤測得水的密度ρ=(m2-m1)/(v1-v2)

這個測量方法對于部分學生來說是有一定困難的，因為這個實驗的原理雖然是一樣的，但表達式ρ=m/v變成了ρ=(m2-m1)/(v1-v2)，這個結果變得復雜了，它要求學生要具有一定的物理思維，能很好地運用公式，學會量變的分析，從而控制物理量間的相互關系。當然實驗的優點是值得肯定的，從實驗操作來說：優點是能更好地控制倒出水的體積v，便于體積讀數從而能很好地減少液體體積讀數產生的誤差，因為倒出水的質量(m2-m1)和量筒中水減少的體積(v1-v2)是對應的，因而測量結果更準確。從學生實驗實踐來說：學生物理思維得到提升，能掌握更科學的實驗方法，提高了運用理論指導實驗的能力，具備了創新的能力。所以說這個實驗測量方法更為合理、更為科學。

事實上，不少的教師從教學的角度出發，對于測量液體密度的方法僅限于討論第一種錯誤測量方法的探究，怕增大學生學習強度或壓力而沒有進行拓展。其實應當放手讓學生去實驗操作，你就會發現學生在實踐中還有很多的錯誤實驗方法，這些方法對學生而言也是有益的，它會讓學生學會分析、論證，從中獲得有益經驗，總結出更好的實驗方法。同時你也會發現放手讓學生去實踐，學生的思維很開闊，想法大膽而富有創意，成功的實驗是我們值得肯定和贊賞的。只有這樣，探究才能成為名副其實，才能讓我們的學生學有創新，掌握科學的探究方法。