丁琳

【摘要】長期以來，初中物理教學(xué)非常重視傳統(tǒng)實驗.以測量密度為例，主要工具為天平和量筒，教學(xué)重點在于原理討論、方案設(shè)計、誤差分析，以及特殊法測密度方案設(shè)計（缺少某器材情況下）.傳統(tǒng)實驗固然重要，然而卻忽視了生活和生產(chǎn)中已經(jīng)出現(xiàn)的更加快捷、更加精確的測量工具.為此，建議在教學(xué)中進行適當(dāng)補充和拓展.本文以2022年江蘇省無錫市中考試題第30題為例，以如何讓密度測量更快捷、更精確為線索，探討如何從傳統(tǒng)實驗教學(xué)走向逐層設(shè)計進階實踐活動，浸潤式發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】初中物理；實驗教學(xué)；密度

如何讓初中學(xué)生在習(xí)得基本物理觀念的同時，發(fā)展他們的科學(xué)思維？如何讓初中學(xué)生有機會走近生活和社會，讓他們認識到書本知識是未來社會技術(shù)的堅實基礎(chǔ)？這是廣大初中物理教師應(yīng)該思考的問題，也是“教什么，怎么教”的問題.而問題的答案就隱藏在中考物理試題中.呈現(xiàn)傳統(tǒng)實驗，形成基本觀念；拓展進階實驗，考查知識遷移能力；開展綜合實踐活動，走近社會生活.本文以無錫市2022年中考試題第30題為例展開論述.

1 原題呈現(xiàn)（部分）

實驗課上，老師和同學(xué)們測量塑料小條及酒精溶液的密度.

用電子密度計測量酒精溶液的密度.電子密度計主要由玻璃砝碼、掛鉤、測量支架等組成.測質(zhì)量時，示數(shù)由測量支架所受的拉力大小決定，如圖（a）中顯示的20.00g表明是質(zhì)量為20.00g的砝碼對支架產(chǎn)生的拉力.

①如圖（b）所示，將玻璃砝碼浸沒在純凈水中，示數(shù)變小，原因是砝碼受到水的____，此時測量支架所受拉力相當(dāng)于11.00g的物體所產(chǎn)生的拉力，按下“密度”鍵后，電子密度計能依據(jù)阿基米德原理換算出純凈水的密度為0.996g/cm3，如圖（c）所示.

②提起玻璃砝碼并擦干，再浸沒在待測酒精溶液中，示數(shù)變?yōu)?2.00g，如圖（d）所示，則該酒精溶液的密度最接近于____g/cm3.

（A）0.913. （B）0.889.

（C）0.885. （D）0.800.

2 試題賞析

選取的這部分原題是一個全新的情境：測量工具，電子密度計.學(xué)生對這一工具不熟悉，需要根據(jù)題目介紹的密度計組成結(jié)構(gòu)，讀數(shù)原理迅速遷移到平時學(xué)過的知識.測量時，示數(shù)由測量支架所受的拉力大小決定，即液體密度為零時，示數(shù)為玻璃砝碼的重力大小；液體密度不為零時，示數(shù)為玻璃砝碼的重力與浮力之差；前后兩次示數(shù)差即為浮力大??；同一玻璃砝碼在兩種液體中浮力之比即為液體密度之比.至此，學(xué)生對這一新的情境完成了初步解讀.

第1步：深度思考，電子密度計本質(zhì)是什么？就是一個高精度的彈簧測力計；

第2步：繼續(xù)思考，本題的母題是什么？

例題 將金屬塊掛在彈簧測力計的下端，先后浸沒在水和酒精中，金屬塊靜止時彈簧測力計的示數(shù)如圖2甲、乙所示．則下列關(guān)于金屬塊的幾個物理量計算正確的是（ ）

（A）在水中受到的浮力為2N．

（B）質(zhì)量為3kg．

（C）體積為10cm3．

（D）密度為3.0×103kg/cm3．

還是原來的問題，情境呈現(xiàn)方式不一樣了，測量工具不一樣了，學(xué)生是否能很快地搜集信息，建立起物理模型，將知識遷移歸類到熟悉的情境，如果具備這樣的學(xué)習(xí)能力，問題就迎刃而解了.

第3步：進一步思考，電子密度計有什么優(yōu)點？生活和生產(chǎn)上有什么應(yīng)用？比較常規(guī)方法測量結(jié)果（0.92g/cm3）和改進以后的測量結(jié)果（0.996g/cm3），精度有了新的突破，而且使用方便，電子密度計內(nèi)置程序，根據(jù)阿基米德原理直接顯示液體密度數(shù)值.

3 教學(xué)啟示

物理學(xué)“寓”理于“物”，從生活走向物理，激發(fā)學(xué)生的物理興趣；從物理走向社會，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理的能力.基于以上的試題分析，我們設(shè)計了一系列跨學(xué)科實踐活動：以測密度為例，如何使測量更快捷、更精準(zhǔn)？

3.1 基于常規(guī)實驗，形成物理觀念

活動1： 如何準(zhǔn)確測獎牌的密度？

首先，播放一段課前錄制的學(xué)生實驗操作的錄像，復(fù)習(xí)常規(guī)的測密度方法，并對本實驗進行評價.

學(xué)生：密度測量的誤差主要來自于體積測量，0～10mL的量筒分度值（1mL）偏大，采用溢水杯，水有殘留這些原因會產(chǎn)生誤差.

那么，有沒有更好的測量方法呢？

設(shè)計意圖 學(xué)習(xí)了密度測量以后，引導(dǎo)學(xué)生解決一個實際的問題：“獎牌是純金的嗎？”讓學(xué)生將學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐中去，打通物理與生活之間的聯(lián)系，體現(xiàn)了“物理來源于生活，物理回歸生活”的課程理念，培養(yǎng)學(xué)生積極探索、勇于實踐的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)素養(yǎng)，運用所學(xué)知識解決問題的能力和創(chuàng)新意識.通過小組交流，樹立團隊意識與合作學(xué)習(xí)的精神，培養(yǎng)學(xué)生在活動中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力.

3.2 基于進階問題，開發(fā)科學(xué)思維（進階）

活動2： 如何快速測手鐲的密度？介紹小視頻——如何快速鑒定玉鐲真假？

操作步驟如下：

a、把電子秤放在水平桌面上；打開開關(guān)并清零；

b、將裝有適量水的容器放在電子秤上，打開開關(guān)并清零；

c、用細繩系住玉手鐲，將手鐲沉入容器底部，讀出電子秤的示數(shù)為m1=60.4g；如圖4.

d、用細線將手鐲緩慢提起（與容器底部不接觸），待電子秤示數(shù)穩(wěn)定后，讀出其示數(shù)為 m2=23.6g；如圖5.

e、計算得出手鐲密度，如圖（丙）.（參考值：和田玉的密度在2.9g/cm3～2.95g/cm3）

教師：同時將準(zhǔn)備好的手鐲取出，立刻測出了密度，辨別出手鐲是假的.（課堂氣氛達到了高潮）

學(xué)以致用：接下來，學(xué)生利用自帶的電子秤，迅速測量了鐵塊、銅塊、鋁塊、雨花石、金牌、銀牌的密度……（整個實驗在一分鐘內(nèi)完成，而且?guī)讉€金屬塊的密度測量非常精準(zhǔn)?。?/p>

教師：同學(xué)們，多年以后，或許你們已經(jīng)記不得今天這節(jié)物理課到底講了些什么內(nèi)容，但是老師相信：你一定記住了怎樣利用電子秤測量你家里的“老古董”是不是純金的！

學(xué)生：開心地笑了……

設(shè)計意圖 本環(huán)節(jié)，在測密度問題上，發(fā)現(xiàn)常規(guī)方法測量誤差比較大，實驗環(huán)節(jié)比較繁瑣復(fù)雜，因此介紹學(xué)生利用家里隨手可得的電子秤，快速而且精確地測量物質(zhì)密度，很好地體現(xiàn)了“物理源于生活，又服務(wù)于生活”的學(xué)科思想.

3.3 開拓視野，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（進階）

活動三：如何精確測液體密度？（調(diào)查活動）

3.3.1 活動目標(biāo)

復(fù)習(xí)常規(guī)方法測量液體密度；

查找資料，了解生產(chǎn)中測量液體密度還有哪些更方便、更準(zhǔn)確的方法？

3.3.2 內(nèi)容和分工

問題：如何測75%濃度的酒精密度？

問題來源于：電子密度計結(jié)構(gòu)圖如圖7所示75%濃度的酒精消毒效果最好，怎么確定配制的酒精是否符合要求？（參考值：濃度75%的酒精密度值約為0.85g/cm3）

分工：（1）確定查找資料的人員：負責(zé)了解電子密度計的設(shè)計原理.

（2）確定查找資料的人員：負責(zé)學(xué)習(xí)電子密度計的使用方法.

（3）確定學(xué)習(xí)成果匯報人員：負責(zé)制作PPT，介紹電子密度計.

3.3.3 成果匯報

這部分內(nèi)容的介紹，拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)的視野，讓學(xué)生了解到除了實驗室常規(guī)的測量方法以外，生活、生產(chǎn)中還有更便捷、更精密的測量方法：利用電子液體密度計，測量時間約5秒，測量精度高達0.0001g/cm3！ 可滿足精細化工、石油燃料、化學(xué)試劑等所有液態(tài)狀溶液的密度檢測.與此同時，也會激發(fā)學(xué)生不斷探究物理的熱情.

4 結(jié)語

本題體現(xiàn)了命題的“基礎(chǔ)性”“綜合性”“應(yīng)用性”要求，對今后的教學(xué)提供了啟示.學(xué)生生活在日新月異的社會環(huán)境里，他們需要學(xué)習(xí)必要的物理知識，形成基本的物理觀念；教學(xué)要以實驗為載體，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力；教學(xué)的最終指向還是學(xué)生未來的生活，讓他們學(xué)以致用.

參考文獻：

［1］《中華人民共和國教育部·義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］劉炳異.再論“物理綜合實踐活動”設(shè)置的意義與實施策略［J］.物理之友，2020（1）：1-5，9.

［3］鐘啟泉.教育的挑戰(zhàn)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2020.