从枯燥概念到情趣物理——用分子的观点浅析密度

刘海清

(广州增城市新塘镇大敦中学,广东 增城 511300)

如何让学生爱上一门学科,并学好它,关键在于对该门学科的兴趣.兴趣的激发、兴趣的培养成了每位教师、每节课最有效教学的前提.物理教学中的概念教学,严谨慎密的逻辑往往使得概念枯燥乏味,兴趣难存.教师要避免硬性生成概念,就要回到源头——生活中去,让生活开启他的情感,唤醒他的潜能,启迪他的心智.通过过程体验情趣,领悟和理解概念.

比如密度教学,课本多年来都是这样表述的:“不同物质有不同特性,单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度.”其实这样定义,学生并不会理解密度,只是硬生生地接受一个概念.有的学生在这里往往会问:为什么这个特性就叫密度,而不取名其他的名称呢？他们根本不会和物质内部结构的紧密程度联系起来,更不会理解这是用宏观物理量反映物质内部的微观差异.为了帮助学生理解密度,不妨用大家刚接触过的分子观点,及生活中轻重感不同物体的分子间隙不同出发,通过系列体验,让课堂活跃起来,进而在观念上与物质内部结构的紧密程度联系起来,理解密度,理解科学家下定义的方法.

具体的教学过程如下.

(1)呈现物质的分子图片(复习物质的组成).

物质的分子图片如图(1)、(2)所示.

图1 黄金

图2 木板

(2)再现上一节课的固、液、气态物质内部的分子结构图,并让学生看如图3所示图片后判断:

图3

甲图是______,乙图是________,丙图是_______.

师:判断它们的依据是什么？

生:分子间距.固态物质分子间距最小,气态最大,液态较大.

师:物质内部分子间距的不同,或结合的紧密程度不同,反映在宏观物体上会有哪些差异呢？

(3)实验.

①出示3个大小相同的正方体:泡沫,松木,砧板木,如图4所示.

图4

②用图钉分别去扎,比较扎进去的难易程度(女生扎泡沫,男生扎松木和砧木).

女生容易,男生困难.

师:它反映了什么问题？

生:分子间隙的大小不同,或分子结合的紧密程度不同.泡沫间隙最大,砧木间隙最小,松木次之.

③让学生用手分别去拿这3个物体,感受轻重如何？(同学中传递)

师:感受是否一样？

生:不一样.泡沫最轻,砧木最重,松木次之.

④让学生用天平分别去称它们的质量,比较质量关系.

师:物质内部分子间距,结合的紧密程度与质量有何关系？

生:体积相同时,分子间隙大的质量小,间隙小的质量大.

师:反之,质量相同时,分子间隙大小不同,或结合的紧密程度不同,体积会怎样？

生:质量相同时,分子间隙大的体积大,间隙小的体积小.

师:生活中能找到这样的事例吗？

生:棉花,海绵,泡沫,铁块,铜块等.

师:单位体积的质量不同,或单位质量的体积不同反映的是什么？

(4)结论.物质是由分子(原子)组成的;不同的物质,分子(原子)组成不同,内部结构不同,结合的紧密程度不同,表现在宏观上为单位体积的质量或单位质量的体积不同,即我们平常所说的轻重感不同.其实就是物质内部的密度不同.通常,我们就用单位体积的质量的大小来表示物质内部密度的大小,用易测量的物理量来反映看不见的微观结构……

(5)讨论.

①密度与质量及体积的关系.

实验A:取出两块形状,体积大小及质量均不同的同一材料的木块,学生上台用图钉分别来扎两木块,之后谈感受.(紧密程度或密度是否发生了变化)

结论:密度是物质结构的一种反映,物质一定,结构一定,即密度一定,不随形状,体积及质量的变化而变化.固体是这样,液体和气体也是这样,密度是物质的一种属性.

实验B:用刻度尺分别量出它们的长,算出大块的体积是小块体积的几倍(宽和厚相同),然后用天平分别测出质量,比较质量的倍数关系.

结论:对确定的物质,它的质量跟它的体积成正比.

②密度与物态变化的关系.

重现固、液、气态分子结构图,虽然物质还是这种物质,但当状态发生变化时,密度是否不变,若变化又呈现怎样的变化规律？

生:变化,ρ固＞ρ液＞ρ气.

师:所有的物质都遵从这种规律？

师:请大家打开课本看密度表.了解ρ水＝1.0×103kg/m3,ρ冰＝0.9×103kg/m3.水在0～4℃之间具有反常现象.

③密度与压强的关系.

重现固、液、气态分子结构图.若对图中的固、液、气态分子加压或减压,则分子间距、分子结构有没有变化？有怎样的变化？密度如何变化？

生:分子间距减小或加大,密度增大或减小.

思考:家里的煤气罐或医院里的氧气瓶,用了一段时间后,里面的密度改变了没有,怎样改变的？篮球,自行车胎给它打气,它的密度改变了没有,怎样改变？