小工具与大问题

2017-09-16李佩宁

基础教育参考 2017年17期

李佩宁

人类酿造葡萄酒的历史悠久，在古代西方，葡萄酒是贵族的象征，到了现代，葡萄酒越来越普及，越来越多人能够品酒和收藏葡萄酒。在葡萄酒的酿制过程中需要实时观察糖度和酒精度的变化，以确保其口感，那么就要找到一种直观的方式来监测和控制液体的密度。啤酒的酿制也是同理。

在我国的百姓生活中也有类似的活动。例如很多中国家庭中的老人会腌制咸鸭蛋。在整个腌制过程中，腌制咸鸭蛋的盐水浓度是动态变化的。用盐量过高时，渗透压大，鸭蛋水分流失快，味道过咸而口感不鲜；用盐量低于7%时，虽然口感很嫩但防腐能力较差。总之，用盐过多则有碍风味，过少则不利于防腐。一旦腌咸了，则需要降低盐水的盐度，让蛋内的盐分析出到水中。研究表明，腌制咸鸭蛋的盐度一般在10%左右。怎样保证腌制过程中盐水的浓度平衡呢？还是需要监测和控制液体的密度。

一、课程重点

为了能让学生更好地理解浮力与密度的关系，对浮力和密度的学习产生兴趣，需要用一些有趣而又精确的方式研究密度，尝试在动态中研究液体密度，并准确记录实验数据。在此基础上掌握定量规律并利用规律制造精准的量具。

【涉及领域】物理、数学、生物

【建议年级】小学高年级

【建议时间】100—110分钟

二、课程任务

让学生首先了解密度和盐度的概念，通过实验测定盐度和密度的关系，了解油和水的密度关系。在做完这些准备后，各组设计制作一个测量液体密度的装置，用于很方便快捷地测出油和不同浓度盐水的密度。

三、课程步骤

1.导入（10分钟）

第一步，为学生讲死海的故事。两千年前，罗马统帅狄杜进兵耶路撒冷，攻到死海岸边，下令处决俘虏来的奴隶。奴隶们被投入死海，并没有沉到水里淹死，却被波浪送回岸边。狄杜勃然大怒，再次下令将奴隶们扔进海里，但是奴隶们依旧安然无恙。狄杜大惊失色，以为奴隶们受神灵保佑，屡淹不死，只好下令将他们全部释放。请学生思考：为什么奴隶们不会被淹死？真的有神灵保佑吗？如何解释这一现象？（人在死海里淹不死，是因为死海中水的密度比人体的密度高，所以人沉不下去，自然淹不死。）

第二步，教师出示物质的密度表（见表1），并进行初步讲解。请各组学生讨论：如果有一个水银湖，湖上能建起亭台楼阁吗？人可以在上面走吗？（大理石能够漂在水银面上。就连铜球、铁弹，也能漂在水银面上，宫殿、亭台、楼阁、曲桥、长廊建设在一个装着水银的湖中，它们都能安然地漂在水银面上，人走在上面，自然也不会沉下去。）

2.认识密度背后的科学与数学（20分钟）

第一步，带领学生了解密度计算公式与计算方法。密度=质量/体积，密度的国际单位是千克/立方米，这个单位意味着1立方米的不同物质的质量不同，即物質的密实程度不同。同时，这个公式表明：同体积的不同液体，质量越大，密度越大；同质量的不同液体，体积越小，密度越大。

第二步，教师出示常见液体的密度数据表（见表2），小组讨论数据代表的含义。

然后，让学生们根据表2计算：一瓶矿泉水（550毫升，等于0.00055立方米）分别装入上述液体，质量为多少？可以选择4种液体计算一下，并填写工作单1（见图1）。

3.实验任务（20分钟）

教师出示工作单2，要求学生测定并记录几种液体的密度数据。学生可以按附表选择3个浓度配置食盐水，浓度要有显著差异。学生需要记录不同浓度食盐水的质量与体积数据，学习质量与体积的测定，并计算食盐水的浓度，将其填入工作单2（见图2）。

4.宣布量具制作任务及评价量规（30分钟）

【宣布任务】如何迅速确定液体的密度？请各小组设计制作一种简易的便携装置（量具）来测量不同浓度食盐水的密度，量具最好带有数字标定。宣布任务后展示评价量规（见表3）。各组学生讨论并设计，在课程结束时，用表演或讲解的形式向全班进行展示。

【材料】空塑料药瓶、黏土、纸杯、透明长吸管、细绳、毛根、热熔胶枪、食盐、水、量桶、天平、纸条

要求学生在设计前思考以下问题。

（1）简易和便携意味着什么？（意味着最好可以随身携带，其次是在实验室中使用。）

（2）结果直观是什么意思？（最好不必计算即可看到数据，其次是只要1步即可算出数据。）