從枯燥概念到情趣物理——用分子的觀點淺析密度

劉海清

(廣州增城市新塘鎮大敦中學,廣東 增城 511300)

如何讓學生愛上一門學科,并學好它,關鍵在于對該門學科的興趣.興趣的激發、興趣的培養成了每位教師、每節課最有效教學的前提.物理教學中的概念教學,嚴謹慎密的邏輯往往使得概念枯燥乏味,興趣難存.教師要避免硬性生成概念,就要回到源頭——生活中去,讓生活開啟他的情感,喚醒他的潛能,啟迪他的心智.通過過程體驗情趣,領悟和理解概念.

比如密度教學,課本多年來都是這樣表述的:“不同物質有不同特性,單位體積某種物質的質量叫做這種物質的密度.”其實這樣定義,學生并不會理解密度,只是硬生生地接受一個概念.有的學生在這里往往會問:為什么這個特性就叫密度,而不取名其他的名稱呢？他們根本不會和物質內部結構的緊密程度聯系起來,更不會理解這是用宏觀物理量反映物質內部的微觀差異.為了幫助學生理解密度,不妨用大家剛接觸過的分子觀點,及生活中輕重感不同物體的分子間隙不同出發,通過系列體驗,讓課堂活躍起來,進而在觀念上與物質內部結構的緊密程度聯系起來,理解密度,理解科學家下定義的方法.

具體的教學過程如下.

(1)呈現物質的分子圖片(復習物質的組成).

物質的分子圖片如圖(1)、(2)所示.

圖1 黃金

圖2 木板

(2)再現上一節課的固、液、氣態物質內部的分子結構圖,并讓學生看如圖3所示圖片后判斷:

圖3

甲圖是______,乙圖是________,丙圖是_______.

師:判斷它們的依據是什么？

生:分子間距.固態物質分子間距最小,氣態最大,液態較大.

師:物質內部分子間距的不同,或結合的緊密程度不同,反映在宏觀物體上會有哪些差異呢？

(3)實驗.

①出示3個大小相同的正方體:泡沫,松木,砧板木,如圖4所示.

圖4

②用圖釘分別去扎,比較扎進去的難易程度(女生扎泡沫,男生扎松木和砧木).

女生容易,男生困難.

師:它反映了什么問題？

生:分子間隙的大小不同,或分子結合的緊密程度不同.泡沫間隙最大,砧木間隙最小,松木次之.

③讓學生用手分別去拿這3個物體,感受輕重如何？(同學中傳遞)

師:感受是否一樣？

生:不一樣.泡沫最輕,砧木最重,松木次之.

④讓學生用天平分別去稱它們的質量,比較質量關系.

師:物質內部分子間距,結合的緊密程度與質量有何關系？

生:體積相同時,分子間隙大的質量小,間隙小的質量大.

師:反之,質量相同時,分子間隙大小不同,或結合的緊密程度不同,體積會怎樣？

生:質量相同時,分子間隙大的體積大,間隙小的體積小.

師:生活中能找到這樣的事例嗎？

生:棉花,海綿,泡沫,鐵塊,銅塊等.

師:單位體積的質量不同,或單位質量的體積不同反映的是什么？

(4)結論.物質是由分子(原子)組成的;不同的物質,分子(原子)組成不同,內部結構不同,結合的緊密程度不同,表現在宏觀上為單位體積的質量或單位質量的體積不同,即我們平常所說的輕重感不同.其實就是物質內部的密度不同.通常,我們就用單位體積的質量的大小來表示物質內部密度的大小,用易測量的物理量來反映看不見的微觀結構……

(5)討論.

①密度與質量及體積的關系.

實驗A:取出兩塊形狀,體積大小及質量均不同的同一材料的木塊,學生上臺用圖釘分別來扎兩木塊,之后談感受.(緊密程度或密度是否發生了變化)

結論:密度是物質結構的一種反映,物質一定,結構一定,即密度一定,不隨形狀,體積及質量的變化而變化.固體是這樣,液體和氣體也是這樣,密度是物質的一種屬性.

實驗B:用刻度尺分別量出它們的長,算出大塊的體積是小塊體積的幾倍(寬和厚相同),然后用天平分別測出質量,比較質量的倍數關系.

結論:對確定的物質,它的質量跟它的體積成正比.

②密度與物態變化的關系.

重現固、液、氣態分子結構圖,雖然物質還是這種物質,但當狀態發生變化時,密度是否不變,若變化又呈現怎樣的變化規律？

生:變化,ρ固＞ρ液＞ρ氣.

師:所有的物質都遵從這種規律？

師:請大家打開課本看密度表.了解ρ水＝1.0×103kg/m3,ρ冰＝0.9×103kg/m3.水在0～4℃之間具有反常現象.

③密度與壓強的關系.

重現固、液、氣態分子結構圖.若對圖中的固、液、氣態分子加壓或減壓,則分子間距、分子結構有沒有變化？有怎樣的變化？密度如何變化？

生:分子間距減小或加大,密度增大或減小.

思考:家里的煤氣罐或醫院里的氧氣瓶,用了一段時間后,里面的密度改變了沒有,怎樣改變的？籃球,自行車胎給它打氣,它的密度改變了沒有,怎樣改變？