第十一章多彩的物质世界
第一节宇宙和微观世界
教学目标
1．知识与技能
●知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的．
●初步了解原子的结构．
●对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解．
●初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景．
2．过程与方法
●了解人类认识宏观世界和微观世界的过程．
3．情感态度与价值观
●通过了解人类探索太阳系及宇宙的历程、人类探索微观世界的历程，认识人类的探索将不断深入，帮助学生树立科学的物质观和世界观．教学重点与难点
1．体验人类探究宇宙和认识物质组成的过程。
2．认识物质是由分子和原子组成的．
教学课时：1课时
教学过程：
新课教学
一、宇宙是由物质组成的
宇宙浩瀚无边，有无穷的秘密等着我们探索．激发学生的学习兴趣和渴求知识的欲望，培养学生交流能力，想像能力．
强调地球只是太阳的九大行星之一，指导学生观察插图10．1—2，培养学生空间想像能力．
指导学生观察插图10．1—2，强调银河系很大，穿过也要十万年的时间．指导学生观察插图10．1—1，强调宇宙很大．物质是运动的，举例(包括化学生物方面的运动)，强调物质的客观存在性，初步建立学生的物质世界观．
二、物质是由分子组成的
举例：分糖、分醋．着重帮助学生构建分子的物理模型和概念．培养学生的想像能力和概括能力．提出问题，指导学生阅读课本，引导学生推测原因．培养学生建立物理模型的能力和推理能力．
阅读课本，对“任何物质都由极其微小的粒子组成的，这些粒子保持了物质原来的性质”进行讨论，参照图10．1—3思考．
思考：水、冰、水蒸气都是由什么分子组成，为什么它们在物理性质上有那么大的区别呢?
学生思考，讨论，交流．
阅读课本，学生描述插图10．1—6中的类比
三、固态、液态、气态的微观模型
物质是由分子组成的。用分子的概念可以帮助学生建立固态、液态、气态的微观模型。
让学生了解它们在宏观均区别是由于微观结构不同造成的．知道水的态变化的特殊之处。
四、原子结构
抓住原子结构与太阳系相似这一特点展开，质子和中子能在太阳系中找到对应结构吗?突出物理学的对称美。
随着老师对原子结构的介绍，思考它的哪些部分跟太阳系相对应．用乒乓球模拟原子的结构。
提出问题：纳米指的是什么?纳米技术又指的是什么?生活中还遇到哪些与纳米有关的事物．了解前沿科技发展状态。
了解纳米技术．知道纳米是一个长度单位，了解纳米技术的应用前景。
小结
板书设计：
第十章多彩的物质世界
第一节宇宙和微观世界
一、物质是由分子组成的——分子是保持物质原有性质的最小粒子
二、宇宙是由物质组成的
固态、液态、气态的微观模型
三、原子结构
纳米及纳米技术
第二节质量
【教学目标】
一、知识与技能
1．初步认识质量的概念，知道质量的单位及其换算关系。
2．知道质量是物体本身的一种性质，它不随物体的位置、状态、形状的变化而变化。
3．了解常见的测量质量的工具，会正确使用托盘天平称物体的质量。
4．对常见物体的质量形成较为具体的量级观念。
二、过程与方法
1．通过观察、动手、比较，形成对质量概念的初步认识。
2．通过观察和操作，让学生学会托盘天平的使用方法。
3．在天平的使用过程中，让学生进一步体会使用测量工具的基本方法。
三、情感态度与价值观
1．通过对托盘天平的调节和使用，培养学生认真操作，自觉遵守操作规范的良好习惯和实事求是的科学态度。
2．通过介绍杆秤等测量质量的工具，对学生进行爱国主义教育，激发学生的民族自豪感。
3．通过了解质量的广泛应用，培养学生学习物理的兴趣。
【教学重点】
1．质量的概念。
2．托盘天平的使用方法。
【教学难点】
质量是物体本身的一种性质。
【教学用具】
托盘天平和砝码多套，橡皮、小刀等学习用具。
【教学理念】
1．讲解与示范结合，自学与讨论结合，合作与交流结合。
2．从生活走向物理，从物理走向社会，让学生进一步感知物理是有用的、物理是有趣的。
3．夯实基础，活学活用。
【评价内容】
1．关于质量概念方面的内容的掌握情况。
2．关于托盘天平的维护、调节和使用方法的掌握情况。
3．学生积极参与认知过程的表现情况。
【教学过程】
一、新课导入（约2分钟）
教师：通过上节课的学习，同学们已经知道了一切物体都是由物质组成的，但组成物体的物质是有多有少的，也就是说物体中所含物质的多少不同。谁能举出一些日常生活中的事例，加以说明。
学生：组成讲台和课桌的物质的多少不同。
学生：桌子和椅子所含物质的多少不同。
学生：大铁锤和小铁钉所含铁的多少不同。
教师：同学们以上的分析都很好。在物理学中，把物体所含物质的多少叫做质量。这就是今天我们要学习的内容。（板书：§10-2 质量）
二、学习新知（约35分钟）
教师：关于质量，同学们知道多少？
学生：物体中所含物质的多少叫质量。
教师：（板书：一、质量：物体所含物质的多少。）
学生：质量的单位是千克、测量质量的仪器有杆秤、天平等。
教师：刚才，大家基本上说出了关于质量的主要知识，这节课我们就一起来学习质量的单位及其换算关系，质量的测量等有关知识。下面请各学习小组按着学习提纲进行自学，然后请各小组汇报学习成果。
自学提纲内容如下：
1．质量用什么字母表示？
2．质量的单位有那些，它们之间的换算关系怎样？
3．当物体的位置、形状、状态发生改变时，它的质量是否变化。
4．在日常生活中，我们利用什么仪器测量物体的质量。
5．托盘天平的主要结构有哪些？
6．为了保持天平的精确度，我们应做到哪些要求？
7．如何使用托盘天平称物体的质量？
学生：（看书自学，在书中找到有关答案，然后小组讨论。）
教师：（参与到学生之中，及时解答学生的疑问）
教师：下面请各小组进行学习成果汇报，首先回答第一、第二题。
学生：用小写字母m表示质量。
学生：质量的单位是千克，符号kg。比它大的单位有吨（t）。比千克小的单位有克（g）、毫克（mg）、它们之间的关系是：1g＝10-3kg
1mg＝10-3g＝10-6kg 1t＝103kg。
教师：你们答的非常好，下面请大家阅读教材中的小资料和科学世界两部分内容，进一步了解质量的应用和常见物体的质量大小，从而充分理解质量单位千克的大小。
学生：（自学）
教师：（板书：1．质量单位：千克（kg）、吨（t）、克（g）、毫克（mg） 1g＝10-3kg 1mg＝10-3g＝10-6kg 1t＝103kg）。
教师：好，我们继续往下学习，谁来回答第三题。
学生：当物体的位置、形状、状态发生变化时，质量可能不变吧！
学生：当物体的位置、形状、状态发生变化时，质量不变。
学生：当物体的位置、形状、状态发生变化时，质量好象变了。
教师：从同学们的答题来看，对于这个问题，同学们还不是很肯定，关于这个问题，我们下面进一步展开讨论，各小组在讨论时，最好举例说明。
学生：（展开讨论）
教师：好，就讨论到这，谁能举例说明这物体的位置发生改变时，质量如何变化？学生：我们在超市里买的商品从工厂到商店，虽然位置变了，但它们所含物质的多少没变，所以物体的质量不随位置的变化而改变。
教师：这位同学说的很好，当物体的位置变化时，物体所含物质的多少没变，所以质量不变。宇航员从月球上带回地球的岩石，虽然位置变了，但所含物质的多少没有变，所以质量不变。
教师：谁还能继续举例说明？
学生：用锯把一段长木锯成两根短木，这两根短木的质量就小于长木的质量，所以物体的形状变了，质量要改变。
教师：就这个问题，谁还发表意见。
学生：虽然两根短木的质量就小于长木的质量，但是不能说明物体的形状变了，质量也改变了，如果把那些碎沫加上，质量的多少还是没有变。
教师：这为同学说得非常好，比如我们把一块铁砸成铁板，虽然形状变了，但它含铁的多少没有变，质量就不变。（此时，教师还可以问一下学生，铁的体积是否变化。）
教师：物体的质量随状态变化吗？
学生：不变化。一铁块熔化成铁水，所含物质的多少没变，所以质量不变。
教师：说得好，水结冰，冰化成水，状态变了，质量不变。
教师：同学们的讨论分析非常好，质量不随物体位置、形状、状态的变化而变化，它实际上反映出质量是物体本身的一种性质。（板书：2．质量是物体本身的一种性质，它不随物体位置、形状、状态的变化而变化。）
教师：下面谁回答第四个问题。
学生：日常生活中称物体的质量的仪器有杆秤、案秤、电子秤、台秤、弹簧秤、天平等。
教师：从第四个问题的回答来看，同学们还是很关心生活的，热爱生活的，知道这么多测量仪器，刚才大家所举的例子，有的同学对弹簧秤这个仪器有异议，看来，同学们的知识面较宽。的确，弹簧秤不是测质量的仪器，在以后的学习中学习到。
教师：杆秤是我国古代劳动人民发明的，已经应用了许多年了，希望同学们今后能发明出更便于使用、更精确的测量质量的仪器。
教师：虽然测量质量的仪器较多，但我们学校实验室中使用天平测质量，常见的天平有托盘天平和学生天平，我们初中阶段需要掌握托盘天平的使用方法。（板书：二、托盘天平）
教师：谁能到前边来，拿着托盘天平给大家介绍一下托盘天平的主要结构。
学生：（请一个同学到前边来）托盘天平的主要结构有：横梁、标尺、游码、平衡螺母、指针、分度盘等。
教师：我再给补充一下（教师拿起托盘天平），这个是底座、这两个是托盘，另外每架天平都配有一套标准的砝码。
教师：下面我们来学习一下托盘天平的使用方法，托盘天平是比较精密的测量仪器，所以为了保持天平的精确度，我们在使用天平之前要牢记几条要求。谁来说一下。
学生：1．每个天平都有自己的"称量"，也就是它所能称的最大质量，被测物体的质量不能超过称量。2．向盘中加减砝码时，要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿、弄脏。3．潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中。教师：同学们已经知道保持天平精确度的几点要求，下面请各组开展讨论，如果不按这些要求做，会出现什么问题？
学生：（开展讨论）
教师：（板书：（一）保持天平精确度的具体要求：1．每个天平都有自己的"称量"，也就是它所能称的最大质量，被测物体的质量不能超过称量。2．向盘中加减砝码时，要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿、弄脏。3．潮湿的
物体和化学药品不能直接放到天平的盘中。
教师：请各组汇报讨论结果。
学生：如果被测物体的质量超过了天平的称量，测不出结果，还可能把天平损坏。学生：用手接触砝码，把砝码弄湿、弄脏，在盘中放潮湿的物品和化学药品，容易使砝码生锈和腐蚀天平、砝码，会造成测量结果不准确。
教师：大家分析的很好。下面各小组准备好天平和砝码、被称物体。下面请同学们认真观察老师的操作，仔细琢磨老师讲解，然后进行规范操作。
学生：（准备实验仪器）
教师：（板书：（二）托盘天平的使用方法：）
教师：1．把天平水平放置。2．调节天平的横梁平衡：首先把游码拨到标尺左端的零刻线处，其次，调节横梁右端的平衡螺母，直到指针指在分盘的中线处。学生：（学生调节天平，教师巡视指导）
教师：刚才发现有的小组的天平的横梁左端高，有的右端高，哪组能发表一下意见，你们是如何调节的，使天平平衡的？
学生：左端高时，平衡螺母向左移动；右端高时，平衡螺母向右移动。
教师：大家从实践中，获得的经验非常好，至于为什么，学完了杠杆的知识后，大家就明白了。
教师：现在有的组的天平的横梁还在动，有的已经静止，如果都等到静止后再判断横梁是否平衡，太浪费时间，我们还可以依据什么来判断呢？
学生：指针以分度中央为准，左右偏转的幅度相等。
教师：很好，我们继续。3．物体放在左盘，用镊子向右盘加减砝码。现在请同学们思考，加砝码时，先加质量大的砝码还是先加质量小的砝码？
学生：先加大的，便于测量。
教师：好，请同学们估计一下你测的物体的质量大约多大，然后操作。
学生：（实验操作）
教师：（巡视指导）
教师：刚才发现，有的组没有合适的小砝码，不能使天平重新平衡，这时我们可以怎么办呢？哪个发表意见。
学生：可以适当地移动游码在标尺上的位置，直到天平横梁平衡。
教师：使用游码能分辨出更小的质量，游码相当于一个"秤砣"，它在标尺上每移动一个格，就等于在右盘中增加一个更小的砝码。现在请同学们思考下列问题：1．在你的天平标尺上，一个小格相当于多大质量的砝码。2．读数时，是以游码左边还是右边所对应的刻度线为准呢？3．读数时，是先读大砝码还是小砝码？4．物体的质量如何计算呢？
学生：（讨论学习）
教师：（巡视指导）
学生：标尺上每个小格代表0．2g或0．25g或0．5g。
学生：读数时，以游码左边对的刻度线为准。
学生：先读大的砝码后读小的砝码。
学生：被测物体的质量等于砝码的质量之和加上游码所对的刻度值。
教师：大家说得非常好，请同学们整理器材。注意：怎样将砝码放回砝码盒中。学生：用镊子夹取。（学生整理器材）
教师：（找四个学生到黑板板书托盘天平的使用方法，每个同学书写一条。）
教师：请大家评价一下这四位同学的板书。（教师和学生们一起评价，把错误的
地方纠正过来，形成正确的内容） 1．把天平放在水平台上。2．把游码放在标尺左端的零刻线处，调节横梁右端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处。3．把物体放在左盘，用镊子向右盘加减砝码，可以适当调节游码在标尺上的位置，直到衡梁恢复平衡。4．被测物体的质量等于盘中砝码的总质量加上游码所对的刻度值。
【课堂小结】（约2分钟）
教师：通过这节课的学习，大家在各个方面都一定有很多收获，谁能谈一下。学生：我们学习了质量的概念，单位及其换算关系，质量是物体本身的一种性质。托盘天平的使用方法。
学生：我们的自学能力和实验操作能力有了一定的提高。
学生：物理就在我们身边，要能够理论联系实际。
教师：大家谈的非常精彩，希望你们通过这节课的学习，一是能掌握所学知识、二是能学以致用。
【布置作业】（约1分钟）
教师：同学们已经掌握了测量物体质量的基本方法，请大家思考以下几个问题：1．如何称粉末状的物体和液体的质量？2．如何称质量较小的物体的质量？如大头针等。由于时间关系，这些问题作为课后作业。另外，请同学们完成课后"动手动脑学物理"中的问题和做好复习，下节课我们到实验室完成教材11页"想想做做"中的实验和解决上述两个问题。
第三节密度
【设计理念】
密度是表示物质特性的一个重要物理量，按《课程标准》的要求可以从物体的颜色、气味、软硬等鉴别，如果从表面无法鉴别时，启发学生通过实验获得数据，用科学的方法测出物质的密度。通过查密度表来鉴别是什么物质。本节课重点是探究物质的质量和体积的关系，通过实验收集数据，列表分析、画图像得出结论。帮助学生把数学知识用到物理中来，理解比值的物理含义。通过实验探究，不仅使学生学习到知识，而且学会研究问题的方法。
本节课没有从密度的物理意义、定义、公式、单位……传统的内容让学生掌握，而是让学生亲自经历实验探究，掌握方法、分析归纳后得出结论。提高了学生的动手能力、收集处理信息的能力，激发了学生的学习兴趣。使学生乐于学习、主动探究，在参与实验探究活动中互相交流、团结合作。通过对密度的认识体会科学研究方法，关心密度在生活中的应用，感悟科学的进步对社会发展的作用。【教材分析】
教学目标
知识与技能
能描述物质的一些特性；能通过实验，理解密度的概念；能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
过程与方法
通过实验，探究密度是物质的特性；学会用用实验数据列表和绘制图象，进一步认识密度是物质的特性；学会用查表的方法，了解各种物质的密度。
情感态度与价值观
关心日常生活中的密度值；通过了解同种物质的密度是质量和体积的比值，增强对科学探究的兴趣，感悟密度对科技进步的影响。
教学重点探究同种物质的质量与体积的关系。
教学难点理解密度是物质的一种特性。
教学方法综合启发式、讨论式、实验法、列表图象法。
教具和媒体天平、刻度尺、大小不同的肥皂块、橡皮块（3个一组）、酒精、水、烧杯、奖牌；表格与坐标纸，多媒体与实物投影仪。
【教学过程】
一、引入
师：（出示肥皂块和泡沫）怎样区别？
生：看出来的。
师：（再出示两杯同体积的水和酒精）如何区别？
生：闻气味。
师：（展示一个奖牌）大家看这是什么？它是什么材料的？怎么知道？请大家传看。
师：我们有时可以从外观来直接辨别物质，有时却很难分辨，例如自来水和矿泉水，外观根本无法区别，所以我们想知道能不能有一个更科学的方法来区分呢？
二、探究物体的质量与体积的关系
1.展示手里的泡沫塑料（一大一小）。
师：你能看出什么不同？
生：体积大的质量大。
师：我们可以得到一个定性的关系，大家想不想进一步来看，它们之间有没有一个定量的变化关系？
生：质量与体积成正比。
师：大家的猜想有没有道理？我们可以通过实验来证明。
2．设计实验。
师：现在桌子上给准备了一些器材，愿意研究肥皂块、橡皮块、酒精的同学请举手。（把学生分组，坐好）
师：请各小组讨论设计出实验的方案。（约1分钟）
师：我们请同学向大家介绍实验的思路。
生：从小到大选择3块肥皂块，用刻度尺测出每一块的体积，再用天平测出每一块的质量，填入表格。
师：其他小组的思路有没有不同的？大家选择的物质不同，但步骤基本相同。为了加强合作，我们采用小组比赛的方法来做实验，推选一位组长，按照人数做好分工，每个同学都有任务。看看不同的小组情况是否相同，现在选择器材。
3.进行实验（大约7分钟）。
期间由学生把表格画在黑板上，并不断填写数据。
4、分析与论证。
师：现在大部分小组都做完了实验，我们来看一看各组实验结果。
问：下面每一小组都来分析讨论，你们从数据中得到了什么？(2分钟）
请各小组代表上台分析。（画外：因为前面有了猜想的基础，其他小组学生可能会用计算器算出。）
生：体积增大几倍，质量也增大几倍，说明质量与体积成正比。
师：既然成正比，就有比值，算一算每种物质的比值有什么特点？
生：相等。
师：证明刚才大家的猜想是正确的。
再问：现在综合3个表再来比较，你又得出了什么？
生：不同物质，比值不同。
（投影结论）
问：对于刚才的数据处理过程，同学们有什么体会？
生：运算量大，数据比较繁琐。
师：除了这种方法，大家再看有没有不用计算的数据处理方法？
【讨论】
（引导学生想出作图像的办法。）
师：各小组试试这种方法，按照作图像的步骤，描点、连线。
(约2分钟）画在透明胶片上。
请肥皂组代表发言（用实物投影）：我们把测得的数据在坐标系中做出m随V的函数变化图像，发现把所有的点连起来，得到近似的一条直线。
师：直线能说明什么？
生代表：说明m与V成正比。
师：既然能看出成正比，说明m与V的比值就不变。这一条直线代表了哪种物质？（肥皂这一种物质）
师：其他小组的情况如何？看看不同组的图像有没有不同。
请同学展示橡皮组、酒精组的图像。
都得到了近似的一条直线，都说明同种物质的质量与体积成正比。
师：如果把这3幅图像放在一起比较，我们又能发现什么问题？
（重叠放，出现同一坐标的3条直线）
生：从这3条直线能看出，说明同种物质比值相同，不同物质，比值又不相同。
师：对，从图像中我们也可以得到结论。再一次证明大家的猜想是正确的。
评估：
问：回顾刚才，我们用了几种方法来处理数据，得到实验结果？
生：两种。计算与作图。
问：你认为哪种方法更直观？
生：作图像。可以不用大量的计算。描点就能得出。
师：今后我们要学会用多种办法来处理问题，同时又能掌握简便的办法。
问：再看同学们自己得到的结论，什么时候比值相同？什么时候比值不同？
生：同种物质、不同物质。
师：经过刚才的研究，你能不能总结出区别物质的办法，是什么？
【讨论】
生：找m与V的比值。
（板书：二、密度）
师：在物理学中我们把这个比值用密度来表示。
1.物理意义。
师：我们可以用密度表示这个比值，它是物质的一种特性。用希腊字母ρ表示。
【讨论】大家怎么理解这个特性，“特”在哪里？
2.公式：ρ=m／V
3.密度表和单位的研究。
师展示奖牌，问：现在你能不能知道这块奖牌是不是金子做的？怎么办？
生：测它的质量，测体积，利用公式就可以算出它的密度。
追问：算出来了之后呢？
引导出需要有一个标准来对照。
师：科学家已经把许多种物质的密度都算出来了，看表。看看金子的密度是多少？
生念：19.3×103……。
问：这个千克／米3是什么？密度的单位。
问：怎么来的？它表示质量用千克为单位，体积用米“为单位，由质量和体积的单位复合而成。
师：再看实验中的数据结果，你知不知道肥皂和橡皮、酒精的密度？
生：可以直接看出来，比值就是密度。不同物质，密度不同。
分析数据引出：我们还常用克／厘米3为单位。单位不同，数值是否相同？差了1000倍。
把金的密度换算得到：19.3克/cm3。
通过密度表还发现什么？
酒精密度值和煤油的发现“一般”的含义。
展示课件：杯子碎成碎片，每一块的形状都不一样。密度也不一样？大小不
同的泡沫谁的密度大？
谁能再举一些说明密度是特性的例子？
引导学生进一步巩固：密度是物质的一种特性，虽然m与V变化，但密度不会变，因m与V的比值不变。正因为有了这样的特性，我们就可以科学地来鉴别物质。
三、解决实际问题
发散：联系生活实际想一想，哪些地方会用到密度知识？
四、评估与交流
师：通过这节课的学习，谈一谈你学到了什么，最大的收获是什么，体会到了什么不足？
最后，评选本节课最佳合作小组，表示祝贺。
作业：想办法知道各种硬币是什么材料做成的。
【板书设计】
多彩的物质世界密度
一、探究物体的质量与体积的关系
猜想
设计实验
进行实验、收集数据
分析与论证：同种物质，m与V比值相同。
不同种物质，m与V比值一般不同。
二、密度
物理意义：反映物质的一种特性。
同种物质，密度相同
不同物质，密度一般不相同。
公式：ρ=m／V
密度表单位
第四节测量物质的密度
(一) 学习目标
1、知识与能力目标
(1) 学会用量筒测固体和液体的体积。
(2) 学会用天平和量筒测固体和液体的密度。
2、过程与方法目标
(1) 通过探究活动学会测量液体和固体的密度。
(2) 学会利用物理公式间接地测定一个物理量地科学方法。
3、情感、态度与价值观目标
培养学生严谨的科学态度。
(二)教学重点：测量物体的密度。
(三)教学难点：测量形状不规则的固体的体积。
(四)教学设计：（见下表）
动
二、引导过渡：4、密度与物体的质量和体积无直
积的比值
1
2
-
分析能力
天平、量筒、小石块、细线、
V 巧
第五节密度与社会生活
(一) 学习目标
1、知识与能力目标
(1) 理解密度与温度的关系，并能解释简单的与社会生活相关的密度问题。
(2) 利用密度知识鉴别物质。
2、过程与方法目标
(1) 通过实验探究活动，总结出：一定质量的气体，温度高，密度变小；温
度低，密度变大。
(2) 学会利用密度这一重要属性鉴别物质。
3、情感、态度与价值观目标：
培养学生严谨的科学态度，充分把密度知识与社会生活紧密相连。
(二)教学重点： 1、密度与温度的关系。2、密度与物质鉴别。
(三)教学难点：水的反常膨胀，4℃水的密度最大。
(四)教学设计：（见下表）
们放在冰箱的冷藏室和炉火附近
实验二：按课本图
把风车放在点燃的酒精灯附近，
密度变小而上升。热空气上升后，温度低的冷较小
介绍水的特兴趣。
求同的思
，它是真金的吗？是
“易燃品——严禁烟火
10
理