資源簡介

實驗教學設計
實驗課名稱 用托盤天平測量物體的質量
節點名稱 用托盤天平測量物體的質量
實驗類別 □課標原型實驗 √課標實驗的簡單變式實驗 □基于真實問題情境的實驗 □跨學科實驗
教學目標 1.學生通過學習，了解托盤天平的基本原理、功能、量程、分度值、操作規范等，形成運用托盤天平測量物體質量的意識。 2.學生通過實驗操作，掌握托盤天平的使用與讀數方法，學會獨立操作用托盤天平測量固體和液體的質量，提升對質量大小的估測和感知能力。 3.學生通過測量物體的質量，形成對質量概念的感性認識，了解質量的物理意義。 4.學生通過學習和動手實驗，掌握如何正確操作托盤天平測量物體的質量，以及正確讀數，在實驗前能夠對天平進行調零，能按合適的順序增減砝碼、調整游碼，能用表格等方式，全面、準確地記錄實驗數據。
教學重難點 了解托盤天平的基本原理、功能、量程、分度值、操作規范等，掌握托盤天平的使用與讀數方法。
實驗資源 教師教具資源：自制蹺蹺板教具1架，桿秤1把，電子稱1臺，托盤天平1架，砝碼1盒，橡皮1塊，筆1支，食鹽1碗，紙片2張，果汁1杯，50ml空燒杯1個，裝有50ml果汁的噴壺1個，裝有50ml酒精的噴壺1個，空噴壺1個，紙巾若干。 學生學具資源：托盤天平1架，砝碼1盒，橡皮1塊，筆1支，50ml空燒杯1個，裝有50ml酒精的噴壺1個，裝有50ml果汁的噴壺1個。
實驗設計與 創新點 通過親歷由蹺蹺板到托盤天平雛形制作的演變過程，使學生水到渠成地知曉天平結構的來龍去脈，更好地領悟結構的設計意圖，掌握天平使用的操作技能，有效化解了教學重難點，使課堂真正地發生、有效地生成、師生共建共生，進一步提升學生對物理觀念的理解建構，提升學生的科學思維能力、科學探究能力和科學態度與責任。回本溯源，找尋科學的本真，變演繹教學為生成教學，使學生不再是單純的機械操作工，更是一名機械制造師、設計者。
實驗教學 過程 一、復習引入——溫故質量 【創設情境，提出問題】 問題1：溫故上節課學習的質量知識，學到了哪些內容？ 師生活動：師生問答互動，交流展示。 設計意圖：引導學生復習鞏固上節課學習的質量知識： （1）一切物體都由物質組成。 （2）物體所含物質的多少叫做質量。 （3）質量的基本單位是千克（kg），常用單位有噸（t）、克（g）、毫克（mg）。它們之間的關系是：1t=103kg，1g=10-3kg，1mg=10-3g=10-6kg。 二、新課教學 （一）知新——質量的測量 【創設情境，提出問題】 問題1：你知道自己的質量嗎？ 追問1：如何準確地知道自己的質量？ 追問2：用什么器材測量自己的質量？ 追問3：還知道生活中哪些質量的測量器具？ 師生活動：師生問答互動，交流展示。 設計意圖：通過實物和圖片相結合的方式，展示多種質量的測量器具：桿秤、電子秤、臺稱、案秤、分析天平、托盤天平、物理天平等。明確本節課學習重點：用托盤天平測量物體的質量。 （二）知新——托盤天平的結構 【抽象提煉，辨析理解】 1.底座、橫梁、平衡螺母 問題1：看著這架搖搖晃晃的托盤天平，會讓你們回想起小時候玩過的什么游戲？（引入蹺蹺板雛形，改造為托盤天平） 首先，我們把蹺蹺板的底座放置在水平桌面上，A、B兩名同學分別坐在蹺蹺板的兩端（如圖1所示）。 追問1：此時哪端下沉？ 追問2：說明誰的質量相對較大？ 追問3：根據蹺蹺板游戲經驗，A/B同學應向高處還是低處移動，才能使蹺蹺板水平平衡？ (
圖1
)師生活動：教師展示蹺蹺板模型，師生問答互動，交流展示。 設計意圖：引導學生結合蹺蹺板游戲經驗，運用類比推理的科學思維，理解平衡螺母調節橫梁平衡的方法及其作用，小結托盤天平的結構——“底座”“橫梁”“平衡螺母”及其調節方法。 2.指針、分度盤 問題2：怎樣才能更為準確地判定天平橫梁是否水平平衡？ （引入和橫梁垂直的指針，如圖2所示） 追問1：指針應指到什么位置，說明托盤天平橫梁水平平衡？ （引入分度盤，如圖2所示） 追問2：如果指針指到分度盤的左側/右側，應怎樣調節平衡螺母？ (
圖2
)師生活動：教師利用蹺蹺板模型，師生問答互動，交流展示。教師講解：指針指到分度盤中央的紅線處，或者指針在分度盤中線兩側等幅擺動時，托盤天平橫梁水平平衡。 設計意圖：引導學生理解托盤天平的結構——“指針”和“分度盤”及其作用。 3.托盤、砝碼 問題3：怎樣把物體穩穩地放置在天平上稱量呢？ （引入托盤，如圖3所示） 師生活動：教師利用蹺蹺板模型，師生問答互動，交流展示。教師講解放入托盤后的注意事項：需要再次檢查、調節天平的橫梁水平平衡。教師講解使用砝碼的注意事項：不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕、弄臟，向盤中加減砝碼時，要用鑷子。 (
圖3
)設計意圖：引導學生理解托盤天平的結構——“托盤”“砝碼”及其作用、使用注意事項。 4.標尺、游碼 問題4：（如圖4所示）本套砝碼的總質量為多少？最小砝碼的質量為多少？ (
圖4
)追問1：怎樣分辨比5g更小的質量？（引入標尺和游碼） 追問2：此時游碼的示數為多少呢？（如圖5所示） (
圖5
) 追問3：游碼有寬度，讀數時應以哪邊為準呢？ 追問4：怎樣解決游碼讀數的問題？ 追問5：游碼讀數時還有什么注意事項嗎？ 師生活動：教師結合托盤天平插圖和實物，師生問答互動，交流展示。 設計意圖：小結托盤天平的結構——“標尺”“游碼”的作用及其使用方法，明確游碼讀數的正確方法，認清標尺分度值。培養學生基于證據和邏輯，發表自己見解的意識和能力以及科學態度；善于發現問題、從不同角度思考問題、設計方案、解決問題的質疑創新等科學思維能力。 5.基本測量原理 問題5：在調節游碼的過程中，還有什么新的發現？ 師生活動：教師結合托盤天平實物，師生問答互動，交流展示。 設計意圖：小結托盤天平的基本原理。教師引導學生理解： （1）向右移動游碼，相當于在右盤中加入等質量的小砝碼。 （2）左盤中的質量=右盤中的質量+游碼在標尺上所對的刻度值。 （3）物體應當放在左托盤中，砝碼應當放在右托盤中。 （4）左盤中物體的質量=右盤中砝碼的總質量+游碼在標尺上所對的刻度值。 培養學生基于證據和邏輯，發表自己見解的意識和能力以及科學態度；培養學生善于觀察、勤于思考、樂于聯想的科學思維能力，掌握分析、綜合、推理、概括等科學思維方法的運用。 （三）知新——托盤天平的銘牌 【抽象提煉，辨析理解】 問題1：觀察托盤天平銘牌（如圖6所示），能獲取哪些信息？ (
圖6
) 師生活動：教師結合托盤天平的實物銘牌，師生問答互動，交流展示。 設計意圖：小結托盤天平的銘牌信息： （1）最大稱量：即托盤天平所能測量物體的最大質量。為此，在測量前，應首先估計待測物體的質量，以免質量過大，超過最大稱量而損壞托盤天平。 （2）分度值：即托盤天平標尺上最小格所代表的質量，顯示了托盤天平的測量精度。 培養學生善于觀察、勤于思考、收集獲取信息、善于總結等科學思維能力和科學探究能力。 （四）知新——托盤天平的使用 【探究發現，交流展示】 1.測量固體的質量 問題1：你們會使用托盤天平測量物體的質量嗎？ 追問1：會使用托盤天平測量固體，如：橡皮、筆的質量嗎？ 師生活動：學生分組實驗，測量橡皮、筆的質量，先估計后測量、填寫導學案。教師巡視，做好指導。 設計意圖：使學生掌握測量固體質量的方法。及時發現學生實驗中的亮點，讓學生體驗成功的喜悅。針對學生實驗中出現的問題，及時糾正點撥。培養學生對質量大小的估測、感知能力，提升使用托盤天平測量物體質量的實驗操作技能，發展學生主動與他人合作的情感和態度。 追問2：哪個小組同學愿意上臺展示托盤天平的使用過程？ 師生活動：一組同學上臺，一人解說、一人演示托盤天平的使用過程，其余同學仔細觀察思考，及時指出操作中存在的問題。 設計意圖：總結托盤天平使用的正確步驟和注意事項：先將托盤天平放置在水平桌面上，再將游碼歸零，然后調節平衡螺母；從大到小加減砝碼，從大到小讀數，記錄實驗數據并帶上相應的單位；實驗后，取下待測物體，將砝碼放入砝碼盒中，將游碼歸零，整理好實驗器材。培養學生準確表述、交流反思的科學探究能力，發展學生勇于提問、敢于質疑的科學思維，提升學生從不同角度思考問題的能力，以及尊重他人的情感和態度。 追問3：怎樣解決演示小組未將游碼歸零就調節平衡螺母而導致的實驗數據錯誤問題？ 師生活動：師生問答互動，小組思考討論，分享解決方案。 設計意圖：引導學生思考分析，游碼未歸零就調節橫梁平衡后的測量數據的正確處理方法。培養學生數據收集和正確處理數據的科學探究能力，提升學生提出獨立見解、設計新穎有效方案、解決實際問題的質疑創新思維。 追問4：判斷下列操作情境是否正確、合理？潮濕物體和化學藥品不能直接放在托盤中稱量，應怎樣測量食鹽等的質量呢？ 師生活動：師生問答互動，小組思考討論，分享解決方案。 設計意圖：引導學生思考分析托盤天平使用的注意事項，如：不能用手接觸砝碼，加減砝碼時需要使用鑷子；在測量過程中，不能再觸碰平衡螺母等。提出測量潮濕物體和化學藥品（如食鹽）等測量特殊物體質量的解決方案。歸納總結出托盤天平的使用口訣：“一放平，二歸零，三調螺母成水平，指針左偏右盤高，兩側螺母向右調，待測物體先估計，左物右碼鑷子取，從大到小夾，從大到小讀，砝碼游碼加起來，物體質量測出來，數據單位一起記，測完儀器整理齊”。提升學生托盤天平的使用能力，科學推理、科學論證的科學思維能力和科學探究能力，發展學生勇于提問、敢于質疑的科學思維，提升學生從不同角度思考問題的能力，以及尊重他人的情感和態度。 2. 測量液體的質量 問題1：如何測量液體的質量，如：玻璃杯中果汁的質量？ 師生活動：學生思考討論測量液體質量的方法；分組實驗，測量50ml果汁、50ml酒精的質量；分享實驗成果。教師巡視，做好指導。 設計意圖：使學生掌握測量液體質量的常用方法。提升學生設計探究方案、實施探究方案、獲取證據、收集信息等科學探究能力。及時發現學生實驗中的亮點，讓學生體驗成功的喜悅。同時針對學生實驗中出現的問題，及時糾正點撥。 追問1：問什么所測都為50ml果汁/酒精的質量，但測量結果卻略有不同？ 追問2：有沒有更好的改進方案，減小實驗誤差呢？ 師生活動：分析實驗誤差來源，思考討論減小誤差的優化改進方案。 設計意圖：引導學生先思考討論、進行誤差分析，對數據可靠性進行評估，然后提出測量液體質量的改進方案。進一步提升學生的科學探究能力、設計新穎有效方案的創新思維。 追問3：為什么體積同為50ml，但果汁和酒精的質量卻相差這么大呢？ 師生活動：教師拋出疑問，引發學生思考。 設計意圖：引導學生分析得出：體積相同的同種物質，質量相同；體積相同的不同物質，質量可能不同。為下節課：探究物質的質量與體積的關系、密度的學習做好鋪墊。 三、復習鞏固 【反思小結，形成結構】 （一）通過這節課的學習，你有哪些收獲？（思維導圖7） (
圖7
)設計意圖：提升學生總結、歸納、概括等交流、反思能力。 （二）教師結束語 迄今發現的最古老的天平，出自約公元前2500年的古埃及。直到17世紀中葉，法國數學家洛貝爾巴爾發明了擺動托盤天平。至今，托盤天平仍在被廣泛的使用。自古以來，天平都是公平、正義的象征。它的兩端擺放著道德與良知、責任與理智。我相信，只要我們每個人都堅守心中正義的天平，就一定能構建起自由、平等、公正、法治的和諧社會。 設計意圖：通過講述科技發展歷程，培養學生熱愛科學、探索科學的熱情。結合天平在日常生活中的內涵，不僅提升學生的科學態度，更升華其堅持公平正義，構建自由、平等、公正、法治和諧社會的社會責任感、使命感和民族擔當。 四、布置作業 【布置作業，應用遷移】 （一）編寫“托盤天平使用說明書”。（參考格式如下） 托盤天平使用說明書 1.將托盤天平放置在 桌面上。 2.把 撥至標尺左端的 處。 3.調節 ，使橫梁平衡，直到指針指到分度盤的中線處（或指針在中線兩側等幅擺動）；指針左偏 ；指針右偏 。 4.把被測物體輕放在天平 托盤。 5.用 向 托盤中，按照 的順序，添加 并輕撥 ，使指針重新對準分度盤的中線。 6.盤中 的總質量加上游碼在標尺上所對的刻度值，就等于被測物體的質量。 7.稱量完畢，把砝碼放回砝碼盒，游碼撥回標尺左端的零刻度線處。 （二）完成《導學案》中“課后導練”部分習題。 五、板書設計 用托盤天平測量物體的質量 （一）質量的測量 （二）托盤天平的結構 （三）托盤天平的銘牌 （四）托盤天平的使用 1. 測量固體的質量 2. 測量液體的質量
教學反思 通過情境創設、問題導思等有效教學策略，針對學生認知阻點，精準發問，激活了學生的思維。學生積極主動地圍繞著具有挑戰性的學習主題，在觀察比較、模型建構和不斷完善的探索過程中，回本溯源，找尋物理知識的本真，實現知識的意義建構。學生不再是單純的機械操作工，而更是一個充滿激情的制造師和創造者。學生以前序知識的元認知為起點，通過親歷天平雛形的演變過程，使學習真正有效的發生，通過推理論證、質疑想象等高階思維，在體驗和創造中完成交互式的學習與反饋，擬合了知識展開的邏輯與學生認知的邏輯，水到渠成地理解物理知識的來龍去脈，使學生的科學思維得以培育，從而更好地掌握物理知識與技能，形成物理觀念，養成崇尚科學的態度與責任感，促進學生深度學習效能的全面提升。
實踐作業 1.測量輕小物體（如：一粒米）的質量。先估計、再測量，寫出實驗報告，內容包括：實驗器材，實驗方法，實驗步驟，數據記錄，誤差分析。 2.自制小天平。 結合教材108頁開篇圖中古埃及人的“天平”雛形，以及課堂上使用的托盤天平，自制小天平，測量身邊常見物體的質量。 自制小天平可參考如下方法：用均勻的細木條（或塑料尺）做天平的橫梁，在橫梁的中間穿孔，拴一個提扭。然后在橫梁兩端距中間孔等距離的地方穿孔，再用兩個同樣的硬紙片作為秤盤，就制成了一個小天平（如圖8所示）。用幾個質量已知的不同面值的硬幣做砝碼。 用自制的小天平測量橡皮、筆等物體的質量，與托盤天平測量的質量進行比較（將實驗數據填入表1），檢驗自制小天平的制作精度。 表1 待測物體托盤天平測量質量m1/g自制小天平測量質量m2/g
(
圖8
)再用自制小天平，測量同一塊橡皮泥在不同形狀時的質量，進行比較（將實驗數據填入表2），判斷物體的質量是否隨其形狀而改變。 表2 改變橡皮泥形狀的方法： 。 橡皮泥形狀1時的質量m1/g橡皮泥形狀2時的質量m2/g橡皮泥形狀3時的質量m3/g
實驗結論： 。

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