人教版（2024新版）八年级下册物理第十章《浮力》教案（共4节）

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人教版（2024新版）八年级下册物理第十章《浮力》教案（共4节）第1节《浮力》教案第2节《阿基米德原理》教案第3节《物体的浮沉条件及应用》教案第4节《跨学科实践：制作微型密度计》教案课题：浮力课时1授课年级八年级教材分析地位与作用：本节内容是人教版初中物理八年级下册第十章《浮力》的开篇之作，既是对前面所学力学知识力、重力、二力平衡、液体压强的综合应用和延续，又为后面学习阿基米德原理、物体的浮沉条件以及浮力的应用知识奠定了基础，在初中物理力学部分起着承上启下的关键作用。内容特点：教材从生活中的浮力现象入手，通过实验探究的方式引导学生认识浮力，注重培养学生的观察、实验、分析和归纳能力，体现了从生活走向物理，从物理走向生活的课程理念。同时，教材内容具有一定的探究性和实用性，要求学生通过实验探究浮力的大小与哪些因素有关，让学生在探究过程中理解浮力的概念和本质，并能运用浮力知识解释生活中的一些现象。教学目标学生能够准确理解浮力的概念，知道浮力是指物体在液体或气体中受到的向上的力。掌握浮力的方向是竖直向上。会用弹簧测力计测量浮力的大小，理解称重法测浮力的原理。教学重、难点教学重点：浮力的概念：让学生理解浮力是物体在液体或气体中受到的向上的力，明确浮力的施力物体和受力物体，以及浮力的方向。浮力大小的影响因素：通过实验探究，使学生掌握浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关，与物体的重力、形状、密度因素无关。称重法测浮力：学生要学会用弹簧测力计测量浮力的大小，理解称重法测浮力的原理和操作方法，即F浮=G-F示。教学难点：浮力产生的原因：学生需要理解浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的，这需要学生具备一定的液体压强知识和空间想象能力，对于八年级的学生来说有一定的难度。控制变量法的运用：在探究浮力大小的影响因素实验中，需要运用控制变量法，控制其他因素不变，只改变其中一个因素来研究该因素对浮力大小的影响。学生在实验设计和操作过程中，可能难以准确控制变量和分析实验结果。实验数据的分析与归纳：学生在进行实验探究后，需要对实验数据进行分析和归纳，得出浮力大小与各因素之间的关系。这需要学生具备一定的数据分析能力和逻辑思维能力，部分学生可能会在这方面遇到困难。教学过程教学环节教学活动新课讲解环节1：导入新课教师活动：故事引入：讲述阿基米德鉴别皇冠真伪的故事，提到阿基米德在洗澡时发现身体浸入水中时，水位上升，从而受到启发，发现浮力定律。展示现象：准备一个盛有水的透明玻璃缸，将一个木块放入水中，观察木块的运动状态。提出问题：为什么木块会浮在水面上？这是否与水的某种力量有关？学生活动：聆听故事，感受浮力现象的神奇与有趣。观察实验现象，思考并尝试回答教师的问题。设计意图： 通过故事引入和直观的实验现象，激发学生的兴趣和好奇心，引出浮力的概念，为接下来的教学做铺垫。环节2：新课讲解教师活动：定义浮力：浮力是物体在流体中受到的、使物体向上的力。当物体浸入流体中时，流体对物体有一个向上的浮力作用。受力分析：以木块为例，分析木块在水中的受力情况，指出木块受到重力、浮力和支持力的作用，由于浮力大于重力，所以木块漂浮在水面上。浮力方向：强调浮力的方向总是竖直向上，与重力方向相反。学生活动：认真听讲，理解浮力的定义和受力分析。尝试自己分析其他物体在水中的受力情况，铁块、塑料球。设计意图： 通过教师的讲解和学生的互动，使学生理解浮力的定义、方向和受力分析，为后续的实验和探究打下基础。环节3：实验探究实验一：物体浮沉条件的实验教师活动：准备器材：准备小铁块、木块、塑料球、天平、量筒、盛有水的透明玻璃缸。演示实验：将小铁块、木块、塑料球分别放入水中，观察它们的浮沉情况，并用天平测量它们的质量，用量筒测量它们的体积。提出问题：为什么不同的物体在水中会有不同的浮沉情况？这与物体的质量、体积有什么关系？学生活动：观察实验现象，记录不同物体的浮沉情况。思考并讨论教师的问题，尝试提出自己的猜想。设计意图： 通过实验探究，使学生直观感受到物体在水中的浮沉情况，并引导他们思考物体浮沉与质量、体积的关系，为后续的理论学习打下基础。教师活动：理论推导：引导学生根据阿基米德原理（此时可不直接提及原理名称），推导物体浮沉的条件。即当物体受到的浮力大于或于物体的重力时，物体会漂浮或悬浮；当物体受到的浮力小于物体的重力时，物体会下沉。实验验证：再次利用实验器材，验证不同物体在水中的浮沉情况是否符合推导出的条件。学生活动：认真听讲，理解物体浮沉的条件。参与实验验证，观察实验现象，验证自己的猜想。设计意图： 通过理论推导和实验验证，使学生深入理解物体浮沉的条件，培养他们的逻辑思维能力和实验操作能力。实验二：浮力大小与排开液体体积的关系实验教师活动：提出问题：浮力的大小与什么因素有关？是否与物体排开液体的体积有关？准备器材：准备弹簧测力计、细线、小石块、盛有水的烧杯。演示实验：将小石块用细线拴好，挂在弹簧测力计上，读出小石块的重力。然后将小石块浸入水中，读出此时的拉力。计算小石块受到的浮力（重力减去拉力）。改变小石块浸入水中的深度，重复上述步骤，观察浮力的变化。学生活动：观察实验现象，记录不同深度下小石块受到的浮力。思考并讨论浮力与物体排开液体体积的关系。设计意图： 通过实验探究，使学生直观感受到浮力大小与物体排开液体体积的关系，培养他们的观察能力和分析能力。教师活动：总结规律：引导学生总结浮力大小与物体排开液体体积的关系。即物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。解释现象：利用推导出的规律解释实验现象，为什么木块漂浮在水面上而铁块沉入水底。学生活动：认真听讲，理解并记忆浮力大小与物体排开液体体积的关系。尝试用推导出的规律解释其他浮沉现象。设计意图： 通过总结规律和解释现象，使学生深入理解浮力大小与物体排开液体体积的关系，培养他们的归纳总结能力和应用能力。环节4：拓展应用教师活动：介绍应用：介绍浮力在日常生活和生产中的应用实例，潜水艇的浮沉、轮船的航行、热气球的升空。提出问题：这些应用实例是何利用浮力的？它们在工作过程中有哪些特点？学生活动：聆听教师的介绍，感受浮力在日常生活和生产中的应用。思考并讨论教师的问题，尝试提出自己的看法。设计意图： 通过拓展应用，使学生了解浮力在日常生活和生产中的重要性，培养他们的应用意识和创新思维。教师活动：设计实验：引导学生设计一个利用浮力原理的简易实验或装置，制作一个简易的潜水艇模型或热气球模型。分组实验：将学生分成小组，每组选择一个实验或装置进行设计并制作。学生活动：思考并设计实验或装置的制作方案。分组进行实验或装置的制作，并观察实验现象。设计意图： 通过设计实验和分组实验，培养学生的实验设计能力和团队合作能力，同时加深对浮力原理的理解和应用。环节5：课堂总结教师活动：总结知识点：总结本节课学习的知识点，包括浮力的定义、方向、受力分析、物体浮沉的条件以及浮力大小与物体排开液体体积的关系。强调重点：强调浮力的重要性以及在日常生活和生产中的应用。布置作业：布置课后作业，包括复习本节课的内容、完成相关练习题以及设计一个利用浮力原理的创意实验。学生活动：认真听讲，回顾本节课的学习内容。思考并回答教师的提问。接受课后作业并认真完成。设计意图： 通过课堂总结，使学生对本节课的学习内容有一个清晰的认识和回顾，同时加深对浮力原理的理解和记忆。布置课后作业可以巩固学生的学习成果并培养他们的创新思维和实践能力。板书设计教学反思实验教学效果良好：通过让学生亲自动手进行实验探究，如测量浮力大小、探究浮力产生的原因和影响因素等，学生的学习积极性和参与度都很高，大部分学生能够认真观察实验现象、记录数据并得出结论，有效地培养了学生的实验操作能力、观察能力和数据分析能力。注重知识的形成过程：在教学过程中，不是直接告诉学生浮力的概念、测量方法和影响因素等，而是通过实验、实例和问题引导学生逐步思考、探究和总结，让学生在知识的形成过程中理解和掌握物理概念和规律，有助于提高学生的科学思维能力和学习效果。联系生活实际：在讲解浮力知识的过程中，列举了大量生活中的浮力现象，如船、潜水艇、气球等，并引导学生用所学知识进行解释，使学生感受到物理知识与生活的紧密联系，激发了学生学习物理的兴趣和将物理知识应用于实际生活的意识。课题：阿基米德原理课时1授课年级八年级教材分析知识基础：学生在之前的学习中已经掌握了密度、压强的基本概念以及液体压强与深度的关系，在第一节浮力的学习中也已经了解了浮力的概念和称重法测浮力，这为本节学习阿基米德原理奠定了基础。内容衔接：阿基米德原理是对浮力知识的进一步深化和量化，它揭示了浮力大小与物体排开液体重力之间的关系，是解决浮力相关问题的重要理论依据，也是后续学习物体浮沉条件等内容的基础。能力培养：教材通过实验探究的方式引导学生发现阿基米德原理，培养了学生的实验操作能力、观察能力、数据分析能力和科学探究精神，同时通过实际应用案例，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。思想渗透：在教材内容中，阿基米德原理的发现过程体现了科学探究的思想和方法，让学生了解科学家是如何通过观察、实验、分析等步骤得出科学结论的，有助于培养学生的科学思维和创新意识。教学目标科学探究：能设计并进行实验，探究浮力与物体排开液体重力的关系。学会正确使用弹簧测力计、溢水杯等实验器材，准确测量浮力和排开液体的重力。能够对实验数据进行分析和处理，得出实验结论，培养实验操作与数据分析能力。物理观念：深入理解浮力的概念，明确浮力是物体在液体或气体中受到的向上的力。掌握阿基米德原理的内容，即浸在液体中的物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力的大小，建立浮力与排开液体重力之间的定量关系。能用阿基米德原理解释生活中的浮力现象，如船只漂浮、潜水艇浮沉等，形成对物体浮沉现象的科学认识。科学思维：通过对阿基米德原理的探究和推导过程，培养学生的逻辑推理能力和科学论证水平。能够运用阿基米德原理解决实际问题，如计算物体受到的浮力、判断物体的浮沉等，提高学生运用物理知识解决问题的能力。鼓励学生对浮力相关问题进行思考和创新，培养学生的创新思维。科学态度与责任：培养学生对物理现象的好奇心和探究欲望，激发学生学习物理的兴趣。让学生在实验探究过程中养成合作交流、严谨求实的科学态度，培养学生尊重实验数据、实事求是的科学精神。使学生认识到阿基米德原理在日常生活和科学技术中的广泛应用，增强学生将物理知识应用于实际的意识和社会责任感。教学重、难点教学重点：阿基米德原理及其探究过程：让学生通过实验探究亲自发现浮力与物体排开液体重力之间的关系，理解阿基米德原理的内容和实质，这是本节课的核心内容。阿基米德原理的公式推导及应用：引导学生从原理内容推导出公式，并能运用该公式进行简单的计算和解决实际问题，如计算物体在液体中受到的浮力、根据浮力大小判断物体的浮沉等。教学难点：对“浸在”和“浸没”的理解：学生容易混淆“浸在”和“浸没”这两个概念，不清楚它们在阿基米德原理中的具体含义和应用，需要通过实例和实验让学生明确两者的区别。排开液体的体积与物体体积的关系：部分学生可能难以理解排开液体的体积不一定等于物体的体积，尤其是在物体部分浸入液体的情况下，需要通过具体的实验和图形进行解释和说明。阿基米德原理的理解和应用：阿基米德原理的内容较为抽象，学生在理解其内涵和应用时可能会遇到困难。教学过程教学环节教学活动新课讲解导入新课教师活动：故事引入：讲述罗马统帅狄杜进兵耶路撒冷的故事，奴隶们被扔入死海，但并没有沉到水里淹死，而是被波浪送回岸边。提问：你们知道这是为什么吗？实验演示：准备一个装满水的水槽，将一个乒乓球和一个木块放入水中，引导学生观察现象。提问：你们看到什么现象？这些物体为什么会在水中浮起来？学生活动：认真听故事，积极思考教师提出的问题。观察实验现象，回答教师的问题，并提出自己的想法。设计意图：通过故事和实验演示，引起学生的兴趣和思考，引出浮力的概念。引导学生从日常生活中的现象出发，初步认识浮力的存在。复习浮力概念教师活动：提问复习：提问：什么是浮力？浮力的方向是怎样的？提问：漂浮的物体受到浮力，那么在水中下沉的物体是否也受到浮力作用？演示验证：将木块、泡沫塑料、石块、粉笔头投入水中，观察漂浮和下沉的现象。提问：如何验证下沉的物体也受到浮力作用？学生活动：回顾浮力的概念和方向，回答教师的问题。观察实验现象，思考并回答教师的问题。小组讨论如何验证下沉的物体也受到浮力作用，提出自己的猜想和实验方案。设计意图：通过复习浮力的概念和方向，巩固学生的基础知识。通过实验演示和提问，引导学生进一步认识浮力的存在和普遍性。探究浮力大小与哪些因素有关教师活动：提出问题：提问：浮力的大小与哪些因素有关？引导学生猜想可能的影响因素，如物体的密度、物体的体积、液体的密度、物体浸入水中的体积等。设计实验：讲解控制变量法和排除法的应用，引导学生设计实验方案来验证猜想。强调实验设计的科学性和严谨性，确保实验结果的准确性。学生活动：小组讨论并猜想浮力大小可能的影响因素。认真听教师讲解控制变量法和排除法的应用，理解实验设计的原理和方法。小组合作设计实验方案，明确实验步骤和所需材料。设计意图：通过提问和猜想，激发学生的探究欲望和思维活力。通过设计实验方案，培养学生的实验设计能力和科学探究精神。实验探究浮力大小与排开液体体积的关系教师活动：实验演示：演示将空矿泉水瓶慢慢按入水中的实验，引导学生观察浮力大小的变化。提问：你们观察到什么现象？这说明浮力大小与什么因素有关？实验指导：指导学生进行分组实验，要求每组同学用弹簧测力计测量不同体积的物体浸没在水中时所受的浮力。强调实验过程中的安全注意事项和实验操作的规范性。学生活动：观察教师演示的实验现象，回答教师的问题。小组合作进行实验，按照实验步骤用弹簧测力计测量不同体积的物体浸没在水中时所受的浮力。记录实验数据，分析实验结果，得出实验结论。设计意图：通过实验演示和分组实验，让学生直观感受浮力大小与排开液体体积的关系。培养学生的实验操作能力和数据分析能力。实验探究浮力大小与排开液体密度的关系教师活动：提出问题：提问：浮力大小除了与排开液体体积有关外，还与什么因素有关？引导学生猜想浮力大小可能与排开液体的密度有关。实验设计：指导学生设计实验方案来验证浮力大小与排开液体密度的关系。强调实验过程中需要保持排开液体体积不变，只改变液体的密度。实验演示：演示盐水浮鸡蛋的实验，引导学生观察浮力大小的变化。提问：你们观察到什么现象？这说明浮力大小与什么因素有关？学生活动：思考并猜想浮力大小可能与排开液体的密度有关。小组合作设计实验方案，明确实验步骤和所需材料。观看教师演示的实验现象，回答教师的问题。小组合作进行实验，按照实验步骤测量不同密度的液体中物体所受的浮力。记录实验数据，分析实验结果，得出实验结论。设计意图：通过提出问题、猜想和设计实验方案，培养学生的科学探究能力和思维能力。通过实验演示和分组实验，让学生直观感受浮力大小与排开液体密度的关系。推导阿基米德原理教师活动：提出问题：提问：你们能根据前面的实验结果推导出浮力大小与排开液体所受重力的关系吗？引导学生回顾前面的实验结果和所学知识，尝试进行推导。推导讲解：讲解阿基米德原理的推导过程，强调浮力大小等于排开液体所受的重力。引导学生理解阿基米德原理的内涵和数学表达式。应用举例：举例说明阿基米德原理在日常生活中的应用，如船舶设计、潜水器设计等。提问：你们能举出阿基米德原理在其他方面的应用吗？学生活动：回顾前面的实验结果和所学知识，尝试进行推导。认真听教师讲解阿基米德原理的推导过程和内涵。理解并记忆阿基米德原理的数学表达式。思考并举例阿基米德原理在日常生活中的应用。设计意图：通过提问和推导讲解，培养学生的逻辑推理能力和数学应用能力。通过应用举例，让学生认识到阿基米德原理的重要性和广泛应用性。教学反思理论联系实际：在教学过程中，从生活中的浮沉现象入手，如船只浮在水面上、潜水艇的浮沉等，引发学生的兴趣和好奇心，然后引导学生利用所学的浮沉条件来解释这些现象，使学生深刻体会到物理知识与生活的紧密联系，培养了学生运用物理知识解决实际问题的能力，同时也让学生更加热爱物理。注重实验探究：通过实验探究的方式让学生认识物体的浮沉条件和轮船漂浮的原理等，如让学生分组进行实验，观察不同物体在液体中的浮沉情况，并记录实验结果，然后引导学生分析实验现象，得出浮沉条件。这种教学方式不仅培养了学生的动手能力和科学探究能力，还让学生在实验中体验到了科学研究的乐趣，提高了学生的学习积极性。培养学以致用意识：在课堂上要求学生设计打捞沉船方案等，培养了学生学以致用的意识和创新思维能力，让学生将所学的知识运用到实际问题中，提高了学生的综合素质。章节第十章第三节课题物体的浮沉条件及应用课时1课型规律课授课时间教学内容分析课标要求解读《义务教育课程标准（2022年版）》对本节内容的要求为：2.2.9能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。例10了解潜水艇的浮沉原理。（一）课程标准对本节学生需要掌握的知识要求有：（1）物体浮沉的条件：①物体在液体中，有漂浮、悬浮、沉底的三种状态和上浮、下沉的两种现象；②从静力学的角度分析，当物体在液体中，浮力大于重力时，物体上浮；浮力大于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内；浮力小于重力时，物体下沉。③从物质特性的角度分析，当物体在液体中，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮；如果它的密度等于液体的密度，物体悬浮；如果它的密度大于液体的密度，物体下沉。（2）生产生活中的浮沉现象了解潜水艇、轮船、气球、飞艇、盐水选种子的原理。（二）课程标准对本节学生掌握知识的程度要求为：“说明”和“了解”属于认知性目标行为动词，了解水平，基本特征是复述，即把已经学过的知识，通过回忆按照问题的要求陈述出来。因此，本节要求学生能够判断出物体在液体中所处的状态，探究总结出物体的浮沉条件，且运用物体的浮沉条件解释生产生活中的一些浮沉现象。教材分析本节内容属于初中物理八年级下册第十章第三节，是在前两节浮力概念和阿基米德原理的学习基础上进一步探究物体的浮沉条件，与前两节内容构成完整的浮力知识体系。物体浮沉条件的探究将重力、质量和密度、二力平衡和浮力等知识联系起来，是力学知识的综合应用，且与生活实际应用联系密切，重在提升学生的分析能力，培养学生的社会责任核心素养。为了达成课程标准要求中的“运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象”，教材设计了物体的浮沉条件和浮力的应用两部分内容。物体的浮沉条件这部分内容，教材从学生生活经验提出问题：，引导学生受力分析、并运用运动和力的关系、二力平衡条件、整合归纳得出物体浮沉时，浮力和重力的大小关系，又利用阿基米德原理、重力、密度知识进行整合,从而得出物体浮沉时，液体密度和物体密度的大小关系。同时介绍了农业上盐水选种的例子和盐水浮鸡蛋的小实验，加深学生对物体浮沉条件的认识。浮力的应用这部分，教材选取了3个实例来帮助学生利用浮沉条件解释生产、生活的一些现象。首先从学生熟悉的船引入教学，介绍船的发展历程，并利用能承载重物的橡皮泥船，认识到空心的作用，轮船是改变排开水的体积从而改变浮力实现浮沉的实例代表。潜水艇是改变重力实现浮沉的实例代表。气球和飞艇是改变密度从而改变重力实现升空的实例代表，学生通过学习轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理，了解物理知识在生产，生活中的应用。另外，教材的两个想想做做用日常用品进行实验，拉近物理与生活的距离，让学生深切体会到科学的真实性。教材最后对飞艇与能源进行了简单的介绍，反映了科技发展的新面貌，使学生除了学到科学知识外还能感受到时代的脉搏。物理内容分析（1）物体浮沉条件的文字表述：浮力大于重力时，物体上浮；浮力等于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内；浮力小于重力时，物体下沉。或：浸没在液体中的物体，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮；如果它的密度等于液体的密度，物体悬浮；如果它的密度大于液体的密度，物体下沉。（2）物体的浮沉条件及应用的意义：探究物体的浮沉条件可以解释物体在液体中的状态，在此过程中可以提升学生观察现象的能力和分析问题的能力。物体浮沉的条件又可以运用在生产生活中，了解物体浮沉的条件在生产生活中的应用可以培养学生的社会责任核心素养。（3）物体浮沉条件的内涵：从力学角度来看，物体在液体中的状态与物体所受浮力和重力的大小有关；从物质特性的角度来看, 物体在液体中的状态与物体和液体的密度有关。（4）物体的浮沉条件及应用的外延：教科书中讲述了物体在液体中的浮沉条件，但该浮沉条件也适用于气球、飞艇等在空中的漂浮。（5）物体浮沉条件及应用的关联：从力学的角度分析物体的浮沉现象运用了二力平衡等力学基础知识，即巩固了前面所学的知识，为后续解决物体较复杂的受力情况提供了思路，奠定了基础。（6）物体浮沉规律应用的发展：物体在液体中漂浮、悬浮、沉底的状态和上浮、下沉的现象是生产生活中的直观经验。了解其中的原理之后，又可以根据需要，把物理知识投入生产生活，如轮船、潜水艇、气球、飞艇等的设计。学情分析 本节课的教授对象为初二年级的学生，通过对浮力和阿基米德原理的学习，学生对浮力及其大小有了一定的认识，对物体的浮沉也有一些生活体验，并且学生已经掌握了运动和力的关系，简单受力分析、二力平衡条件等力学基础知识，但分析总结物体的浮沉条件能力不足，需要教师加以指导。此外，虽然学生通过电视或网络对轮船、潜水艇、气球和飞艇有些许了解，但是对于如何实现它们的浮沉，缺少理论指导。并且学生可能会认为在液体中重的物体会下沉，轻的物体会上浮，在教学中教师要引导学生从力的角度和密度的角度分析物体的浮沉。基础生活经验1.学生知道乒乓球等轻的物体可以浮在水面上，石头等重的物体会沉入水底。2.见过轮船、气球的影像或实物。学习基础概念规律学习了重力、浮力、力与运动的关系、二力平衡等力学基础知识；思想方法初步掌握了依据探究实验概括规律的思想。探究能力具备一定观察分析能力、动手实践能力及物理规律的总结能力。教学目标物理观念1.知道物体的浮沉是由物体在液体（气体）中所受浮力与重力的大小关系决定的，且与物质的密度有关科学思维1.通过分析乒乓球的浮沉现象，掌握从受力分析入手分析物体运动的方法2.通过物体浮沉条件的应用（如轮船、潜水艇等），能够应用对应物理模型解决实际问题科学探究 1.通过小组探究不同物体在水中的浮沉状态，培养学生的实验操作能力、合作能力、以及对结果的交流、评估、反思能力科学态度与责任1.认识浮力对人类生活、生产的影响，学会分析生活中的浮沉现象2.通过自制小船、热气球等，做到理论联系实际，学以致用，认识科学技术对社会发展的影响教学重点从力的角度总结归纳物体的浮沉条件。如何改变物体的浮沉条件。物体浮沉条件的应用。教学难点运用物体的浮沉条件解释轮船、潜水艇、热气球其中的原理。教法与学法教学模式启发引导模式教学策略认知冲突策略、认知整合策略教学方法讲授法、演示法、实验法教法：本节课作为一堂物理规律课，采用启发引导和讨论探究的教学模式，主要运用讲授法、演示法、实验法三种教学方法。通过演示“乒乓球沉浮的实验”，定量计算重力与浮力的大小，让学生更深入地理解物体的沉浮条件。通过学生自己做小船实验，消除密度大的物体一定下沉的错误认知。学法：学生在教师逐步的提问引导下通过观察和探究掌握物体在液体中的浮沉条件，并且动手制作橡皮泥船，提高对于浮力的理解与应用。教学手段教学用具：乒乓球，细沙，透明水杯，清水，橡皮泥，栗子，电吹风，塑料袋，天平辅助资源：多媒体 教学环节教师活动学生活动设计意图新课引入1.老师提问：隐没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体要上浮，有的却要下沉。这是为什么？2.演示实验的进行：实验器材：一号乒乓球（不装沙子），二号乒乓球（装少量沙子），三号乒乓球（装满沙子），乒乓球体积均为33.5 cm³，装有一定量清水的透明水杯；天平；老师依次摆放好器材，三个乒乓球，透明水杯。老师首先对学生们进行提问：同学们，老师把乒乓球放入透明水杯会发生什么呢？老师首先放入三号乒乓球，发现乒乓球下沉到底部。老师拿起二号乒乓球，提出相同的问题。把乒乓球放入透明水杯后，发现乒乓球悬浮在水中。老师拿起最后一个乒乓球，放入透明水杯中，发现乒乓球上浮。1.学生带着疑问进行下面课程内容的学习。2.观察老师演示实验的初始情境。学生根据生活经验回答：乒乓球会上浮，最终漂浮在水面上。根据上一个乒乓球，学生回答：乒乓球会下沉。观看最后一个小球的浮沉情景，进行思考。1通过提问，学生进行思考，把生活中的例子与浮力联系起来。进而引出本节课的内容。2.通过演示实验，增加物理教学中的趣味性，提高学生对物理学科的兴趣。新课讲授1.根据演示实验现象，老师提出“常识”的错误性。老师向同学们提出：“常识”有时是错误的，我们需要发展创新质疑的能力。2.教师讲解物体的五种浮沉状态，并且邀请学生上台画出五种状态的受力分析。老师对演示实验进行总结归纳，得出物体的沉浮条件：当物体浸没在水中时（1）浮力大于重力时，物体上浮。（2）浮力等于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内。（3）浮力小于重力时，物体下沉。3. 演示实验：选取沉入水底的乒乓球，分别放入三杯水中。学生观察物体的浮沉状态并画出受力分析图。得出结论：物体的浮沉情况也可以用物体密度和液体密度的大小来描述。老师举出生活中的例子：在用盐水选种时，把漂浮的种子清除掉，留下下沉的饱满种子。4.教师总结物体的浮沉条件。5.演示实验：教师利用自制教具先对气球充气使物体浮起，再向瓶内注水使物体下沉。学生观察物体的浮沉状态并回答改变物体浮沉状态的两种方法（改变自重和浮力大小）。1.学生意识到生活经验有时会欺骗自己，初步具有了质疑创新的精神。2．学生上台画出受力分析图。3.学生画出不同密度下的受力分析图，学习通过密度判断物体浮沉的方式。并了解日常生活中的应用。1.发展了学生质疑创新的能力，通过乒乓球“不一般”的行为强化了学生的实验意识。2. 通过学生思考，将现象与理论结合，培养学生应用物理模型解决实际问题的科学思维 实验探究1.教师提供实验器材（装有水的透明水缸、烧杯、食盐、吸管、细铁丝、搅拌棒、薄铁片、蜡块、橡皮泥、硬币、干红枣、空塑料瓶、胡萝卜块），学生探究不同物体在水中的浮沉状态，并且探索如何改变物体当前的浮沉状态（不定向）。2.小组展示与交流实验结果。学生认真做实验，并进行讨论交流。通过探究性、开放性实验，培养学生求真、探索的科学精神。学生实验可以提高学生的实验能力，强化学生的实验意识，提高学生对物理学科的兴趣。浮力的应用1.轮船播放003号航空母舰视频老师提出问题：轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，怎么用沉重的而坚硬的钢铁制成可以承载那么多货物的船呢？实验开始前：老师：根据阿基米德原理，排开液体的重力与浮力数值相同，为了让物体漂浮在水面上，我们需要增大浮力也就是增大排开液体的重力，现在请同学们想一想，我们实验中液体种类已经确定了，可以通过改变哪一个量来增大排开液体的重力。大家可以仿照轮船模型。老师：同学们，我们发现把钢铁做出船状放在水面，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。老师介绍排水量：轮船装满货物时排开水的质量。2.潜水艇2.1播放视频，介绍我国长征18号潜水艇，提问其可以在深海之中可以自由上浮与下沉的原理。（潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用装置。潜水艇的舰身装有水舱。潜水艇通过水舱改变自身重力，实现在水中上浮，下沉，悬浮的三个不同状态。向水舱充水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中。水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重，它可以悬浮在水中。当用压缩气体将水舱中拍出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。3.气球和飞艇3.1 气球演示实验：老师取一个稍大的薄塑料袋，袋口用很细的铜丝框成一个圆口，开口朝下，用电吹风向袋内吹热空气。放手后，塑料袋热气球便冉冉上升。师：同学们，你知道塑料袋上升的原因吗？在这里我们可以应用本节课学习的关于物体的浮沉条件的知识。我们用电吹风吹热空气后，由于热胀冷缩的知识，塑料袋内部密度小于外部，塑料袋上浮。解释气球漂浮在空中的原理：气球内气体密度小于空气的密度。举例：高空探测气球：内部充的是氢气和氮气；学生实验：将塑料袋罩在酒精灯上方，保持一段时间，释放塑料袋，塑料袋上浮。3.2 飞艇5月15日4时40分，我国第二次青藏高原综合科学考察研究“巅峰使命”珠峰科考中，“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台超过世界最高峰珠穆朗玛峰，到达海拔9032米的高度，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。特点：定向航行；之前使用氢气（易爆炸），现在改为氦气（不会爆炸）；飞行速度低但是造价低廉。运行原理：气囊内的气体密度小于空气的密度。1.学生在老师的提示下对轮船原理进行思考，并根据做过的实验回答问题：因为轮船增大了排开水的体积，浮力变大2.了解潜水艇的原理。观察老师的演示实验，并动手进行实践操作，在老师的讲解下了解气球，气艇的原理。1.学生通过了解我国最新的航空母舰，浮空艇，有利于家国情怀的培养，民族自豪感的提升。1.学生掌握潜水艇的工作原理，对物体的浮沉条件知识的掌握进一步加深。2.演示实验以及动手实验可以增加课堂的趣味性，同时加强了学生的知识的掌握。学生对气球原理的认识更加全面。课堂小结教师作课堂总结：本节课我们学习了1.物体的浮沉条件（1）浸没在液体中的物体受到重力和液体对它的浮力，如果浮力大于重力，物体上浮；如果浮力等于重力，物体悬浮在液体内；如果浮力小于重力，物体下沉。（2）漂浮在液面上的物体所受的浮力与所受的重力大小相等。2.改变物体浮沉状态的两种方法：改变自重和浮力大小2.物体的浮沉条件的应用（1）轮船（2）潜水艇（3）气球和气艇气球和飞艇在空气中也遵循相同的浮沉条件学生认真听讲、思考，跟随老师一起回顾课堂内容。老师带领学生回顾总结本堂课内容，对课堂内容进行梳理，突出教学重点。布置作业完成书上60页课后习题学生听讲、记录并认真完成作业。检验本节课的学习情况，通过布置作业的形式，加深学生对于物体浮沉条件的理解。板书设计课后反思教材分析1. 地位与作用： 本节内容是人教版初中物理八年级下册第十章《浮力》的第 4 节，是在学生学习了浮力、阿基米德原理等知识后的跨学科实践活动。 它不仅是对前面知识的综合应用，更是培养学生动手能力、创新思维以及跨学科综合素养的重要载体，让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，提高学生解决实际问题的能力。2. 内容结构： 从项目提出入手，引出制作能放入小瓶中判断酒精是否合格的微型密度计这一任务。 接着进行项目分析，深入探讨设计微型密度计需考虑的因素，如质量、标度杆直径等，为制作提供理论依据。 然后是项目实施，详细阐述制作的步骤和方法。 最后通过展示交流环节，让学生分享成果、分析误差，深化对知识的理解和应用。学情分析1. 知识基础： 学生已学习了密度、浮力、阿基米德原理等知识，对物体的浮沉条件有了一定的认识，这为理解密度计的工作原理和制作微型密度计奠定了理论基础。 但学生对这些知识的综合应用能力还有待提高，需要通过实践活动来强化。2. 能力水平： 八年级学生具有较强的好奇心和动手欲望，具备一定的动手操作能力和团队协作能力。 然而，他们在实验设计、数据分析以及解决实际问题时，可能会遇到困难，需要教师的引导和帮助。3. 认知特点： 此阶段的学生正从形象思维向抽象思维过渡，对直观、生动的实验活动更感兴趣。 在教学中，应多采用实验、实例等方式，帮助学生理解抽象的物理概念和原理。教学目标1. 物理观念： 深入理解密度的概念和测量方法，明确密度计测量液体密度的原理是利用物体的漂浮条件，即浮力等于重力。 掌握浮力的计算公式及应用，能运用阿基米德原理分析密度计在不同液体中的受力情况。2. 科学思维： 通过设计和制作微型密度计，学会运用物理知识进行分析、推理和估算，培养逻辑思维能力。 能够对实验数据和现象进行分析、归纳，得出合理的结论，提高科学思维能力。3. 科学探究： 经历制作微型密度计的全过程，体验科学探究的一般步骤，包括提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价等。 学会根据实验目的和要求，选择合适的实验器材和实验方法，提高实验操作能力和科学探究能力。4. 科学态度与责任： 培养严谨认真、实事求是的科学态度，在实验过程中，认真测量、记录数据，尊重实验事实。 增强团队合作意识，学会与他人交流、合作，共同完成实验任务。 体会物理知识在实际生活中的应用价值，培养运用物理知识解决实际问题的责任感。教学重难点1. 教学重点： 掌握制作微型密度计的方法和步骤，包括选择合适的材料、设计合理的结构、进行精确的制作等。 学会使用微型密度计测量液体密度，理解测量原理和操作要点。2. 教学难点： 理解密度计刻度的原理，即根据物体漂浮时浮力等于重力，结合阿基米德原理，推导出密度计刻度与液体密度的关系。 提高微型密度计的测量精度，分析并减小实验误差，如材料选择、制作工艺、测量方法等因素对精度的影响。教学策略1. 讲授法：讲解密度计的工作原理、制作原理以及相关的物理知识，使学生对教学内容有初步的理性认识。2. 实验法：学生通过动手制作微型密度计，亲身体验实验过程，培养动手能力和实践操作能力。3. 讨论法：组织学生讨论设计微型密度计时需要考虑的因素、实验过程中遇到的问题及解决方法等，激发学生的思维，促进学生之间的交流与合作。4. 小组合作法：将学生分成小组进行实验，培养学生的团队合作精神和沟通能力，让学生在合作中相互学习、共同进步。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入新课播放一段工业生产中利用密度计测量液体密度的视频，提问：“在视频中，我们看到了密度计在工业生产中的重要应用，那大家想不想自己动手制作一个微型的密度计呢？”认真观看视频，思考老师提出的问题，对制作微型密度计产生兴趣。通过视频展示，激发学生的学习兴趣和探究欲望，引出本节课的主题 —— 制作微型密度计。项目提出展示小瓶酒精，讲解：“消毒酒精的密度约为 0.87×10³ kg/m³ ，用密度计测量酒精的密度，可以初步判断酒精是否合格。但常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量。所以，我们今天的任务就是设计制作一个微型密度计，放入小瓶中，方便、快速地判断酒精是否合格。”认真聆听，明确本节课的任务是制作能放入小瓶中判断酒精是否合格的微型密度计。明确任务，让学生清楚本节课的学习目标，增强学习的针对性。项目分析1. 提问：“要制作一个能满足要求的微型密度计，我们需要考虑哪些因素呢？先想一想密度计的工作原理是什么？” 引导学生回顾物体的漂浮条件和阿基米德原理。2. 讲解：密度计是利用物体漂浮在液面上时，浮力等于重力的原理工作的。根据阿基米德原理 F 浮 = ρ 液 gV 排 ，在重力不变的情况下，液体密度不同，排开液体的体积就不同。3. 提问：“那么设计的微型密度计应满足哪些具体要求呢？”4. 引导学生讨论并总结：密度计要能够竖直地漂浮在酒精中，能通过刻度 (或标记) 直接读出酒精的密度是否合格；做好的密度计放入小瓶后，不能触碰到瓶底，也不能使小瓶中的酒精溢出；为了能判断酒精密度的变化，即密度计放入酒精中后有较为明显的位置变化，需要着重考虑密度计的质量和标度杆的直径这两个因素。5. 提问：“密度计的质量大约为多大合适呢？”6. 讲解：对于 100 mL 的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开 1 2 mL 的酒精，一般不会导致酒精的溢出。已知酒精的密度 ρ = 0.87×10³ kg/m³ ，根据 m = ρV ，可算出 1 2 mL 酒精的质量为 1 g 左右，所以我们设计的微型密度计的质量也应为 1 g 左右。7. 提问：“那密度计的标度杆直径如何确定呢？”8. 结合图片讲解：消毒酒精的密度为 0.86×10³ 0.88×10³ kg/m³ 是合格的。若密度计漂浮在密度为 0.86×10³ 0.88×10³ kg/m³ 的酒精中，标度杆上的标记应该是一个范围，在范围内的酒精都是合格的。为了便于观察，设定 A、B 间的长度不少于 4 mm。根据圆柱体的体积公式 V = Sh（S 为横截面积，h 为高），由 V 排的变化量和 h（A、B 间长度）可计算出标度杆的横截面积约为 0.07 cm² ，再根据圆的面积公式 S = πr² ，可算出直径约为 3 mm。9. 提问：“密度计包含哪些必要的部件呢？”10. 引导学生讨论并总结：为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重 (如绕一些铜丝)，但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方。1. 思考老师提出的问题，回顾物体漂浮条件和阿基米德原理，回答密度计的工作原理。2. 认真聆听老师讲解，理解密度计的工作原理与阿基米德原理的关系。3. 积极参与讨论，思考并回答设计微型密度计应满足的要求。4. 认真聆听老师对密度计质量和标度杆直径确定方法的讲解，理解其中的物理原理和计算过程。5. 思考并回答密度计包含的部件，理解各部件的作用。1. 通过提问引导学生回顾已学知识，为理解密度计的工作原理和制作原理奠定基础。2. 详细讲解密度计的工作原理和制作需要考虑的因素，培养学生的分析和推理能力，让学生明白制作微型密度计的理论依据。3. 组织学生讨论，激发学生的思维，提高学生的参与度，培养学生的团队合作精神和语言表达能力。项目实施 制作材料选择1. 展示制作微型密度计的材料：小泡沫塑料球、圆珠笔芯、细铜丝、红色胶布、刻度尺等。2. 介绍各材料的作用：用圆珠笔芯 (直径约为 3 mm) 作为标度杆，方便标注刻度；笔芯中部套一个直径约 1.2 cm 的泡沫塑料球作为浮子，增大浮力；下端绕的细铜丝作为配重，降低重心使密度计能竖直漂浮；红色胶布用于标记合格酒精密度对应的位置；刻度尺用于测量和标注。观察老师展示的材料，聆听老师对各材料作用的介绍，了解材料的选择依据。让学生了解制作微型密度计所需的材料及各材料的作用，为后续制作做好准备。项目实施 制作过程1. 示范制作过程： 用圆珠笔芯作为标度杆，将笔芯中部套上泡沫塑料球作为浮子，下端开始绕细铜丝作为配重，初步做成一个密度计。 把这个密度计漂浮在水中调节配重，改变细铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一截笔芯。 把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中，待微型密度计静止时，依据液面的位置在标度杆上做一个记号。最后，用 4 mm 宽的红色胶布中心对着记号贴在笔芯上，微型密度计就做好了。2. 强调注意事项：绕铜丝时要紧密缠绕，确保配重稳定；调节配重时要耐心细致，观察密度计在水中的漂浮状态；标记液面位置时要准确。3. 组织学生分组制作：将学生分成小组，每组 4 5 人，明确小组分工，如材料准备、制作操作、数据记录等。4. 巡视指导：在学生制作过程中，教师巡视各小组，及时发现问题并给予指导，如密度计不能竖直漂浮、配重不合适等问题。1. 认真观看老师的示范制作过程，学习制作方法和步骤。2. 聆听老师强调的注意事项，牢记制作过程中的要点。3. 小组内分工合作，按照老师的示范和要求进行制作，在制作过程中积极交流，共同解决遇到的问题。1. 通过教师示范，让学生直观地学习制作微型密度计的方法和步骤，降低制作难度。2. 强调注意事项，培养学生严谨认真的科学态度，减少制作过程中的失误。3. 组织小组合作制作，培养学生的团队合作精神和动手能力，让学生在实践中深化对知识的理解和应用。展示交流1. 组织各小组展示制作的微型密度计：邀请各小组代表上台展示他们制作的微型密度计，并介绍制作过程中的经验和遇到的问题以及解决方法。2. 提供若干瓶密度不同的酒精：让学生用自制的微型密度计测量这些酒精，判断哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求，哪瓶密度偏大，哪瓶密度偏小。3. 引导学生分析误差：提问：“在测量过程中，大家觉得可能是什么原因导致测量结果存在误差呢？” 引导学生从材料选择、制作工艺、测量方法等方面进行分析。4. 组织学生分享体会：组织学生分享在整个制作和测量过程中的体会和收获，如对物理知识的理解、团队合作的感受等。1. 小组代表上台展示微型密度计，介绍制作经验、问题及解决方法，其他小组成员认真聆听，学习借鉴。2. 用自制的微型密度计测量不同酒精的密度，判断酒精是否合格，并记录测量结果。3. 思考老师提出的问题，从材料、制作、测量等方面分析误差产生的原因，如铜丝缠绕不均匀、标度杆刻度不准确、测量时密度计未完全竖直等。4. 积极分享自己在制作和测量过程中的体会和收获，如对浮力和密度知识的理解更深刻了，团队合作中学会了沟通和协作等。1. 通过展示交流，让学生相互学习，拓宽思路，提高学生的表达能力和自信心。2. 让学生实际测量酒精密度，检验制作的微型密度计的实用性，加深对密度计工作原理的理解。3. 引导学生分析误差，培养学生的科学思维和反思能力，让学生学会从实践中总结经验教训。4. 组织学生分享体会，促进学生对知识和技能的内化，培养学生的总结归纳能力和情感态度价值观。课堂总结1. 引导学生回顾：“同学们，我们一起来回顾一下今天这节课的主要内容。首先我们提出了制作微型密度计的任务，然后分析了制作需要考虑的因素，接着大家动手制作了微型密度计，最后进行了展示交流和误差分析。谁能具体说一说制作微型密度计需要考虑哪些因素呢？”2. 总结强调：总结制作微型密度计的关键知识点，包括密度计的工作原理、制作方法、刻度原理以及提高测量精度的方法等，强调物理知识与实际应用的紧密联系，鼓励学生在今后的学习和生活中，多运用物理知识解决实际问题。1. 跟随老师的引导，回顾本节课的内容，积极回答老师的问题，如制作微型密度计需要考虑密度计的质量、标度杆的直径、部件组成等因素。2. 认真聆听老师的总结，加深对本节课重点知识的理解，认识到物理知识在实际生活中的重要性。1. 通过回顾总结，帮助学生梳理本节课的知识框架，强化重点知识，加深记忆。2. 强调物理知识与实际应用的联系，激发学生学习物理的兴趣和动力，培养学生运用物理知识解决实际问题的意识和能力。板书设计第 4 节 跨学科实践：制作微型密度计一、项目提出制作微型密度计判断酒精是否合格二、项目分析1. 工作原理：物体漂浮时，F 浮 = G 物 ，F 浮 = ρ 液 gV 排2. 设计要求：竖直漂浮、不触底不溢出、明显位置变化3. 考虑因素： 质量：约 1g（对于 100mL 小瓶酒精，排开 1 2mL 酒精质量约 1g） 标度杆直径：约 3mm（根据合格酒精密度范围及便于观察设定 A、B 间长度不少于 4mm 计算得出） 部件组成：标度杆、浮子、配重三、项目实施1. 材料选择：圆珠笔芯、泡沫塑料球、细铜丝、红色胶布、刻度尺2. 制作步骤： 组装初步密度计 水中调节配重 标准酒精中标记并贴胶布四、展示交流1. 展示作品2. 测量酒精密度3. 误差分析教学反思