第九章第四節(jié)《物體的浮沉》教學設計一、課標分析《義務教育物理課程標準（2022年版）》對“物體的浮沉”這一內容有著明確且全面的要求。在物理觀念方面，要求學生深刻理解浮沉條件，能夠熟練運用密度與浮力的關系去科學解釋生活中豐富多樣的物體浮沉現(xiàn)象，構建起系統(tǒng)的物理知識體系與認知觀念。從科學思維角度出發(fā)，倡導學生通過親自參與實驗，在對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行深入分析的基礎上，運用歸納推理的方法總結出物體的浮沉條件，并且著重培養(yǎng)學生構建物理模型的能力，學會將復雜的實際問題簡化為可分析的物理模型。在科學探究維度，鼓勵學生大膽創(chuàng)新，自主設計實驗來深入探究影響物體浮沉的各種因素，在探究過程中不斷發(fā)展學生敢于質疑、勇于創(chuàng)新的科學精神與實踐能力。關于科學態(tài)度與責任，強調引導學生密切關注浮力知識在現(xiàn)代科技中的廣泛應用，如潛水艇、熱氣球等，讓學生切實體會到科學、技術與社會之間相互關聯(lián)、相互促進的緊密關系，從而樹立正確的STS觀念。二、教材分析地位本節(jié)內容在整個初中物理知識體系中占據(jù)著關鍵的承上啟下位置。它是對之前所學浮力知識的一次綜合性應用與深化拓展，在學生已經(jīng)掌握浮力產(chǎn)生原因以及阿基米德原理的基礎上，進一步深入探究物體在液體或氣體中的浮沉規(guī)律。同時，也為后續(xù)學習“流體壓強”等知識奠定了重要的基礎，是知識過渡與銜接的關鍵環(huán)節(jié)。內容2024滬科版教材在內容編排上獨具匠心。教材巧妙地通過“雞蛋在鹽水中浮沉”這一有趣且直觀的實驗作為開篇引入，迅速吸引學生的注意力，激發(fā)學生的探究欲望。教材重點聚焦于深入分析物體的浮沉條件，即物體所受浮力F浮與物體自身重力G物之間的大小關系，這是理解物體浮沉現(xiàn)象的核心要點。值得一提的是，教材新增了“浮沉子”這一科技應用案例，為學生展現(xiàn)了物體浮沉知識在實際生活中的巧妙運用，拓寬了學生的視野，增強了知識的實用性與趣味性。三、學情分析已有知識學生在學習本節(jié)課之前，已經(jīng)較為系統(tǒng)地掌握了浮力產(chǎn)生的原因，明白浮力是由于物體上下表面受到液體或氣體的壓力差所導致的。同時，也熟練掌握了阿基米德原理，即浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開液體所受的重力，能用公式F浮=G排=ρ液gV排準確進行相關計算。認知特點八年級的學生正處于對科學知識充滿好奇與探索欲望的階段，他們對物理實驗有著極高的興趣和熱情，樂于通過親自動手操作去發(fā)現(xiàn)和探索未知。然而，在知識的理解與應用上，學生存在一定的困難。他們難以將浮力大小與物體密度這兩個重要因素有機地關聯(lián)起來，從而深入理解物體浮沉的本質原因。此外，在區(qū)分“上浮最終漂浮”與“懸浮”這兩種狀態(tài)時，學生常常容易混淆，無法清晰地把握兩者在受力情況以及物體所處位置等方面的本質區(qū)別。解決策略為有效突破上述教學難點，教學設計中引入了生活化的項目——制作“浮沉子”。通過讓學生親自動手制作并調試浮沉子，在實踐過程中親身體驗物體浮沉狀態(tài)的變化，深入理解影響物體浮沉的各種因素，從而更加直觀、深刻地掌握物體的浮沉條件，成功突破學習難點。四、教學目標維度目標描述物理觀念學生能夠精準運用F浮與G物的大小關系、ρ物與ρ液的大小關系，清晰、準確地解釋各種物體的浮沉現(xiàn)象，構建起完善、正確的物理觀念體系。科學思維學生能夠熟練通過對實驗數(shù)據(jù)的收集、整理與深入分析，歸納總結出物體的浮沉條件。并且能夠針對不同的物體浮沉情境，成功建立起科學合理的受力分析模型，運用模型進行邏輯推理和問題解決。科學探究學生能夠自主設計對比實驗，全面、深入地探究影響物體浮沉的各種因素。在實驗過程中，善于發(fā)現(xiàn)問題、提出質疑，并能夠積極思考，提出切實可行的實驗改進方案，不斷提升科學探究能力與創(chuàng)新思維。科學態(tài)度與責任學生能夠積極主動地參與到關于船舶制造等實際應用中浮力知識的討論中，深入理解物理知識在推動科技進步、改善社會生活方面所發(fā)揮的巨大作用，切實體會物理學科的價值，增強對科學技術的熱愛以及社會責任感。五、教學重點與難點重點1.深入理解并牢固掌握物體的浮沉條件，包括物體所受浮力F浮與物體自身重力G物之間的大小關系，即當F浮>G物時，物體上浮；當F浮=G物時，物體懸浮或漂浮；當F浮<G物時，物體下沉。2.熟練掌握物體密度ρ物與液體或氣體密度ρ液之間的大小關系對物體浮沉狀態(tài)的影響，即當ρ物>ρ液時，物體下沉；當ρ物=ρ液時，物體懸浮；當ρ物<ρ液時，物體上浮或漂浮。難點1.對物體浮沉的動態(tài)過程進行深入、準確的分析，例如在物體上浮過程中，隨著物體逐漸露出液面，其排開液體的體積V排不斷減小，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排，浮力F浮也隨之逐漸減小，直至物體最終漂浮在液面上，此時F浮=G物。學生往往難以理解這一動態(tài)變化過程中各物理量之間的相互關系和變化規(guī)律。2.清晰、準確地區(qū)分物體上浮最終漂浮與懸浮這兩種狀態(tài)。雖然兩種狀態(tài)下物體所受浮力都等于重力，但上浮最終漂浮時物體部分浸入液體中，而懸浮時物體完全浸沒在液體中，物體的密度與液體密度的關系也有所不同，學生在實際應用中容易混淆。六、教學方法項目驅動法以“制作可控浮沉子”這一具有趣味性與挑戰(zhàn)性的項目作為貫穿整節(jié)課的主線任務。讓學生在完成項目的過程中，主動探索物體的浮沉條件，激發(fā)學生的學習興趣與內在動力，培養(yǎng)學生的實踐能力與解決實際問題的能力。問題鏈引導在教學過程中，精心設置一系列具有邏輯性與層次性的階梯式問題。通過這些問題逐步引導學生深入思考，從現(xiàn)象觀察到本質探究，從簡單認知到復雜分析，幫助學生逐步構建起完整的知識體系，提升學生的思維能力。實驗探究法組織學生分組進行實驗，如“雞蛋浮沉”實驗和“浮沉子調試”實驗。讓學生在親自動手操作實驗的過程中，直觀地觀察實驗現(xiàn)象，收集實驗數(shù)據(jù)，通過對實驗結果的分析與討論，自主歸納總結出物體的浮沉條件，培養(yǎng)學生的科學探究精神與實踐操作能力。七、教學準備物品用途透明水槽、雞蛋用于演示密度對物體浮沉的影響。通過將雞蛋放入不同密度的液體（清水和濃鹽水）中，直觀展示物體在不同密度液體中的浮沉狀態(tài)變化。小瓶、吸管、橡皮膜為每組學生提供制作浮沉子的材料。學生利用這些材料制作浮沉子，并通過調試橡皮膜等操作，探究物體浮沉的控制方法。鹽、電子秤用于定量探究液體密度ρ液變化對物體浮沉的影響。學生可以利用電子秤準確稱取不同質量的鹽，加入水中配制成不同密度的鹽水，觀察雞蛋在不同密度鹽水中的浮沉情況，從而定量分析液體密度與物體浮沉的關系。多媒體課件展示船舶、潛水艇等實際應用中物體浮沉的工作視頻。通過生動形象的視頻展示，讓學生更加直觀地了解物體浮沉條件在實際科技中的應用，拓寬學生的視野，增強學生對知識的理解與應用能力。八、教學過程（表格設計）項目主題：《浮沉子的奧秘——潛水艇工作原理探究》教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖情境導入（5min）播放高清的“泰坦尼克號沉沒”電影片段，片段中著重展現(xiàn)泰坦尼克號從正常航行到逐漸傾斜、最終沉沒的過程，同時播放相關的音效，營造逼真的情境。播放結束后，提出兩個富有啟發(fā)性的問題：①鋼鐵巨輪主要由密度大于水的鋼鐵制成，為何能漂浮在水面上？②泰坦尼克號在沉船過程中，它所受到的浮力是如何變化的？1.學生全神貫注地觀看電影片段，被緊張刺激的場景深深吸引，沉浸在情境之中。2.針對教師提出的問題，學生結合之前所學的浮力知識，開始認真思考，部分學生可能會小聲與周圍同學交流討論，嘗試給出自己的解釋。1.通過播放震撼人心的電影片段，迅速抓住學生的注意力，引發(fā)學生強烈的認知沖突。學生在日常生活中知道鋼鐵巨輪能漂浮，但又看到它最終沉沒，這一矛盾點激發(fā)了學生對物體浮沉現(xiàn)象的強烈探究興趣。2.提出的兩個問題引導學生回顧已有的浮力知識，并嘗試運用這些知識去解釋復雜的實際現(xiàn)象，為后續(xù)深入探究物體的浮沉條件做好鋪墊。項目提出（3min）向學生發(fā)布具體的項目任務：利用給定的材料（小瓶、吸管、橡皮膜等）制作一個能夠自由控制浮沉的“浮沉子”，并且要能夠清晰、準確地解釋其工作原理。展示一些簡單的浮沉子示例圖片，讓學生對最終的項目成果有一個初步的直觀認識。3.組織學生進行小組討論，引導學生思考制作浮沉子的初步方案，如小瓶的選擇、吸管的安裝位置、橡皮膜的使用方法等。1.學生認真聆聽教師發(fā)布的項目任務，仔細觀察教師展示的浮沉子示例圖片，對項目目標有了明確的認識。2.學生迅速以小組為單位展開熱烈討論，各小組成員積極發(fā)言，分享自己的想法和創(chuàng)意，共同探討制作浮沉子的初步方案。有的小組可能會提出先將吸管插入小瓶，再用橡皮膜密封小瓶開口；有的小組可能會考慮如何調整小瓶內的空氣量來控制浮沉等。1.明確的項目任務讓學生清楚知道本節(jié)課的學習目標，增強學生的學習動力和方向感。2.小組討論環(huán)節(jié)培養(yǎng)了學生的團隊合作能力和創(chuàng)新思維能力，學生在交流討論中相互啟發(fā)，為后續(xù)的項目實踐奠定基礎。同時，在討論制作方案的過程中，學生已經(jīng)開始不自覺地運用物理知識去思考問題，滲透了工程思維。探究1：靜態(tài)條件（10min）1.【問題鏈】①將雞蛋分別放入清水中和濃鹽水中，引導學生仔細觀察雞蛋的狀態(tài)，提問：為什么雞蛋在清水和濃鹽水中的狀態(tài)會截然不同？②要求學生分別畫出雞蛋在清水（下沉狀態(tài)）、濃鹽水（漂浮狀態(tài)）以及懸浮在特定密度鹽水中這三種狀態(tài)下的受力示意圖。2.為每組學生提供實驗器材，包括透明水槽、清水、濃鹽水、雞蛋等，指導學生進行分組實驗。在學生實驗過程中，教師巡視各小組，觀察學生的實驗操作情況，及時給予指導和幫助，確保實驗安全、順利進行。3.實驗結束后，組織學生進行小組匯報，分享實驗觀察到的現(xiàn)象以及繪制的受力示意圖。引導學生對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行分析歸納，總結出物體的浮沉條件與浮力和重力的關系。1.學生認真觀察教師的演示實驗以及自己動手操作的實驗過程，仔細記錄雞蛋在不同液體中的狀態(tài)。對于教師提出的問題，學生積極思考，嘗試從浮力和重力的角度去分析原因。2.學生按照教師的要求，認真繪制雞蛋在三種不同狀態(tài)下的受力示意圖，通過繪圖進一步加深對物體受力情況的理解。3.各小組學生積極參與實驗操作，相互協(xié)作，確保實驗順利進行。在實驗過程中，學生不斷觀察和記錄實驗現(xiàn)象，如雞蛋在清水中下沉，在濃鹽水中漂浮等。4.小組匯報環(huán)節(jié)，各小組代表積極發(fā)言，展示本小組的實驗結果和分析過程。學生們通過對實驗現(xiàn)象的討論和分析，逐漸歸納總結出：當F浮>G時，物體上浮；當F浮=G時，物體懸浮；當F浮<G時，物體下沉。1.通過精心設計的問題鏈，引導學生從觀察實驗現(xiàn)象入手，逐步深入思考物體浮沉的本質原因，培養(yǎng)學生的觀察能力和邏輯思維能力。2.分組實驗讓學生親身體驗物體在不同密度液體中的浮沉情況，增強學生的感性認識。在實驗過程中，學生學會了科學的實驗操作方法和數(shù)據(jù)記錄方法。3.繪制受力示意圖幫助學生將抽象的物理概念轉化為直觀的圖形，加深對物體受力分析的理解。通過小組匯報和討論，學生相互交流、相互學習，共同歸納總結出物體的浮沉條件，培養(yǎng)了學生的歸納總結能力和團隊合作能力。探究2：動態(tài)過程（8min）1.進行演示實驗：將一個雞蛋用細線拴住，緩慢放入清水中，使其下沉，然后向清水中逐漸加入鹽，觀察雞蛋逐漸上浮的過程，特別強調在雞蛋露出水面前后以及最終漂浮時的狀態(tài)變化。2.針對實驗現(xiàn)象，提出一系列問題引導學生思考：①雞蛋在露出水面前，它排開液體的體積V排是否變化？根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排，此時浮力F浮是否相同？②當雞蛋開始露出水面后，它排開液體的體積V排如何變化？浮力F浮又如何變化？③當雞蛋最終漂浮在液面上時，它所受的浮力F浮與重力G的關系是怎樣的？3.組織學生進行小組討論，鼓勵學生結合阿基米德原理和力與運動的關系，對上述問題進行深入分析和討論。在學生討論過程中，教師參與到部分小組的討論中，適時給予引導和啟發(fā)。4.邀請小組代表發(fā)言，分享小組討論的結果，教師對學生的回答進行點評和總結，幫助學生建立起物體上浮動態(tài)過程中V排變化模型，從而推導得出漂浮條件，即F浮=G物且ρ物<ρ液。1.學生認真觀察教師的演示實驗，專注于雞蛋在水中狀態(tài)的每一個變化細節(jié)。2.對于教師提出的問題，學生積極思考，結合所學知識，在小組內展開熱烈討論。學生們會根據(jù)阿基米德原理，分析雞蛋在不同階段排開液體體積的變化對浮力的影響，以及浮力與重力的大小關系對物體運動狀態(tài)的影響。3.小組代表積極發(fā)言，闡述小組討論的結果。在發(fā)言過程中，可能會存在一些不準確或不完整的地方，但通過教師的點評和總結，學生能夠進一步完善自己的理解。最終，學生成功建立起物體上浮動態(tài)過程中V排變化模型，理解了漂浮條件。1.通過直觀的演示實驗，讓學生親眼觀察到物體上浮的動態(tài)過程，將抽象的物理過程直觀化，降低學生的理解難度。2.一系列具有啟發(fā)性的問題引導學生深入思考物體上浮動態(tài)過程中各物理量的變化關系，培養(yǎng)學生運用所學知識進行邏輯推理和分析問題的能力。培養(yǎng)學生實驗歸納能力，分析和信息處理能力4.培養(yǎng)學生邏輯分和表達能力項目實踐（17min）為每組學生發(fā)放制作浮沉子的材料（小瓶、吸管、橡皮膜等），指導學生按照之前討論的初步方案開始制作浮沉子。在學生制作過程中，教師巡視各小組，觀察學生的制作情況，及時給予技術支持和指導，如幫助學生解決小瓶密封不嚴、吸管安裝不牢固等問題。當學生完成浮沉子的初步制作后，引導學生進行調試。提出問題：①如何通過調整橡皮膜或小瓶內的空氣量等方式，實現(xiàn)浮沉子在水中的懸浮狀態(tài)？②怎樣進一步控制浮沉子，使其能夠在水中自由地上浮和下沉？引導學生將浮沉子的工作原理與鹽水選種、潛水艇的工作原理進行類比，他們之間的相似之處。1.學生收到制作材料后，按照小組討論的方案，分工協(xié)作，開始認真制作浮沉子。在制作過程中，學生們充分發(fā)揮自己的動手能力和創(chuàng)造力，努力解決遇到的各種問題。2.完成初步制作后，學生們根據(jù)教師提出的問題，開始對浮沉子進行調試。3.成品展示，演示，原理解釋，鼓勵學生大膽嘗試，不斷調整浮沉子的結構和參數(shù)，觀察浮沉子的浮沉狀態(tài)變化。動手實踐，小組討論環(huán)節(jié)促進了學生之間的思想碰撞，培養(yǎng)了學生的合作學習能力和創(chuàng)新思維。教師的適時引導和點評幫助學生更好地理解和掌握物體上浮動態(tài)過程的本質，突破教學難點。大家通過親手制作浮沉子，不僅加深了對浮沉條件的理解，更將其與潛水艇工作原理建立了緊密聯(lián)系，展示中國“奮斗者號”,凸顯國家科技和建設成果，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)學生愛國熱情。課堂小結（2min）引導學生一同回顧本節(jié)課的核心要點。同學們歸納出了物體所受浮力F浮與重力G物的關系：認識到物理知識在實際應用中的價值。嘗試用今天所學去解釋更多生活中的浮沉實例九、板書設計采用知識樹的形式進行板書，使內容結構清晰明了。在黑板中央寫下“浮沉條件”作為主標題。從主標題延伸出三條分支：1.第一條分支為“靜態(tài)”，下方詳細列出“F浮>G物→上浮”“F浮=G物→懸浮/漂浮”“F浮<G物→下沉”。2.第二條分支為“動態(tài)”，記錄“ρ物>ρ液→下沉”“ρ物=ρ液→懸浮”“ρ物<ρ液→上浮/漂浮”，并在旁邊簡要畫出物體在不同狀態(tài)下的示意圖輔助理解，比如上浮物體部分露出水面，懸浮物體完全浸沒在液體中等。3.第三條分支為“應用”，列舉輪船（注明空心法增大浮力）、潛水艇（改變自身重力實現(xiàn)浮沉）、熱氣球（改變氣體密度），并在每個應用旁邊配上簡單的示意圖，如輪船的輪廓、潛