探究影响浮力大小的因素 实验教学说课文稿 ---2023-2024学年教科版物理八年级下学期

《探究影响浮力大小的因素》 实验教学说课文稿 一、使用教材 教科版初中物理八年级下册，第十章第3节《科学探究：浮力的大小》第一课时，探究影响浮力大小的因素是初中浮力知识的重要内容之一，既是对浮力的进一步探究和了解，也为后面阿基米德原理的探究打下基础。课标要求为，探究并了解浮力大小与哪些因素有关。 二、学情分析 知识基础 八年级学生在生活中对浮力已经有一定体验，通过前面的学习，知道浮力的产生原因，掌握利用称重法测量浮力大小；在信息技术课上已学习了电子表格和图表的制作和使用。 能力基础 学生已经具备一定的科学探究能力，能够在教师引导下制定实验方案，并进行实验探究；初步掌握利用图像分析处理数据的能力。 三、实验器材 演示实验“杯水举缸”：水槽、烧杯、集气瓶、水； 小组活动感知浮力大小：水槽、水、鸡蛋、盐、空塑料瓶、木块、铁块； 探究影响浮力大小的因素：自制探究影响浮力大小因素实验仪（水槽、电机、竖直滑轨、圆柱体物块串、力传感器），力传感器电脑软件，实验用液体（柴油、食用油、水、淡盐水、浓盐水）。 四、实验创新要点 1.利用力传感器代替弹簧测力计，示数更加直观，测量结果更精确；圆柱体物块串进行实验，便于探究浮力大小与浸入液体体积的关系；利用电机使物体缓慢下降，从而改变物体浸入液体中的体积，操作更便捷。 2.融合信息化手段，将测量数据绘制为图像，便于得出规律，提高实验效率；将定性探究变为定量探究，让学生学习通过分析数据得出结论，加强探究实验的严谨性和科学性。 3.在探究浮力大小与液体密度关系时，用常见的燃点较高的柴油代替燃点较低的酒精等进行实验，实验材料易取得，实验过程更安全。 4.融合跨学科实践活动，针对实验装置存在的不足，学生参与实验器材的改进与制作。 五、实验原理及实验设计思路 （一）实验原理 1.探究浮力大小与浸在液体中体积的关系 力传感器测量物体的重力，利用电机改变浸入水的圆柱体个数，每一个圆柱体体积为20cm³，从而改变物块浸入水中的体积，读出力传感器示数，利用称重法计算浮力，利用excel电子表格对数据进行处理分析，归纳得出结论。 2.探究浮力大小与液体密度的关系 利用电机将物块浸没在柴油、食用油、水、淡盐水、浓盐水中，在浸入液体体积相同情况下，利用称重法测量物块在不同密度液体中受到的浮力，利用excel电子表格对数据进行处理分析，归纳得出结论。 （二）实验设计思路 通过创设情境，学生明确所研究的问题，在实际体验和生活经验的基础上做出猜想，教师进行合理引导，制定初步的实验方案，完成初步探究，得到定性结论。在初步探究过程中发现存在的问题，在问题的引导下对实验方案、实验数据处理、实验器材等进行创新改进。利用改进后的实验对问题进行深入探究，归纳得到定量关系。 六、实验教学目标 物理观念：通过实验探究，了解影响浮力大小的因素；能解释影响浮力大小因素的相关现象，解决相关问题。 科学思维：通过探究影响浮力大小的因素，训练科学推理与论证能力；通过对实验的改进，培养质疑、创新意识与能力。 科学探究：经历实验探究影响浮力大小的因素的过程，训练提出问题、合作猜想的意识与能力，设计、完成实验并收集证据、基于证据作出解释的意识与能力，协同合作、交流研讨的习惯与能力。 科学态度与责任：通过实验探究影响浮力大小的因素，认识影响浮力大小因素的本质，为探究阿基米德原理奠定基础，培养实事求是的科学态度。 七、实验教学内容（教学基本环节如图1） 图1 （一）创设情境，激趣导入 以视频和“杯水举缸”为导入，激发学生学习兴趣，形成认知冲突，引发学生思考，聚焦探究问题。 （二）小组体验，做出猜想 通过感知浮力大小的小组活动，学生对探究的问题进行合理猜想，教师演示，对猜想进行规范引导，使探究活动更具有效性。 （三）小组合作，初步探究 在猜想的基础上完成教材中的初步探究活动，得出定性结论，同时提出在探究过程中出现的问题，进行交流讨论。 （四）问题引导，创新改进 通过对探究过程中学生提出的生成性问题，对实验进行改进，创新实验方法，优化实验方案，使实验结果更加科学严谨，实验结论更加可靠，培养学生的质疑创新意识，发展学生的创新能力。 （五）深入探究，归纳总结 小组合作完成探究活动，运用信息化手段处理实验数据，分析归纳得出结论，发展学生科学探究能力。 （六）知识运用，解决问题 运用所学知识解释生活现象，解决实际问题，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。 八、实验教学过程 （一）情境创设，激趣导入 1.播放视频 辽宁号航母，奋斗者号深潜器。 2.演示实验：“杯水举缸” 如图2及图3，将同一玻璃瓶放在水槽和烧杯中，加入相同且质量小于玻璃瓶质量的水，观察现象。 图2 图3 （二）小组体验，感知浮力大小 1.如图4，把空饮料瓶用手按入水中，饮料瓶浸入水中越深，手的感觉有什么变化？ 图4 3.如图5，把体积相同的木块与铁块放入水中，有什么发现？ 图5 2.如图6，将鸡蛋放入装有盐水的烧杯，有什么发现？向烧杯中加入清水，有什么现象？ 图6 （三）实验探究：影响浮力大小的因素 1.提出问题 浮力大小与哪些因素有关？ 2.猜想与假设 结合小组活动及生活经验，猜想浮力大小可能与物体浸在液体中的深度、物体浸在液体中的体积、液体的密度、物体的密度等有关。 通过演示探究，对学生作出的猜想进行正确的引导，从而提升探究活动的针对性和有效性。实验器材：带刻度线的长方体金属块（如图7所示，其横向和纵向各有一条中位线）、磁吸挂钩、力传感器、水槽和适量水。 图7 实验现象如图8. 图8 分析实验现象，在浸入深度不同情况下，物体所受浮力相同。引导合理猜想，物体所受浮力大小可能与物体浸在液体中的体积有关。 3.小组合作，初步探究 根据教材中提供的方案，小组合作完成初步探究，得到定性结论（如图9）。 图9 4.问题引导，创新改进 学生通过初步探究，交流讨论实验中出现的问题。 （1）实验中发现，在将相同物块浸没在清水和盐水中后，测得浮力大小相差较小，甚至部分小组测量值相等，分析原因可能是弹簧测力计精确程度不够，误差较大导致。为此提出改进意见，学校建设有数字化实验室，可以用力传感器代替弹簧测力计，提升测量的精确程度，便于实验结论的得出。（如图10） 图10 （2）利用力传感器测量过程中发现，由于力传感器较为灵敏，手持测量会导致示数产生偏差，示数不稳定。为此学生提出可以将力传感器悬挂在铁架台，但实践后发现存在操作不便的情况，进一步讨论后，选择用电机带动力传感器上升和下降，方便操作，后续为进一步提升稳定程度，增加了竖直滑轨。（如图11） 图11 （3）学生通过讨论还认为，实验中将铁块、铝块、大铁块分别浸没在清水和浓盐水中，收集数据较少，不能客观反映物理规律，为此学生提出可以将物块画上刻度线，改变浸入液体的体积，测量多组数据，经过实践发现，保证液面处于刻度线出较为困难。受钩码的启发，学生提出可以将物块串联，只需要改变浸入液体中的物块个数，即改变了浸入液体的体积。（如图12） 图12 （4）针对探究浮力大小与液体密度关系，选择多种密度不同的液体完成实验。实验前利用密度计测得密度。（如图13） 图13 在对实验器材的改进过程中，充分挖掘这一重要的跨学科实践活动教学资源，学生参与实验装置的设计、选材、制作过程。像工程师一样去创造，进一步发展学生的核心素养。 改进后的实验装置（如图14） 利用减速电机使物体缓慢下降，从而改变物体浸入液体中的体积，操作更便捷，力传感器固定在竖直滑轨上，让装置下降过程更平稳，力传感器的测量结果更准确。改进后的实验装置具有结构简单、操作方便、测量精确的特点，易于推广，可分组可演示。 图14 5.学科融合，设计表格 引导学生结合信息技术学科知识，绘制excel电子图标，便于实验数据的处理与分析，提升实验效率，培养学生运用多学科知识解决问题的能力。（如图15） 图15 5.深入探究，归纳总结 根据制定的实验方案，利用改进的实验装置进行实验探究，采用信息技术手段，收集并处理实验数据，归纳分析数据，得出实验结论。 （1）探究活动一 浮力大小与物体浸在液体中体积的关系 实验数据如图16. 图16 实验结论：物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。液体密度一定时，物体所受浮力大小与浸在液体中的体积成正比。 运用数字化手段，直观呈现物体匀速浸入液体过程中拉力随时间变化图像(如图17)，整体构建浮力大小与浸在液体中体积的关系。学生还发现，浸没后，浮力大小与浸入液体中的深度无关。培养学生图像分析的思维能力。 图17 （2）探究活动二 浮力大小与液体密度的关系 在探究浮力大小与液体密度关系时，往往采用酒精、汽油等密度与水相差较大的液体，实验现象虽然更加明显，但安全性不足。为此，在进行本实验时，采用燃点较高的柴油和食用油等进行实验，因为力传感器的精确程度较高，能够在密度差相对较小的情况下测量出不同的浮力值，在保证实验顺利进行的前提下，大幅提升了实验的安全性。 实验数据如图18. 图18 实验结论：物体所受浮力的大小与液体的密度有关。浸在液体中体积一定时，物体所受浮力大小与液体的密度成正比。 6.交流讨论，拓展探究 针对学生提出的其他猜想，继续设计实验进行探究。引导学生分析浮力大小可能与物体排开的液体重力有关，为后续探究阿基米德原理奠定基础，同样可以利用此装置完成探究，体现同一装置多种用途。 （四）应用知识，解决问题 介绍防溺水救生手环（如图19），引导学生对其工作原理进行分析，培养运用知识解决问题的能力，体会物理与生活的重要联系，培养安全意识。体现“从生活走向物体，从物理走向社会”的课程理念。 图19 九、实验效果评价 （一）实验效果 1.经历完整的探究活动，自主设计实验，学生的科学探究能力得到培养； 2.结合信息化手段，创新改进实验装置，发展学生的实践动手能力和质疑创新能力； 3.定性探究变为定量探究，学生系统建构影响浮力大小的因素，突破重难点。 （二）实验误差分析与改进措施 1.实验误差分析 圆柱体连接杆对浸入液体体积有一定影响；物块浸入不同液体时存在残留。 2.实验改进措施 更换更细的连接杆；物块表面喷涂疏水涂层，方便残留液体的清理。 ( — 1 — ) 学科网（北京）股份有限公司 $$