第十章第3节《科学探究：浮力的大小》 教学设计-2024-2025学年教科版初中物理八年级下册

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》 教学设计 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。 二、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：水槽、减速电机、竖直滑轨、圆柱体空心物块、圆柱体物块串、力传感器、力传感器电脑软件、实验用液体（水、浓鸡精水、浓味精水、浓盐水、浓糖水）。 三、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；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； 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.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；圆柱体空心物块进行实验，通过增加钩码改变物块总质量和平均密度，便于探究浮力大小与物体密度、物体质量的关系； 4.用常见的糖水等进行探究浮力大小与液体密度关系，实验材料更易取得，且实验过程更安全； 四、实验原理/实验设计思路 （一）实验原理 称重法测浮力：把物体称重，用弹簧测力计读数，再把物体放入液体中读数， 两数之差就是浮力大小。即F浮= G物﹣F拉。 （二）实验设计思路（如图1） 图1 1.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。 2.小组活动，体验感知 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，使探究活动更具针对性。 3.问题引导，设计实验 在问题引导下明确实验方法，小组讨论制定实验方案明确实验步骤，自主设计实验数据记录表格，培养学生的实验设计能力。 4.生成创新，改进实验 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。 5.实验探究，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。 6.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。 五、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。 六、实验教学内容 1.演示实验：“杯水举缸” 将玻璃瓶放入烧杯中，在烧杯中注入质量比玻璃瓶小的水，玻璃瓶被“举起”。 2.小组活动：体验浮力大小 （1）将空塑料瓶慢慢按入水中，感受塑料瓶对手施加力的变化情况。 （2）将鸡蛋放入装有水的烧杯，观察到鸡蛋沉底，在水中加入食盐，观察到鸡蛋逐渐上浮，直至漂浮。 （3）将木块和铁块分别放入水中，观察他们在水中的状态。 3.探究活动：影响浮力大小的因素 （1）小组活动，提出问题、作出猜想； （2）问题引导，设计实验、制定实验方案； （3）质疑创新，启发思考、改进实验； （4）进行实验，收集证据； ①探究浮力大小与浸在液体中体积的关系； ②探究浮力大小与液体密度的关系。 （5）分析实验数据，解释交流，得出结论； （6）拓展延伸，继续探究。 4.物理与生活 播放视频，介绍防溺水救生手环（如图2），引导学生对其工作原理进行分析。 图2 七、实验教学过程 （一）情境创设，新课导入 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3及图4，将同一玻璃瓶放在水槽和烧杯中，加入相同质量的水，观察现象。 图3 图4 （二）小组体验，感知浮力大小 1.如图5，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5 2.如图6，把同一个鸡蛋分别放入水和盐水中，有什么发现？ 图6 3.如图7，把体积相同的木块与铁块放入水中，有什么发现？ 图7 （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8所示，其横向和纵向各有一条中位线）、细线、弹簧测力计、烧杯和适量水。 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.设计实验，制定计划 通过问题引导，学生小组合作讨论完成实验方案的制定，并设计实验数据记录表格，重视学生实验设计能力的培养。实验中要控制哪些量不变，改变什么量？测量什么量？实验中要记录哪些数据？如何设计实验记录表格？实验中需要哪些器材？数据记录表格见表1-2. 表1 探究浮力大小与物体浸在液体中体积的关系 表2 探究浮力大小与液体密度的关系 4.生成创新，改进实验 教材中的实验方案是将铁块、铝块、大铁块分别浸没在清水和浓盐水中，测量其所受的浮力，实验操作相对简单，能够初步得出实验结论。但是实验中缺少对未浸没时的浮力大小探究，不具普遍性，实验收集的数据较少，得出结论不够严谨科学。也没有拓展对其他可能的影响因素进行探究，实验内容不够全面。分析原实验装置的不足，通过讨论交流，学生提出改进意见，在教师引导下查阅资料，对实验装置进行改进，将立方体更换圆柱体物块串或钩码串，可以更方便地探究浮力大小与浸在液体中体积的关系。在学生的实际操作中发现，难以让弹簧测力计示数稳定，并且弹簧测力计在探究与液体密度关系时，由于精确程度不够导致示数差别不大，实验现象不明显。从而对实验装置进一步改进，将弹簧测力计更换为力传感器，测量结果更加精确，将用手提弹簧测力计改进为用减速电机带动物块下降，改变浸入液体中的体积，并且力传感器固定在竖直滑轨上，使整个下降过程更平稳，力传感器示数更加稳定。在后续的拓展探究中，实验物体采用空心圆柱体块，可以通过增减钩码改变其质量和平均密度，从而可以进一步探究浮力大小与这两个因素是否有关。实验装置如图9. 图9 5.实验探究，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10. 图10 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。 （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，引导学生利用生活中常见的厨房用品调配实验液体，即鸡精、味精、盐、白砂糖，利用密度计测量配置的溶液密度，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11. 图11 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。提出物体进入液体的体积即物体排开液体的体积，浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关，引导猜想浮力大小与排开液体重力之间的关系，为进一步验证阿基米德原理奠定基础。 八、实验效果评价 1.经历完整的探究活动过程，学生的科学探究能力得到了培养； 2.结合信息化手段，创新改进实验装置，发展学生的创新能力； 3.定性探究变为定量探究，实验结论更具普遍性，体现探究实验科学严谨。 学科网（北京）股份有限公司 $$