10.4 跨学科实践——制作微型密度计 教学设计 2024-2025学年人教版物理八年级下册

跨学科实践——制作微型密度计教学设计 一、新课标要求 在初中物理新教材（2024人教版）中，项目化的方式被广泛应用于跨学科实践，以便于物理老师在课堂上更好地落实教学目标。物理学科在跨学科实践中占据了核心地位，因为“没有物理的活动是空洞的，没有活动的物理是呆板的”。这种教学理念强调综合实践活动的重要性，主张通过实际操作和实验来学习物理知识，从而实现从教结论向教思维的转变。 在实际操作中，教师可以设计一系列项目化的学习任务，让学生在做中学、用中学、创中学。这种教学方法强调“做”背后的思维，鼓励学生在实践中思考和探索，培养他们的批判性思维和创新能力。通过项目化学习，学生不仅能掌握物理知识，还能学会如何将这些知识应用到实际生活中，解决实际问题。这种从教结论向教思维的转变，是现代教育改革的重要方向，旨在培养具有综合素养和创新能力的新时代人才。 二、教材分析 本章是前三章“力”“运动和力”“压强”内容的延伸。通过学习第七章，学生知道了力有大小、方向和作用点，知道怎样用力的示意图描述力，这些都为学生正确认识浮力和描述浮力奠定了基础。第八章，学生学习了二力平衡的状态和条件，本章中物体的浮沉条件就是二力平衡条件的具体应用之一。第九章，由固体的压强逐步过渡到液体的压强，最后延伸到流体的压强，这些内容为学生认识浮力，领悟物体在液体和气体中都将受到浮力的作用等奠定了基础。 三、学情分析 浮力是学生比较熟悉的一种力，也是初中物理重点内容之一。学生在小学的科学课和日常的生活经验中对浮力已经有了一些前概念，但是学生根据生活现象得到的一些结论有些是片面的，甚至有些是错误的。八年级学生虽然已经具有一定的思维能力，但是思维的深度和广度还不够，思考问题往往不够全面。这章是对前面所学的压力、液体压强、二力的平衡等知识的综合应用，难度大。针对每个学生的个体差异不同，在教学过程中必须面向全体学生，满足每个学生发展的需求，因材施教，重视物理概念的建构过程，促进学生对抽象概念的理解。教师通过实验探究帮助学生学习和运用知识，引导学生在问题解决中提升操作技能与探究能力，发展核心素养。 四、教学目标分析 1、通过简易密度计的设计和制作，让学生应用二力平衡和浮力等知识进行技术设计，学习技术设计的思想和方法。2、通过简易密度计的设计、制作，培养学生敢于动手、乐于创新、发现问题、解决问题的能力，同时体验创造和成功的快乐。3、通过交流和展示，提高语言表达和自我评价及相互评价的能力。 教学重点：能应用二力平衡和浮力等知识设计、制作简易的密度计。 教学难点：在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。 五、教学过程 一、创设情境，引入新课 我们发现鸡蛋在浓盐水中能漂浮，而且盐水的密度越大鸡蛋漂浮时排开液体的体积越小。由此我们可以推测，对于同一物体来说，它漂浮时排开液体的体积是由液体的密度决定的。因此，人们制成了利用物体的漂浮条件来测量液体密度的仪器——密度计。同学们，你们是否有亲手制作一只密度计的愿望呢？在制作之前先小组学习它的原理，然后推荐一位同学汇报你们的学习成果。 二、密度计的原理 选择一根饮料吸管，在其下端加适当的配重，并将这一端封闭起来，使其能竖直漂浮在液体中，如图10-39所示，设吸管的横截面积是S，测出吸管浸入水中的深度H，根据漂浮条件有G=F浮，而阿基米德原理：F浮=ρgV=ρgsH，所以有G=ρ水gsH，同理吸管在其他液体中也有G=ρ液gsh，由以上两式得 。根据这个式子的数量关系可对简易密度计进行标度。 结构设计 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周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（如下图)，配重位于最下方，浮子位于上方。 三、进行实验 1.实验目的 自制简易密度计，比较不同液体的密度大小。 2.器材准备 塑料吸管（粗和细各若干）、已经涂过蜡的筷子、细铜丝、橡皮泥或轻黏土、白色纸条和记号笔、量筒、不同密度的液体（如：芒果汁、牛奶、可乐、矿泉水、酒精等） 3.材料选取 浮子 可以用橡皮泥或轻黏土作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作浮子。 标度杆 可选用粗的或者细的塑料吸管，也可以用已经涂过蜡的筷子，它们都可以用来做标度杆。 配重 可以在筷子下端缠上若干圈细铜丝，或者在空心的塑料吸管下端插入一段弯折好的铜丝作为配重。改变铜丝的长度和弯折圈数就可以调节配重。 4.制作过程 （1）加入配重：为了使吸管能够竖直地漂浮在水中，需要在吸管中装入配重，如插入已经弯折好的细铜丝，使吸管能够竖直地漂浮在水中。 （2）封闭吸管：使用橡皮泥或轻黏土将吸管的下端封闭起来，这样避免液体进入吸管就可以漂浮在水面上。 （3）测量水的密度：将装入配重的吸管放入装水的量筒中，待其静止时，用刻度尺量出吸管在水中的深度，取出吸管并用记号笔标在吸管或纸条上，其对应的位置即为水的密度，可记下该刻度为1 克每立方厘米。 （4）测量其他液体密度：通过计算，可以得到吸管密度计在其他液体中的深度，并在吸管或纸条上标出对应的刻度线，即为该液体相应的密度值。用类似的方法多测几种液体的密度，完善标度杆上的相应刻度值，可最终制作得到一个简易的密度计，其刻度分布是不均匀的，即上小下大，上疏下密。 通过上述步骤，就可以制作出一个简易的吸管橡皮泥密度计，可用于初步测量液体的密度并比较不同液体密度的大小关系。 四、交流展示 请小组推选人员到讲台上来展示你们的作品，并描述你们在制作的过程中遇到的困难和解决的办法。 1.老师准备了若干瓶密度不同的酒精，请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。你的测量结果与老师公布的结论相同吗？ 2.如果你的测量结果与老师公布的结论不同，请分析产生误差的原因。 3.如果你的测量结果与老师公布的结论相同，说说你的体会。 五、课堂练习 小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计． （1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口．塞入金属丝的目的是使吸管能______在液体中． （2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h．用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液______ρ水（=/＞/＜），h与ρ水、ρ液，及H的关系式是h=______． （3）小明根据图（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）．结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的______（上/下）方，相邻刻线的间距______（均匀/不均匀）． （4）为检验刻度误差，小明取来食油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量．但操作时却出现子图（c）所示的情形，这让他很扫兴．难道实验就此终止了吗，根据经验或思考，在不更换食油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：________________． 答案为：（1）垂直漂浮；（2）＞； （3）下；不均匀；（4）再向容器中加油或者将容器换成直径细些的． 六、教学反思 初中阶段是人生成长的重要时期，这一时期的学生具有很强的探索自然的好奇心和求知欲，这一阶段也是学生心理发展，树立正确人生观，培养必备品格的关键时期。跨学科实践教学中要依据核心素养内涵及学生身心发展特点，通过观察、操作、体验等方式，让学生经历丰富的实践活动，使其在活动中获得成就感，提升自尊水平。此外，通过本次实验引导学生发现问题，并不断改良其制作的密度计，更好的掌握密度计的原理，在测量中提升了解决实际问题的能力，又凸显了生活与物理的联系，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会，并服务社会”的课程理念。 学科网（北京）股份有限公司 $$