10.5 跨学科实践：潜艇 教学设计-2024-2025学年物理八年级下册教科版

《跨学科实践：潜艇》教学设计 一、教学目标 【物理观念】能在潜艇实践活动中综合认识二力平衡、阿基米德原理和物体 沉浮条件等知识；能用物理学及材料科学、仿生学等多领域知识探索潜艇中的工 程与技术问题，初步具有运用跨学科知识解决简单问题的能力。 【科学思维】能在潜艇模型制作中尝试探究影响潜艇性能的主要因素；能对 控制潜艇的沉浮方式进行推理，并获得结论；能在潜艇模型制作的比赛中，基于 证据说明潜艇的设计思路和模型制作的合理性；能在潜艇模型的思路构想、图纸 设计和实际制作中独立思考，提出自己的见解。 【科学探究】能基于控制鸡蛋的沉浮提出如何控制潜艇沉浮的科学探究问题； 能设计简单的潜艇模型制作方案，能通过查阅资料的方式收集信息；能对潜艇的 设计思路、图纸设计和模型制作等实施过程及结果进行解释； 能与他人共同实施 方案，交流潜艇模型制作中存在的问题和需要改进的地方，并依据评价表对实践 活动进行评价，完成比赛任务。 【科学态度与责任】了解中国潜艇在海洋科学研究等领域的应用和黄旭华的 相关事迹，体会物理学对工程技术和社会发展的促进作用；经历潜艇的设计与制 作过程，培养乐于思考与实践、勇于探索、敢于创新的科学态度； 关心中国潜艇 的科技发展成就，为中华民族的科技成就感到自豪，增强科技强国的责任感和使 命感。 二、教学重难点 （一）教学重点 利用沉浮条件解释潜艇的原理。 （二）教学难点 实践完成可控制沉浮的潜艇模型。 三、教学过程 （一）新课引入 播放我国核潜艇的相关视频。 师生共同观看后，提出问题：核潜艇的威力如此强大！从物理学角度上说， 潜艇是利用什么原理控制沉浮的呢？你想不想制作一个简单的潜艇呢？ 学生观看与倾听的同时，进入老师创设的情境，融入课堂。 设计意图： 让学生感受祖国国防科技的发达，增强民族自信。 （二）新课教学 问题一：潜艇的沉浮 1．演示实验 教师演示潜艇模型的沉浮情况。 教师边演示边介绍悬浮、下沉、上浮、漂浮。 学生观察并认识潜艇的几种浮沉状态，结合教科书的图片思考潜艇是如何实 现沉与浮的。 2．讨论交流 师：控制潜艇的沉浮与上一节控制鸡蛋的沉浮采取的方式有什么不同？ 学生讨论交流并进行对比分析。 3．理解潜艇的浮沉原理 潜艇在水面时，如果重力大于浮力，则艇体会自动下沉，浸没在水中的体积 增大，浮力增大，达到新的平衡状态；反之，如果重力小于浮力，则艇体会自动 上浮，浮力减小，同样可达到新的平衡状态。所以， 水面的潜艇在一定范围内具 有自动调整平衡状态的能力。 潜艇在水下，如果受到的重力或浮力有变化，将会破坏它的平衡状态，从而 引起潜艇的下沉或者上浮，即水下的潜艇不具备自行调整平衡的能力。当潜艇潜 入深水时，由于不同区域海水密度差异，浮力也会不同。此时， 必须精确地调整 潜艇水舱中水的多少，改变潜艇整体所受的重力，使之与浮力相等，才能达到新 的平衡，从而保持悬浮状态。 总结：精确控制潜艇重力，是潜艇正常工作的关键。 问题二：了解我国的军用潜艇 军用潜艇是国家海军的战略性武器。潜艇空间分为人员与设备舱和水舱。工 程师通过调节水舱内水的多少控制潜艇沉浮，依靠电力驱动马达推动螺旋桨前进， 利用声呐、潜望镜、雷达等设备充当潜艇的“耳朵”和“眼睛”，还设置了导弹、 鱼雷等武器系统。潜艇的设计与制造以物理学原理为基础， 结合机械动力、电子 技术、材料科学、仿生学等多个领域的知识，是十分复杂的工程技术。 我国潜艇的发展史是一部奋斗史、创新史。 观看视频并了解我国工程院院士、共和国勋章获得者、国家最高科学技术奖 获得者黄旭华的事迹。 设计意图： 进一步使学生感知我国国防科技的强大，增强民族自豪感。 问题三：制作潜艇 通过刚才的学习，同学们已经知道了一些潜艇的相关知识。 你想不想制作一个潜艇呢？怎样制作一个简单的潜艇？需要哪些器材？ 学生思考并逐一作答。 1．制作潜艇 要求：（1）人员与设备舱和水舱各自独立；（2）人员与设备舱大于水舱。 学生四人一组，每组配备带盖的大小饮料瓶、配重物、注射器、塑料管、胶 枪（包括热熔胶）、剪刀、透明胶等。 2．执行比赛任务 要求：（1）完成从水面下潜到指定位置悬浮；（2）完成从水下上浮到指定位 置。 3. 展示、交流与评价 （1）各小组介绍本组潜艇的设计思路，展示设计图纸和制作的潜艇，交流存 在的问题和需要改进的地方。 （2）设计本组的评价表，对实践活动进行评价。 （3）小组相互打分，评出优秀的潜艇。 （4）教师给各组作品打分，评出一、二、三等奖，并颁发奖状。 （三）课堂小结 1. 潜艇的沉与浮 在深水区，精确地调整潜艇水舱中水的多少，改变潜艇整体所受的重力， 使之与浮力相等。 2. 军用潜艇 军用潜艇是国家海军的战略性武器。 学科网（北京）股份有限公司 $$