10.4 跨学科实践：制作微型密度计 教案设计 2025-2026学年人教版八年级下册物理

八年级下册物理10.4《跨学科实践：制作微型密度计》教案设计

第 1 课时：认识密度计原理与设计微型密度计

【教材分析】

本内容选自人教版八年级下册物理第十章浮力的跨学科实践（第 77-79 页），是浮力知识的综合应用载体。教材以 “测量小瓶消毒酒精密度” 为真实情境，从项目提出、项目分析到项目实施，层层递进，将浮力原理、密度计算与跨学科实践结合，既巩固阿基米德原理，又培养学生工程设计、动手实践的科学素养，是连接理论知识与生活应用的关键实践内容。

【学情分析】

八年级学生已掌握浮力产生原因、阿基米德原理及密度计算公式，具备基础的实验操作能力和动手制作兴趣。但学生对密度计的工作原理缺乏直观认知，对 “如何通过改变参数设计符合要求的密度计” 存在思维障碍，且团队协作、问题解决的实践能力需进一步培养，需通过具体情境引导和动手操作突破难点。

【素养目标】

1. 物理观念：理解密度计的工作原理，掌握物体漂浮时浮力与重力的关系，能结合阿基米德原理分析密度计刻度的原理。

2. 科学思维：能根据教材要求分析微型密度计的设计需求，通过估算、推理确定密度计的质量、标度杆直径等关键参数，培养科学推理与工程思维。

3. 科学探究：能参与微型密度计的设计讨论，学会从生活情境中提炼科学问题，初步掌握设计类实践问题的探究方法。

4. 科学态度与责任：体会物理知识在生活检测中的应用价值，培养严谨的科学态度和团队协作意识。

【教学重点】

密度计的工作原理（漂浮条件 + 阿基米德原理）；微型密度计的设计思路与关键参数确定（质量、标度杆直径）。

【教学难点】

结合酒精密度范围推导标度杆直径的计算逻辑；理解微型密度计结构设计（配重、浮子）与漂浮稳定性的关系。

【教具准备】

1. 多媒体课件（含教材图 10.4-1 至 10.4-6 动态演示视频、消毒酒精小瓶实物图、密度计工作原理动画）；

2. 教材原文节选（第 77-79 页打印件）；

3. 实验材料样品：塑料吸管、小泡沫塑料球、细铜丝、实心塑料杆、棉签签、圆圆珠笔芯等；

4. 直尺、计算器（供学生估算使用）。

【教学过程】（40 分钟）

一、情境导入，提出任务（5 分钟）

1. 教师活动：展示教材图 10.4-1 “测量酒精的密度” 图片，提问：“同学们，实验室常用的密度计体积较大，无法放入小瓶消毒酒精中测量密度，大家在生活中是否遇到过‘工具太大 / 太复杂，无法解决小场景问题’的情况？” 结合学生回答，引出本节课核心任务：“今天我们一起完成跨学科实践项目 —— 设计并初步制作微型密度计，解决小瓶酒精密度快速检测的难题。”

2. 学生活动：观察图片，结合生活经验分享自身经历，明确本节课的项目目标。

3. 设计意图：以教材中的真实情境为切入点，联系生活实际，激发学生的实践兴趣，明确项目任务，为后续学习奠定目标导向。

二、研读教材，分析项目（8 分钟）

1. 教师活动：引导学生阅读教材第 77 页 “项目提出” 和 “项目分析” 内容，提问：

（1）“制作微型密度计的核心需求是什么？”（能放入小瓶、判断酒精是否合格）

（2）“教材提到制作密度计要考虑两个关键因素，分别是什么？”（密度计质量、标度杆直径）

结合学生回答，梳理项目核心任务：①设计符合要求的微型密度计；②完成制作。同时强调本节课重点是完成设计环节，为后续制作铺垫。

2. 学生活动：分组阅读教材，圈画关键信息，小组内交流讨论，派代表回答问题，明确项目的核心要求与设计要点。

3. 设计意图：依托教材原文，培养学生提取信息、分析问题的能力，紧扣教材内容，避免脱离文本，同时明确本节课的教学重点方向。

三、精讲原理，突破重点（12 分钟）

1. 教师活动：

（1）播放密度计工作原理动画，结合阿基米德原理提问：“密度计漂浮在液体中时，浮力与重力的关系是什么？” 引导学生得出 “漂浮时$$F_浮=G$$” 的核心结论。

（2）结合教材图 10.4-2 “简易密度计”，分析：“密度计放入不同密度的液体中，排开液体的体积如何变化？” 结合$$F_浮=ρ_液gV_排$$，推导：液体密度越大，$$V_排$$越小，密度计浸入深度越浅，反之则越深，这是密度计刻度的原理。

（3）聚焦教材第 77-78 页 “项目分析” 中的设计要求，重点讲解：

① 质量估算：针对 100mL 小瓶酒精，分析 “为何微型密度计质量控制在 1g 左右”，结合$$G=mg$$和酒精体积与质量的关系，让学生理解质量控制的必要性，避免触碰瓶底或酒精溢出。

② 标度杆直径估算：结合教材中 “酒精密度范围$$0.86×10^3～0.88×10^3kg/m^3$$”，给出标度杆横截面积约$$0.07cm^2$$、直径约 3mm 的推导逻辑，强调$$V_排$$与标度杆直径的关系，以及 “A、B 间长度不少于 4mm” 的设计要求，确保刻度清晰可辨。

2. 学生活动：观看动画，跟随教师思路推导原理，分组进行标度杆直径的基础计算（利用$$S=πr^2$$），小组内交流计算结果，理解设计参数的科学依据。

3. 设计意图：紧扣教材中的原理分析和参数推导内容，通过动画、公式推导突破重点，让学生掌握密度计原理与设计的核心逻辑，落实物理观念素养。

四、分组设计，研讨方案（10 分钟）

1. 教师活动：布置设计任务，要求学生以 4 人小组为单位，结合教材第 78 页 “设计微型密度计的结构” 内容，完成以下任务：

（1）确定微型密度计的组成部分（浮子、标度杆、配重）；

（2）根据教材提供的材料（小泡沫塑料球、塑料吸管、实心塑料杆、细铜丝等），确定各部分的选材方案；

（3）标注浮子位置、配重添加方式及标度杆长度设计。

巡视指导，重点关注小组是否结合 “质量控制”“标度杆直径”“漂浮稳定性” 进行设计，对设计不合理的小组进行针对性引导：“如何通过配重让密度计竖直漂浮？”“标度杆直径如何匹配酒精密度范围的刻度需求？”

2. 学生活动：小组分工合作，结合教材中的设计参考图，讨论选材与结构方案，绘制简易设计草图，派代表初步展示设计思路，其他小组提出补充建议。

3. 设计意图：通过小组合作设计，落实科学探究与科学态度与责任素养，让学生深度