【新教材】教科版10.3 科学探究：浮力的大小 教学设计（表格式）

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10.3 科学探究：浮力的大小 教学设计
课题 10.3 科学探究：浮力的大小 单元 第十章 流体的力现象 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本课题是教科版八年级物理下册第十章第三节内容，主要围绕浮力大小的探究展开。教材先引导学生对浮力大小的影响因素进行猜想与假设，通过控制变量法设计并实施实验，得出浮力与物体浸在液体中的体积、液体密度等因素的关系。在此基础上，进一步探究浮力大小与排开液体重力的关系，引出阿基米德原理，并通过例题和练习加深学生对原理的理解和应用，将物理知识与实际生活紧密联系，如解释轮船能漂浮的原因等。
2022新课标要求 通过实验，认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理，能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。经历探究浮力大小跟哪些因素有关的实验过程，认识物体所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。知道阿基米德原理，并能用文字和公式进行表述。会用阿基米德原理进行浮力大小的计算。在此过程中促进学生建立完整的知识结构，提高综合运用知识的能力。
学习目标与核心素养 物理观念：1.认识物体所受浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关；2.理解阿基米德原理，知道其内容、表达式及适用范围，能运用阿基米德原理对浮力问题进行简单计算，并能解释生活中的相关现象。科学思维：1.在探究浮力大小影响因素和阿基米德原理的过程中，学会运用控制变量法进行实验设计和数据分析，培养逻辑思维和归纳总结能力；2.能根据实验现象和数据进行合理推理和论证，构建浮力相关的物理模型。科学探究：1.经历 “探究浮力大小与哪些因素有关” 和 “探究浮力大小与物体排开液体所受重力大小的关系” 的实验过程；2.能提出合理猜想，设计实验方案，选择实验器材，进行实验操作，收集和处理实验数据，得出实验结论，并能对实验过程和结果进行反思与评价。科学态度与责任：1.在实验探究中，培养严谨认真、实事求是的科学态度；感受物理知识在生活中的广泛应用；2.增强对物理学习的兴趣和对科学的探索精神，认识到物理科学对社会发展的重要作用。
学情分析 在八年级的物理课程中，学生们在接触本节课之前，已经对力的基本概念有了一定程度的了解。他们通过日常生活中的观察和体验，对浮力有了初步的感性认识，能够理解物体在液体中会受到浮力的作用。然而，对于浮力大小与哪些因素有关，以及如何计算浮力大小等问题，学生们还缺乏深入的理解和掌握。尽管学生们已经具备了一定的观察能力和能够进行简单的实验操作，但在实验设计、数据分析以及如何运用物理知识去解决实际问题等方面，学生们还需要进一步的培养和提高。
重点 1. 探究浮力大小与物体浸在液体中的体积、液体密度的关系。2. 理解阿基米德原理，掌握其内容、表达式，并能运用该原理进行浮力计算。
难点 1. 设计实验探究浮力大小与各个因素的关系，尤其是控制变量法的正确应用。2. 理解阿基米德原理中 “排开液体的重力” 的概念，以及在不同情境下运用阿基米德原理解决实际问题。
材料准备 弹簧测力计、铁块、铝块、铜块、水、酒精、盐水、溢水杯、小桶、乒乓球、橡皮泥、大烧杯等。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 播放山东舰、福建舰相关视频，提出问题：舰船总提到 “排水量”，它意味着什么？引导学生思考。 观看视频，思考问题，讨论并发表自己的观点。 激发学生的学习兴趣和探究欲望，引入新课。
讲授新课 1. 浮力大小与什么因素有关（1）展示生活中的现象，如加盐后鸡蛋漂浮、浸入水中体积越大越难按等，引导学生提出浮力大小可能与哪些因素有关的猜想。（2）介绍控制变量法，并引导学生根据猜想设计实验方案，分别探究浮力大小与物体浸在液体中的深度、体积、液体密度、物体密度的关系。（3）组织学生进行实验，巡视并指导学生正确操作实验器材，记录实验数据。（4）引导学生分析实验数据，得出实验结论：浮力大小与浸在液体中的深度以及物体的密度无关；浮力大小与浸在液体中的体积以及液体的密度有关，当液体的密度一定时，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大；当物体浸在液体中的体积一定时，液体的密度越大，浮力越大。2. 阿基米德原理（1）提出问题：浮力大小与排开液体的重力有什么关系？引导学生思考。（2）讲解如何测量浮力（F 浮 = G - F 拉）、如何使收集的水恰为排开的水以及怎样安排实验顺序最为合理，并强调若水未装满对测量 G 排的影响。（3）组织学生进行实验，探究 F 浮与 G 排的关系，记录实验数据。（4）引导学生分析实验数据，得出阿基米德原理：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力，即 F 浮 = G 排 = m 排 g=ρ 液 gV 排。（5）深入讲解阿基米德原理的适用范围、影响浮力大小的因素，以及 “浸没”“浸入” 等概念的区别。（6）结合浮力定义，推导与排开液体的体积和液体密度相关的浮力公式，分物体浸没和漂浮两种情况进行推导。3. 阿基米德原理的应用（1）讲解例题 1：计算橡皮泥浸没在水中和捏成小船漂浮在水面上时所受的浮力，引导学生理解 “空心” 办法增大浮力的原理，引出轮船的制造原理。（2）讲解例题 2：比较不同物体在不同液体中受到浮力的大小，引导学生运用 F 浮 =ρ 液 gV 排进行分析。（3）布置课堂练习，让学生完成相关题目，巩固所学知识。 观察生活现象，思考并提出浮力大小可能与浸入液体中的深度、体积、液体密度、物体密度等因素有关的猜想。学习控制变量法，小组讨论设计实验方案。分组进行实验，规范操作实验器材，认真记录实验数据。思考浮力大小与排开液体重力的关系。学习测量浮力、收集排开液体以及合理安排实验顺序的方法，理解实验注意事项。分组进行实验，探究 F 浮与 G 排的关系，记录实验数据。分析实验数据，理解并记住阿基米德原理。认真听讲，理解阿基米德原理的相关知识，区分 “浸没”“浸入” 等概念。认真听讲，学习例题 1 的解题思路和方法，理解 “空心” 增大浮力的原理以及轮船的制造原理。听讲例题 2，学会运用 F 浮 =ρ 液 gV 排比较浮力大小。 培养学生的观察能力和提出问题的能力。让学生掌握控制变量法这一重要的科学研究方法，提高实验设计能力。培养学生的实验操作能力和数据记录能力。激发学生的探究欲望。让学生掌握实验探究的方法和技巧，培养严谨的科学态度。培养学生的实验探究能力和数据处理能力。通过例题讲解，让学生学会运用阿基米德原理解决实际问题，理解物理知识在生活中的应用。
课堂练习 1.小刚在恒温游泳池中潜水时发现自己吐出的一个气泡在水中上升的过程中不断变大。关于该气泡在水中上升时的变化情况，下列说法正确的是（　　）A.密度不变，浮力变小 B.密度变小，浮力变大C.密度和浮力都变小 D.密度和浮力都变大2.如图，放在水平桌面上的溢水杯盛满水，用弹簧测力计挂一个实心铁块，示数为F1；将铁块缓慢浸没水中（未接触溢水杯），溢出的水流入小烧杯，弹簧测力计的示数为F2，下列判断正确的是（　　）A.水对溢水杯底部的压强p甲＜p乙 B.溢水杯对桌面的压力F甲＜F乙C.铁块受到的浮力F浮＝F2﹣F1 D.小烧杯中水的重力G＝F1﹣F23.将合金球和木球用细绳相连放入水中时，木球露出水面的体积为它自身体积的，如图所示，当把细绳剪断后，合金球沉底，木球露出水面的体积是它自身体积的，这时合金球受到池底对它的支持力为3N，若已知合金球和木球体积之比为1∶4，则（　　）A.合金球所受浮力为3NB.合金球的重力为3NC.合金球的密度为3×103kg/m3D.绳子剪断前后，两物体所受总浮力相差4N4.如图所示，完全相同的两个物体分别放在甲、乙两种不同液体中静止后，甲液体中物体沉底，乙液体中物体悬浮，两容器中液面相平，下列说法正确的是（　　）A.液体的密度：ρ甲>ρ乙B.物体排开液体的质量：m甲＜m乙C.物体受到的浮力：F甲=F乙D.液体对容器底的压强：p甲=p乙5.如图所示，两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中，两球最后均沉至杯底。已知甲、乙两球排开液体受到的重力相等，则下列说法正确的是（　　）A.甲所受浮力更大B.乙所受浮力更大C.不知道液体密度，无法比较浮力大小D.甲所在的容器中的液体密度小于乙所在的容器中的液体密度6.一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛有足量水的烧杯上方离水面一定高度处缓慢下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中，图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像，下列说法正确的是（　　）。A.圆柱体受到的最大浮力是4NB.圆柱体的密度是2.5×103kg/m3C.当圆柱体刚好浸没时，下表面受到水的压强增加为700PaD.当圆柱体刚好浸没时，烧杯对桌面的压力增加了8N
课堂小结 引导学生回顾本节课所学内容，包括浮力大小的影响因素、阿基米德原理的内容、表达式、适用范围以及阿基米德原理的应用等，帮助学生构建知识框架。
板书 10.3 科学探究：浮力的大小1. 浮力大小与什么因素有关（1）猜想：深度、体积、液体密度、物体密度（2）实验方法：控制变量法（3）实验结论：与深度、物体密度无关；与体积、液体密度有关2. 阿基米德原理（1）内容：F 浮 = G 排（2）表达式：F 浮 = G 排 = m 排 g=ρ 液 gV 排（3）理解：影响因素、适用性、浸没与浸入3. 阿基米德原理的应用（1）计算浮力（2）比较浮力大小
课外拓展/课外阅读内容 我们强烈建议学生们阅读关于阿基米德发现浮力原理的精彩故事，这不仅能够帮助他们了解科学探究的历史背景，而且还能深入领会到科学精神的真谛；同时，我们鼓励学生们积极查阅各种资料，探索并发现生活中应用阿基米德原理的众多实例，例如，潜水艇是如何利用这一原理来实现其独特的工作机制的。完成这些研究后，我们期待学生们能够在班级内进行分享，通过这种方式，他们不仅能够锻炼自己的表达能力，还能增进同学之间的相互了解和知识交流。
特色资源分析和技术手段说明 通过运用多媒体课件，我们可以向学生展示一系列的实验视频、图片以及其他相关的资料，这样有助于学生更加直观地理解实验的具体过程以及背后的物理现象；在进行实验探究的过程中，我们还可以借助弹簧测力计等实验器材进行生动的演示，让学生能够更加清晰地观察到实验数据是如何随着实验条件的变化而变化的。
教学反思 在进行教学活动的过程中，教师应当特别注重引导学生进行自主的探索和深入的思考。这不仅能够激发学生的学习热情，还能培养他们的独立学习能力。教师应鼓励学生积极参与到实验操作和课堂讨论中，通过亲身体验和交流互动，来加深对知识的理解和掌握。对于那些学生普遍感到困难的内容，比如实验操作的技巧和阿基米德原理的深入理解，教师需要加强指导和详细讲解，确保每一位学生都能够真正掌握这些关键知识点。此外，通过课堂练习和课后作业，教师可以及时掌握学生的学习进度和存在的问题，进而为有需要的学生提供个别辅导和针对性的强化训练，从而有效提升整体的教学效果。与此同时，为了进一步提高学生的学习兴趣和实践能力，教师在未来的教学设计中可以考虑增加更多与日常生活紧密相关的实例和趣味性的实验活动。这样不仅能够使学生在轻松愉快的氛围中学习物理知识，还能培养他们运用所学知识解决现实问题的能力，为他们将来的学习和生活打下坚实的基础。
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