5.3物理《密度》教学设计
学科 物理 年级 八年级 课型 新授课 设计者 李汉松
课题 5.3《密度》 课时 1
课标要求 《义务教育物理课程标准（2022 年版）》强调 “从生活走向物理，从物理走向社会” 的教学理念，着重培养学生科学思维与探究实践能力。本教学设计紧扣课标要求，以 AI 技术为支撑，通过模拟实验、数据分析等方式，引导学生理解密度概念，掌握科学研究方法，提升综合素养，践行课标的核心育人目标。
教材分析 现行初中物理新教材注重实践性与综合性，但密度章节存在概念抽象、实验操作要求高的特点。传统教学中，学生对密度作为物质特性的理解困难，实验因器材精度不足导致误差较大。为此，本设计借助 AI 技术优化教学，通过虚拟实验与数据可视化，将抽象概念具象化，降低实验操作难度，弥补教材在实践教学中的局限性。
学情分析 通过 AI 学情诊断发现，学生普遍存在质量与密度概念混淆、对物质特性缺乏直观认知的问题。基于此，教学中利用 AI 进行分层资源推送与个性化辅导。课前为基础薄弱学生提供动画微课，为能力较强学生推送前沿案例；课中借助 AI 实时反馈与针对性指导辅助学习；课后通过分层作业和智能错题本巩固提升，精准满足不同层次学生的学习需求 。
核心素养目标 物理观念：学生能理解密度的物理意义，掌握密度公式及其变形应用，建立“物质特性”的科学认知。2. 科学思维：通过AI模拟实验与数据分析，培养逻辑推理、模型建构能力，能运用控制变量法解决实际问题。3. 探究实践：借助AI虚拟实验平台，完成固体、液体密度测量，提升实验设计与操作能力。4. 科学态度与责任：体会物理与生活的联系，增强节约资源、合理利用材料的社会责任感。
教学重点 1.理解密度是物质的特性2.掌握密度测量的实验原理与方法。
教学难点 1.通过数据分析揭示密度的不变性2.利用AI技术解决实验误差
教学方法 1.问题导向法2.AI虚拟实验法3.数据可视化分析法
教学过程（教学环节可结合学科特点自行设置）
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
（一）课前准备 1. AI学情诊断：教师通过智慧课堂平台发布前测题，如“相同体积的铁和棉花，哪个质量大？质量相同的不同物质，体积一定相同吗？”AI系统自动分析学生答题情况，生成认知薄弱点报告，发现多数学生混淆质量与密度概念，对物质特性缺乏直观认知。2. 个性化预习资源推送：根据诊断结果，AI为学生推送分层预习内容。基础薄弱学生接收动画微课《物质的奥秘：质量与体积的关系》；能力较强学生获得科学家探究密度的历史故事及前沿材料密度应用案例，如航空航天材料的选择。 获得个性化预习资源
（二）课堂教学 1. 情境导入（5分钟）播放AI生成的趣味视频：“侦探故事中，警方获得一块不明金属，如何判断它是纯金还是合金？”引发学生思考，教师顺势提出问题：“如何鉴别不同物质？这需要我们认识一个新的物理量——密度。”2. 概念建构（12分钟）AI模拟实验：学生登录虚拟实验室，选择不同体积的铜块、铁块进行质量测量实验。AI实时记录数据并生成“质量 - 体积”图像，直观展示同种物质质量与体积的正比例关系，引导学生发现“比值不变”的规律。 数据分析与讨论：教师展示AI汇总的全班实验数据，组织学生分组讨论：“不同物质的质量与体积比值是否相同？这个比值反映了物质的什么特性？”通过对比分析，师生共同归纳出密度的定义与公式。3. 实验探究（18分钟）虚拟实验操作：学生利用AI虚拟实验平台，设计测量石块和盐水密度的实验方案。AI提供器材选择、操作步骤指导及错误提示功能，如“天平使用前未调平”“量筒读数时视线未与凹液面最低处相平”等。误差分析与优化：学生完成实验后，AI自动生成实验报告，分析操作过程中的误差来源，并给出改进建议。例如，针对“石块吸水导致体积测量偏小”的问题，AI推荐使用涂蜡法或排水法优化实验方案。4. 应用拓展（10分钟）生活案例分析：AI展示生活场景，如“鉴别古钱币真伪”“选择合适的材料制作飞机零件”，学生运用密度知识进行分析解答，AI实时评价并补充拓展材料特性相关知识。AI互动答疑：学生提出疑问，如“气体的密度会随温度变化吗？”AI通过动态模拟展示热胀冷缩现象对气体密度的影响，辅助学生理解。 学生主动参：AI模拟实验并得得结论 教师引导总结
（三）课后巩固 1. 分层作业推送：AI根据课堂表现为学生布置作业。2. 智能错题本与个性化复习：AI自动整理学生作业中的错题，生成专属错题本，并推送针对性的复习微课和强化练习。例如，对于密度单位换算错误的学生，推送单位换算专项训练。 学生练巩固 借助Ai学对生的作业进行分层次布置
总结评价 优势：精准把握新课标要求，直击密度教学痛点，AI 全流程赋能亮点突出。课前学情诊断与分层预习、课中虚拟实验与数据可视化、课后智能巩固，实现个性化教学闭环；AI 动态模拟、实时反馈，有效化解抽象概念与实验难题，紧密联系生活，培养学生综合能力。不足：虽意识到虚拟实验的局限性，但在实际教学环节中，对真实实验与虚拟实验的结合策略阐述较少；此外，AI 资源开发、平台操作可能存在技术门槛，未提及应对措施，对教学效果存在潜在影响 。
分层作业 基础作业： 基础作业为密度计算练习题；提高作业要求学生测量家中常见物品密度，并与标准值对比分析。拓展作业：利用AI设计一个基于密度原理的创新小发明，如简易密度鉴别仪。
板书设计 5.3《密度》 定义：某种物质组成的物体的质量与它的体积之比 公式：单位： 、单位转换：1=1000
教学反思 本次教学中，AI技术有效化解了密度概念抽象、实验操作复杂的教学难点。虚拟实验与数据可视化降低了实验风险和成本，帮助学生直观建构密度概念；AI的实时反馈与个性化辅导满足了不同学生的学习需求。但教学中发现部分学生过度依赖虚拟实验，实际操作能力的培养需进一步加强；同时，AI难以完全替代真实实验中对学生科学态度和合作精神的培养。未来教学应将AI虚拟实验与真实实验有机结合，充分发挥两者优势，提升物理教学的育人价值。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）(共23张PPT)
陆丰市甲西镇第二中学：李汉松
2025.5.19
5.3 密度 ——AI 助力探索物质的奥秘
从生活到物理，用数据看本质
李汉松
目录
01
课前准备：AI 学情诊断与分层预习
02
情境导入：侦探故事中的密度谜题
03
概念建构：AI 实验揭秘质量与体积的关系
04
实验探究：虚拟实验室测密度
05
应用拓展：生活中的密度智慧
06
课后巩固：AI 分层作业与智能复习
精准把握学情，个性化预习助力课堂
课前准备：AI 学情诊断与分层预习
了解学生知识薄弱点
前测题展示
PPT展示两道前测题：相同体积铁和棉花哪个质量大？质量相同水和酒精体积是否相同？
AI 分析报告
数据显示70%学生混淆质量与密度，50%不理解“物质特性”，为教学提供数据支撑。
AI 学情诊断
满足不同层次学生需求
基础生观看AI动画微课《质量与体积的悄悄话》，时长3分钟，帮助理解基础概念。
基础生资源
能力生学习AI推送案例《航空材料为什么选铝合金？》，拓展知识面。
能力生资源
分层预习资源
激发兴趣，引出密度概念
情境导入：侦探故事中的密度谜题
以故事吸引学生注意力
警方查获一块“金块”，怀疑是铜锌合金，需鉴别真伪，引发学生探究欲望。
视频剧情
视频播放
AI 趣味视频
引导学生思考科学方法
提问“只凭外观能判断吗？如何用科学方法鉴别？”，激发学生思考。
互动提问
利用AI弹幕功能，让学生实时发表观点，增强互动性。
AI 弹幕功能
提问互动
引导学生思考科学方法
提问“只凭外观能判断吗？如何用科学方法鉴别？”，激发学生思考。
互动提问
利用AI弹幕功能，让学生实时发表观点，增强互动性。
AI 弹幕功能
提问互动
概念建构：AI 实验揭秘质量与体积的关系
直观呈现，建构密度概念
AI 模拟实验
展示AI虚拟实验室操作界面，学生可进行操作。
虚拟实验界面
学生选择不同体积铜块，AI自动测量质量并记录数据，为后续分析做准备。
实验数据记录
模拟实验，获取数据
图表结合，揭示规律
表格对比
AI生成表格，对比铜和铁的m - V数据，展示不同物质的特性。
图像分析
AI绘制m - V图像，同种物质为过原点直线，不同物质斜率不同。
数据可视化分析
明确密度定义、公式和单位
密度定义
密度是质量与体积的比值，强调“单位体积”的概念。
1
密度公式
公式ρ = m/V，AI动态拆解公式含义，ρ由m和V比值决定。
2
密度单位换算
AI动画演示1g/cm = 1000kg/m 的单位换算关系。
3
概念归纳
实验探究：虚拟实验室测密度
动手实践，掌握测量方法
01
测石块密度步骤
分步动画演示测石块密度步骤：测质量、测体积，强调天平调平。
误差分析
分析石块吸水导致体积测量偏小、密度计算偏大的误差。
改进方法
AI推荐涂蜡法改进测量，并动态演示操作过程。
规范操作，分析误差
AI 虚拟实验操作
自主设计，实时纠错
学生自主选择器材测量盐水密度，培养实验设计能力。
自主设计实验
AI提示“先测空烧杯质量更准确”等，实时纠正学生错误。
AI 实时纠错
液体密度测量
应用拓展：生活中的密度智慧
联系实际，感受密度价值
02
案例分析
测得古币密度低于纯铜，说明含杂质，体现密度在鉴别物质中的应用。
鉴别古钱币
对比铝合金和钢铁密度，解释飞机选铝合金“轻便耐用”的原因。
飞机选材
运用密度解决实际问题
解答疑惑，深化理解
展示学生常见疑问，如“密度大的物质一定更重吗？”等。
问题库展示
AI举例或动态演示，即时回应学生问题，如解释水结冰密度变化。
AI 即时回应
AI 互动答疑
巩固知识，个性化学习
课后巩固：AI 分层作业与智能复习
计算已知m和V的铁块密度，巩固基础知识。
基础题
测量家中食盐密度，AI提供步骤指南，加强实践应用。
提高题
用AI设计“简易密度鉴别仪”，以图文或短视频形式提交。
拓展题
分层布置，提升能力
分层作业
收集错题，针对性复习
错题收录
自动收录作业错题，方便学生查看和复习。
1
专项练习推送
针对错题生成专项练习，帮助学生攻克薄弱环节。
2
微视频补救
针对“单位换算错误”推送微视频《密度单位魔法课》。
3
智能错题本
谢谢观看
李汉松
