第七章 密度与浮力全章教学设计

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沪科版《第七章 密度与浮力》全章教学设计
(汝湖中学 zzq)
全章概述
1．本章基本要求
本章涉及到的物理概念有：质量、密度、浮力；本章涉及到的物理原理、规律有：阿基米德原理和物体的浮沉条件；本章涉及到的物理技能有：托盘天平、量筒和量杯的使用。
要求通过本章学习，初步认识应用科学抽象的方法建立质量概念，会正确使用天平与量筒或量杯测量固体和液体的质量与体积，并从中学习一些基本的测量知识与方法。此外还要计学生对物理单位的大小形成具体的观念，进而发展他们的估测能力。
让学生应用实验的方法建立密度概念，鼓励学生用密度知识解释生活中与密度有关的现象，解决与密度有关的简单问题，进而领悟物质的属性的研究对人类生存与发展的影响。
引导学生应用实验探究的方式认识浮力概念，认识阿基米德原理和物体浮沉条件。
本章涉及到的具体的学习过程主要有质量、密度、浮力三个物理概念建立的过程和阿基米德原理、物体的浮沉条件的探究过程。同时还涉及到三个概念，两个规律的应用过程。
在以上学习过程中均不可能离开科学的探究方法和科学的思维方法，具体到本章涉及到的方法，主要有科学抽象方法、比值方法、猜想与假设方法、实验方法等。
本章教学要通过学生切实进入概念与规律的认识过程之中，进而初步体验认识质量、密 度、浮力三个概念和知道阿基米德原理与物体的浮沉条件的意义和价值是的确有用的。要使 他们能应用这些知识去解释日常生活中一些物理现象、解决某些简单的问题时，能激发起兴 趣并产生兴奋感。同时还要让他们去体验在获取和应用这些知识的过程中必须持科学态度 的重要性。
2．本章编写思路
本章内容围绕质量、密度、浮力三个概念，以及阿基米德原理和物体浮沉条件两个规律 展开。重点在科学探究的过程中作了加强。如怎样引导学生进行物质密度、阿基米德原理，以及物体浮沉条件的探究。在这些探究中有的相对完整地层现了《标准》中提出的科学探究 的七个环节，有的则重点展现如何进行猜想与假设或怎样来制定计划。教材中还对“交流与 合作”和“评估与反思”两个探究环节专门作了探究点拨，目的是引导学生用正确的态度和行为来完成这两个探究环节。此外，全章内容在科学思维方法的渗透上也作了适度加强，如用科学抽象的方法建立质量的概念；用比值的方法认识密度的意义；用实验归纳的方法认识浮力，以及用等效、制约等方法认识阿基米德原理和物体浮沉条件等。这样做的目的是让学生掌握索取知识的科学思维方法和参与探究过程的体验。
3．对科学探究能力的基本要求
1．能写出简单的探究报告。
2．有准确表达自己观点的意识。
3．在合作中注意既坚持原则又尊重他人。
4．能思考别人的意见，改进自己的探究方案。
5．有团队精神。
6．认识科学探究中必须有合作精神。
4．科学内容
◇ 能描述物质的一些属性。尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。
◇ 初步认识质量的概念。会测量固体和液体的质量。
◇ 通过实验理解密度的概念。尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
◇ 了解物质的属性对科技进步的影响。
◇ 通过实验探究，认识浮力。知道物体浮沉的条件。经历探究浮力大小的过程。知道阿基米德原理。

§7-1质量（1课时）
一、目标与技能
1）知道质量的初步概念及其单位，会进行常用单位的换算。
2）认识质量是不随物体的形状、状态及所处的空间位置变化而变化。
3）初步了解托盘天平的结构。
二、方法与过程
1）通过对质量单位大小的感性认识，培养估测能力。
2）通过实验、观察认识到质量是物体的一个基本属性。
三、情感态度价值观
通过对大到宇宙、小到电子的质量尺度数量级的了解，体会宇宙的浩瀚、自然的奇妙。
四、教学重难点
重点：质量的概念和质量的单位及其单位间的换算。
难点：质量是物体的一个基本属性。
五、教学用具
天平和砝码及其挂图
六、教学内容
㈠引入新课
复习重力与质量的关系：G=mg中提到的物体质量，从而提出问题：什么是物体的质量？从而引入新课。
㈡新课内容
1）质量是物体的基本属性
2）质量的定义
首先介绍自然界中的一切物体都是由物质组成的，组成物体的物质有多有少。举例说明：如讲台与课桌相比，组成讲台和课桌的物质都是木材，但组成讲台的木材要比组成课桌的木材多。
物理学中把物体所含物质的多少叫做物体的质量(mass)。
3）利用图7-1、7-2和7-3来说明物体的质量与物体的状态、形状和所处的空间位置变化无关。这就说明：质量是物体的一个基本属性。
4）质量的单位
5）单位
要精确比较物质的多少，必须通过测量。要测量物体的质量的多少，就必须先确定质量的单位。在国际单位制中，质量的基本单位是千克，用符号kg表示。
②简单介绍国际千克原器。
③介绍质量的常用单位
吨(t)、千克(kg)、克(g)、毫克(mg)
④请你换算
5t =  kg；50kg =  g ；10g =  mg；50mg =  g。
⑤请同学们看图7-6物体质量尺度的数量级。并简单介绍数量级的含义。
6）质量的测量工具
①实验室常用的质量测量工具是天平，对着挂图和课本中的图7-7托盘天平，介绍托盘天平的结构。
②日常生活和生产中的质量测量工具：各种形式的秤。如：杆秤、电子秤、案秤、台秤等等。
㈢课堂练习
进行单位换算
1）5t = =  kg；  ②50kg = =  g ；
2）10g = =  mg；  ④50mg = =  g。
七、小结
八、布置作业
⒈认真复习课文，预习下一节课的内容。
⒉完成印发的练习。
九、板书设计
略
十、课后记

§7-2学习使用天平和量筒（2课时）

一、目标与技能
⒈通过实际的操作，掌握天平的使用方法。
⒉学会测量固体和液体的质量。
⒊会使用量筒测量液体的体积，并用排水法来测量固体的体积。
二、方法与过程
学会阅读说明书和测量一些物理量的基本能力。
三、情感态度价值观
通过正确使用托盘天平的技能训练，养成严谨的科学态度和工作作风。
四、教学重难点
重点：托盘天平的正确的使用方法。
难点：量筒的使用方法。
五、教学用具
托盘天平和砝码、量筒、硬币（1元、5角和1角各10个）、水、烧杯
六、教学内容
㈠引入新课
上一节课我们学习了质量及其测量工具——托盘天平，那么托盘天平如何使用呢？我们这节课就来学习托盘天平是怎样测量物品的质量的。
㈡新课内容
⒈学会使用天平
请对照托盘天平，仔细阅读托盘天平的使用说明书，熟悉托盘天平的调节与使用方法。
⑴托盘天平的使用
①使用天平时，应将天平放在水平工作台上。
②使用前，将游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上；调节横梁上的平衡螺母，使指针尖对准分度标尺中央的刻度线。
③称量时，天平的右盘放置砝码，左盘放置需称量的物品；添加砝码和移动游码，使指针对准分度标尺的中央刻度线，此时砝码质量与称量标尺上的示数值之和，即为所称量物品的质量。
④从砝码盒中取砝码时，必须用镊子夹取，不要用手提取。
⑵托盘天平的保养
①天平和砝码应妥善保管并保持清洁干燥，不得置于潮湿、易氧化、易腐蚀之处，并避免接触酸、碱或油脂等。
②天平与砝码若发生氧化、腐蚀或其他问题，应由专业计量人员修理，经计量检定机构检定合格后方能使用。
⑶请你与同学合作完成下面的测量任务：
①用天平测出一支粉笔的质量、一个1元或5角或2角硬币的质量。
②用天平测出50ml水的质量。请大家认真思考应如何测量？
⒉学会使用量筒或量杯
①出示量筒和量杯，让学生认识它们。
②介绍量筒和量杯作用和使用方法：
量筒和量杯是用来测量液体体积的工具，在它们的壁上均有刻度，但量筒的刻度是均匀的，而量杯的刻度是不均匀的，上密下疏。相邻的两条刻度线之间的距离为分度值，表示量筒或量杯的精确程度。通常情况下，还标有100ml、200ml或500ml等字样，这些字样均表示量筒或量杯的最大量程，即最多能测量的容积是多少毫升。
在使用量筒或量杯测体积时，无论液面是下凹还是上凸，测量者读数量其视线都应与凹面的底部或凸面的顶部在同一水平线上。
③请完成下面的测量活动：
用量筒或量杯量出50ml的水和50ml的酒精，然后再用天平称出它们的质量。
㈢课堂练习
怎样用量筒测出一个小铁块的体积，请你把测量步骤写出来，并按照这个步骤进行测量。

㈣第2课时：
适当补充用天平测微小质量的物品的质量和数量及用量筒测小固体的体积的方法和具体操作步骤。
根据以上的方法测蜡块的体积，测一堆大头针的数量。
七、小结
本节课学习两种测量工具的使用。
八、布置作业
⒈认真复习课文，预习下一节课的内容。
⒉完成印发的练习。
九、板书设计
略
十、课后记
从练习反馈回来看，大部分同学对实验测量步骤的设计存在很大的缺陷。在以后的教学中要加以训练，以提高实验的设计能力。

§7-3科学探究：物质的密度（2课时）
一、目标与技能
⒈通过实验理解密度的概念，了解密度的物理意义。
⒉尝试用密度知识解决简单的问题，能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
二、方法与过程
⒈在密度实验中，通过对具体感性材料的分析，体会到同种物质的质量与体积的比值反映了物质的一种特性。
⒉学习以同种物质的质量与体积的比值不变性（物质的本质特性）来定义密度概念的科学思维方法。
三、情感态度价值观
密度是反映物质本身所具有的特性，通过探究活动，能够对物质属性的认识有新的拓展。
四、教学重难点
重点：理解密度的概念和密度的物理意义。
难点：用密度知识解决简单的问题，能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
五、教学用具
天平、烧杯、水、盐水、体积不同的铜块和铝块、刻度尺等等
六、教学内容
㈠引入新课
自然界中的物质是多种多样的，有的貌似相像，实质却不相同。你能识别图7-13中所示的物质吗？有什么方法能帮助你识别这些物质呢？这节课我们通过科学探究来学习识别物质的一种方法——物质的密度。
㈡新课内容
⒈实验探究：
①猜想与假设
猜一猜：如图7-14所示的两杯相同体积的水和煤油想比较哪一杯的质量大？
试一试：如图7-15所示，将两杯相同体积的水和没有，分别放置在天平的左右盘上，观察天平横梁向哪边倾斜。
想一想：
（1）相同体积的不同种物质，其质量是否相等？
（2）相同体积的同种物质，其质量是否相等？
②制定计划
从以上两个猜想出发，取不同物质的物体作研究对象，并选用天平、量筒等量具分别测出它们的质量与体积，然后再取它们单位体积的质量作比较。
③进行实验与收集证据
全班同学分成四个大组及若干个小组，分工合作，共同收集以下证据：
（1）测出若干杯体积不同的水的质量与体积；
（2）测出若干个体积不同的铁块的质量与体积；
（3）测出若干个体积不同的铜块的质量与体积；
（4）测出若干个体积不同的铝块的质量与体积；
（5）分别算出水、铁、铜、铝四种物质的质量与体积之间的比值。
各小组把本组收集到的证据整理后，填写在下表中：
④交流与合作
通过与同学们的交流与合作，你能回答下面的问题吗？
1、不同物质，其质量与体积的比值是否大小相同？
2、相同物质，起质量与体积的比值是否大小相同或相近？
3、表中有一个栏目“单位”，你是怎样填写的？能说出它的意义吗？
实验证明物质的质量与体积之间的比值是恒定的。因此，这个比值反映了物质的一种特性。
在物理学中，把某中物质单位体积的质量叫做这种物质的密度(density)。
密度的单位为千克/米3 或克/厘米3 ，它是由质量单位和体积单位复合而成的，通常读作千克每立方米或克每立方厘米，记作kg/m3 (kg·m-3)或cm3 (g·cm-3 )。
密度的计算公式为：
⒉常见物质的密度
自然界的物质种类很多，有的已被人们认识，有的尚未被认识，人类还在不断地发现新的物质。下面给出一些常见物质的密度。
㈢课堂练习
⒈测量物体密度的方法有很多种，在所使用的诸多方法中，其基本思路都是围绕着物体的_________________
⒉质量为222.5g，体积为25cm3的金属块，其密度为______g/cm3 这块金属可能是______________
⒊甲、乙两金属块体积相等，甲的质量是乙的3倍，则ρ甲＝_____ρ乙。
⒋某量筒的最大刻度是500mL，用它一次最多能测出酒精____kg。
⒌在故事影片中出现的“大石头”砸在人身上的画面中，“大石头”是由密度很_________的材料制成的（选填“大”或“小”）
⒍一间教室长9m，宽6m，高4m，则这间教室中空气的质量为　　　kg(空气密度为1.29kg/m3)。
⒎量筒中有200克水，将质量为100克的石块浸没在水中，水面升高到240ml处，求此石块的密度。
解：ρ水＝1.0×103kg/m3
　
200厘米3的水约为200毫升，水面升高到240毫升，说明此石块的体积为40毫升，即40厘米3，则此石块的密度为：
ρ石＝m/v＝100g/40cm3＝2.5g/cm3
答：石块的密度为2.5克/厘米3。
七、小结
密度是反映物质本身所具有的特性，它与物质的质量和体积无关，只跟物质的种类和状态有关。
八、布置作业
⒈认真复习课文，预习下一节课的内容。
⒉完成印发的练习。
九、板书设计
略
十、课后记

§7-4阿基米德原理（2课时）

一、目标与技能
⒈ 通过实验探究，认识浮力，知道阿基米德原理。
⒉尝试用阿基米德原理解决简单的问题，能解释生活中一些与浮力有关的物理现象。
二、方法与过程
⒈在经历探究浮力大小的过程中，提高自身收集证据、分析和论证的能力。
三、情感态度价值观
⒈在浮力实验的探究过程中，培养交流与合作精神，并逐渐形成既能坚持原则又能尊重他人的良好习惯。
⒉通过进一步拓展浮力在应用方面的知识，更加关注科技前沿，提高学习兴趣。
四、教学重难点
重点：知道阿基米德原理。
难点：阿基米德原理解决简单的问题
五、教学用具
弹簧测力计、烧杯、水、小石块、量筒、鸡蛋、溢水杯、盐
六、教学内容
㈠引入新课
万吨巨轮，在水中为什么不下沉？热气球为什么能腾空而起？这些现象都与浮力有关。那么什么是浮力？它的大小与哪些因素有关呢？
㈡新课内容
⒈实验探究1
①什么是浮力？
由以上现象可猜测：液体和气体对浸在其中的物体，可能有一个竖直向上的托力。
请分别按照图7-19和图7-20完成实验，以验证上述猜想。
(a)石块在空气和水中是弹簧测力计示数的变化
(b)用手感受托力存在
②气体浮力演示实验介绍：
将充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球一起挂于杠杆左端，调整杠杆右端勾码，使杠杆平衡。然后再将扎在气球上的气针头插入篮球的气门内，气球随即膨胀。此时的杠杆还能保持平衡吗？为什么？
③得出结论：
液体和气体对浸在其中的物体有_______（填方向）的托力，物理学中把这个托力叫做浮力（buoyancy force)
如果用弹簧测力计测得石块在空气中的示数为G=______N,在液体中的示数为F＇=______N,那么，水对石块的浮力F=G-F＇=_______N。
⒉实验探究2
浮力的大小与那些因素有关？
下面是某同学提出的猜想与假设：
（1）轮船从江河航行到大海，吃水的深度变化了。由此猜想：浮力可能与液体的密度有关。
（2）从井中提水，盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此猜想：浮力可能与物体浸入液体中的深度有关，也可能与物体拍开液体的体积有关？
你还有哪些猜想？请与同学们交流？
按图7-21、图7-22和图7-23完成实验，验证假设。
得出结论：
物体在液体中所浮力的大小不仅与液体的______有关，还与物体排开液体的______有关，而与浸没在液体中的______无关。
⒊实验探究3
探究浮力的大小
浮力的大小与液体的密度和物体排开液体体积的大小有什么样的关系呢？
按照图7-24的实验方法分别选石块、金属块等来探究上述问题。
(a)用弹簧测力计分别测出石块和空杯所受的重力。
b)把石块浸没在盛满水的溢杯里，用空杯承接从溢杯里被排开的水，读出此时弹簧测力计示数。
c)用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重。
将实验所收集到的书记记录在下表中：
研究对象 物重G/N 空杯重G杯/N 物体浸没水中时弹簧测力计示数F＇/N 杯、水总重G总/N 浮力的大小F浮/N 排开水的重量G排/N



得出结论：比较测得的浮力与排开水的重量，你发现了什么？
浸在液体中的物体所受浮力的大小______（填“等于”、“大于”或“小于”）被物体排开的液体所受的_______。这便是著名的阿基米德原理(Archimedes principl)
㈢课堂练习
⒈将金属块的一半浸没水中，排开了 0．6kg的水，金属块受到的浮力是____________。（g取10N／kg）
⒉甲、乙两物体质量之比为3：4，密度之比为1：3，若把它们全部浸没在同种液体中，受到的浮力之比为_____________。
⒊物体所受的重力为 5 N，体积为 4 ×10－4m3，当它浸没在水中时，所受的浮力为__________N，浮力和重力的合力为_______N，方向___________。（g取10N／kg）
⒋把重17．8N的实心铜球挂在弹簧测力计上，浸没在水中后，弹簧测力计的示数是15．8N，铜球受到的浮力是________ N，铜球的体积是 ________cm3。（g取10N／kg）
⒌重48．06N的铜块，当它浸没在水中时，受到的浮力是多大？（ρ铜=8.9×103kg/m3，g取10N/kg）
七、小结
阿基米德原理告诉我们：浸在液体或气体中的物体所爱的浮力等于被物体排开液体或气体受到的重力。只跟液体的密度和排开液体的体积有关；跟其他因素无关。
八、布置作业
⒈认真复习课文，预习下一节课的内容。
⒉完成印发的练习。
九、板书设计
略
十、课后记



§7-5物体的浮与沉（2课时）

一、目标与技能
⒈知道物体的浮沉条件。
⒉了解浮力在生产、生活中的应用。
二、方法与过程
学会应用收集资料和问题讨论的方法认识浮力在生产、生活中应用的相关内容。
三、情感态度价值观
⒈通过浮力在科技方面的实例，体会掌握科学知识的重要性。
⒉初步建立应用科学知识的意识。
四、教学重难点
重点：物体的浮沉条件。
难点：物体浮沉的判断方法及其应用。
五、教学用具
密度计、大量筒、水、盐水、潜水艇的挂图、小瓶子（带瓶盖）、大烧杯
六、教学内容
㈠引入新课
物体的浮沉现象
把木块和铁块浸没在水中，放手后，木块上浮，铁块下沉。物体的这种浮沉现象还有许多，如图7—25所示。
㈡新课内容
⒈实验探究
物体的浮沉条件
物体的浮与沉究竟取决与什么？这个问题自然地让我们会想到物体在液体中的受里情况，因为只有力才能改变物体的运动状态。因此，沿着这个思路来制定下面的计划。
⑴图7-26所示为实验探究计划中所需要的实验器材。
⑵按照表中的要求完成实验，并填写观察的结果。
实验序号 实验方法 观察小瓶运动情况 小瓶受力情况分析
1 把盖上盖子的空小瓶浸没与水中，再松手
2 把装满水井盖上盖子的小瓶，浸没与水中，再松手
⑶你有何种方法使小瓶既不上浮，也不下沉，即静止在水中。这种现象称为悬浮。分析并比较小瓶悬浮时的受力情况。
请把你实验探究的结论填写在下面的方框中。
浸在液体中的物体，其浮沉取决与它所受到的 力和 力的大小。
当 力大于 力时，物体上浮；
当 力小于 力时，物体下沉；
当 力等于 力时，物体处于悬浮或漂浮状态。
⒉浮沉条件的应用
⑴密度计
密度计（图7-29）是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度、形状特殊的玻璃管。管下部的玻璃泡内封装如小铅丸或汞。用密度计测量液体的密度时，它所受的浮力总是等于它所受到的重力。你能说说它的道理吗？
⑵盐水选种
在农业上要提高产量，选好饱满、结实的良种是非常重要的，我国农民创造了一种盐水浸泡来选种（图7-30）。如把种子放如浓度适宜的盐水中，干瘪、虫蛀的种子就会上浮直至漂浮，而饱满的种子则下沉到容器底部，这是为什么呢？请你说说看。
⑶潜水艇
图7-31为潜水艇漂浮、下潜和上浮的原理示意图。
⑷热气球
我国在汉武帝（前140~前88）时，就利用质地极轻的材料做成薄壳灯笼。当在其下面点燃烛火后，灯笼便会腾空而起。这是历史上最早的热气球。三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”，如图7-23所示。
由于热气球造价低廉、使用方便，在气象探测，通信传播、运输、旅游、探险等方面得到广泛应用。大型的热气球主要是由气袋、钢索、吊篮、喷嘴、液化气储罐及各种仪表组成，如图7-33(a)所示。热气球的巨大气袋中充满了空气。用喷嘴加入气袋中的空气，空气受热膨胀，热气球的浮力增大；当浮力大于重力时，热气球便上升[图7-33(b)]。如果熄灭火眼，气袋中的空气变冷，体积缩小，热气球浮力减小；当浮力小于重力时，热气球便下降，如图7-33(c)所示。
㈢课堂练习
⒈一个蜡块浸在盛满酒精的容器中，溢出酒精的质量是4g，若把该蜡块放入盛满水的容器中（ρ蜡=0.9×103kg/m3、ρ酒精=0.8×103kg/m3），则溢出水的质量是（　　）
A．4g B．4．5g C．5g D．3．6g
⒉质量是300g的空心铁球重_______N，当它悬浮在水中不动时，它受到的浮力是_______N。（g取 10N／kg）
⒊如图右所示，甲、乙是将相同的密度计分别放入两种不同液体中的情形，由图可知：
（1）两种液体的密度相比较：ρ甲_____ρ乙；
（2）密度计在两种液体中受到的浮力相比较：F甲_____F乙（选填“<”“>”或“＝”）
⒋一个物体的体积是 5×10－4m3，如果这个物体重4 N，那么，它浸没在水中将 ___________ （选填“上浮”、“下沉”或“悬乳 ”）。
⒌一平底水泥船（截面可近似看作长方形）截面积为 10m2，空载时船的吃水深度为10cm，满载时吃水深度为1m。这艘船的自重为________N,，最多能装货物的重为________ N。（g取10N/kg）
⒍密度为0.6×103kg/m3，边长为10cm的正方形木块，静止在水面上，求：
（1）木块所受的重力；（2）木块受到的浮力；
（3）在木块上表面至少要加多大的力才能使本块全部浸入水中。（g取10N／kg）


七、小结

八、布置作业
⒈认真复习课文，预习下一节课的内容。
⒉完成印发的练习。
九、板书设计

十、课后记
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