2020-2021学年人教版八年级物理第十章 浮力单元教学设计

《浮力》单元教学设计方案
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主题单元标题 浮力
年级班级 8年级（5、6、7、8）
所需时间 5课时
主题单元学习概述
本主题单元内容是在弹力、重力、摩擦力、压力等知识的基础上展开的，是力学基础知识的进一步延伸，学习时需用到力的测量、二力平衡、力和运动的关系、密度、压强等重要知识，所以，本章知识也是初中力学知识的综合。学习这些知识对人们的日常生活、生产技术和科学研究有着重要的现实意义。 单元学习重点：阿基米德原理及其科学探究过程。
单元学习难点：灵活运用阿基米德原理和浮沉条件解决有关问题。
本单元划分为四个专题：认识浮力的存在；探究浮力的大小；研究物体的浮沉；成果交流和展示。
本单元以学生合作、实验探究为主要学习方式。
预期学习成果：小组完成一份“探究浮力大小与哪些要素有关”的实验报告单、一份“探究阿基米德原理”的实验报告单；利用身边常见废旧物品，制作能够说明潜水艇、轮船原理的模型，并能演示介绍其工作过程和物理原理；完成一份介绍我国航母、潜水艇和“蛟龙号”载人潜水器的PPT，并向全班同学展示介绍。
主题单元规划思维导图

主题单元学习目标
???? 知识与技能 1.了解什么是浮力，知道浮力产生的原因。
2.会用弹簧测力计测量浮力（“称重法”）。
3.了解浮力的大小跟哪些因素有关。
4.知道阿基米德原理，会用阿基米德原理分析、计算简单问题。
5.知道物体浮沉的不同状态，正确区分上浮、漂浮、悬浮和下沉。了解物体的浮沉条件，.知道通过改变浮力或重力可以控制物体的浮沉，能应用沉浮条件说明密度计、轮船、潜水艇、热气球的工作原理。
???? 过程与方法
1.通过生活实例和实验探究，感受浮力，认识浮力的存在。
2.经历探究浮力的大小与哪些因素有关的过程，领会和使用控制变量法。
3.经历探究阿基米德原理的实验过程。
4.通过观察实验，改变浮力或重力来控制物体的浮与沉，领会物体的浮沉条件与浮力和重力有关。
???? 情感·态度·价值观
1.通过观察和分析生活中与浮力有关的实例，形成对物理的兴趣，养成关注周围世界的好奇心，意识到物理与生活的密切联系。
2.通过亲身参与一系列科学探究的过程，在活动中大胆提出自己的猜想，能实事求是地记录数据，并根据实验数据提出自己的见解，养成与他人合作交流的习惯，体会科学探究的乐趣、魅力和威力。
3.通过“辽宁号”航母、“蛟龙号”探测器、潜水艇等事例，体验科学、技术与社会的密切联系，养成关注科技发展的意识和习惯。
对应课标
1.通过实验，认识浮力。 2.探究浮力大小与哪些因素有关。
3.知道阿基米德原理，运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。
主题单元问题设计 1.哪些事实能够说明物体受到了浮力？浮力产生的原因是什么？
2.为什么人能躺在死海里水面上看书而在泳池的水面上则不能？
3.潜水艇是怎样实现自由浮沉的？
专题划分 专题一：认识浮力的存在 （ 1 课时）
专题二：探究浮力的大小 （ 2 课时）
专题三：研究物体的浮沉 （ 2 课时）
专题一 认识浮力的存在
所需课时 1课时
专题一概述
本专题探讨浮力的初步知识，内容包括什么是浮力，怎样用弹簧测力计测浮力，了解浮力产生的原因。本节教学重点：浮力概念贯穿全章，用弹簧测力计测浮力是本章各个探究实验的基础，所以浮力概念的建立和称重法测浮力是本节课教学的重点。本节教学难点：研究浮力的产生原因，需要借助抽象的物理模型——液柱，还要综合应用压力、液体压强等知识，因而对学生抽象思维能力和逻辑推理能力的要求都比较高，会形成学习难点。 学习成果及评价：学生要列举说明浮力存在的实例，并解释怎么能够说明存在浮力；学生向全班展示并说明用称重法测物体受到的浮力；积极参与交流讨论，共享观点。
专题学习目标
1.通过生活事例和实验观察，认识浮力的存在。 2.会用弹簧测力计测量浮力（“称重法”）。
3.了解浮力产生的原因。
4.通过观察和分析生活中与浮力有关的实例，形成对物理的兴趣，养成关注周围世界的好奇心，意识到物理与生活的密切联系。
专题问题设计 1.哪些事实能够说明物体受到了浮力？
2.怎样证明在水中下沉的石块受到浮力？怎样测出石块受到的浮力？
3.浮力产生的原因是什么？
所需教学材料和资源
信息化资源 PPT课件（浮力产生原因分析动画）
常规资源 每组：弹簧测力计1个，石块1个，水杯1个，清水，抹布1块
教学支撑环境 多媒体投影仪
其 他 生活中的常见材料（设计能证明浮力存在的实验）
学习活动设计
课前准备 1.家庭实验
?利用家中的物品，做一个证明物体受浮力的实验。准备将实验在课堂上进行展示。
2.对身边的各种现象进行观察，找出二个物体受浮力的事例，准备在课堂上进行交流。
课堂过程
一、认识浮力
活动1：小组交流“课前准备”中的家庭实验和生活中存在浮力的实例，并谈谈你对浮力的认识.
活动2：按照课本图7-18进行实验，并把你的实验数据填在课本126页最后一段.然后思考、讨论：
（1）石块浸在水中时是否受到浮力的作用？说出你的观点和理由。
（2）浮力的大小是多少？你是怎样测出来的？浮力的方向向哪？
（3）根据以上实验和分析，你能不能总结出一种测算浮力大小的方法？
学生先分组进行实验，讨论交流，然后教师组织学生全班交流，明确其中的观点：
1.浮力：液体和气体对浸在其中的物体有向 的托力，物理学中把这个托力叫浮力.
2.“称重法”测浮力：物体在空气中时，用弹簧测力计测出物重G；将物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F；则该物体受到的浮力F浮= .
二、浮力产生的原因
活动3：阅读课本内容，与本组同学交流，弄明白浮力产生的根源是什么。
学生小组交流后，教师在组织全班交流观点，然后通过PPT课件分析，加以明确。
三、课堂总结
教师组织学生从知识与技能、过程与方法、启发与感悟、疑问与困惑等层面对本节课进行回顾总结。
评价要点 1.学生展示并说明所设计的证明浮力存在的实验
评价方法：现场评价
评价指标：①现场演示（或描述自己在家做过）的实验过程
②观察并描述实验现象
③解释实验现象怎么能证明浮力的存在
④积极参与交流讨论，勇于展示并发表自己的观点
2. 学生展示并说明用称重法测浮力
评价方法：现场评价
评价指标：①弹簧测力计使用规范（调零、读数、手持稳定）
②能说明物体受到了浮力
③能写出浮力的表达式
④小组内互相合作，共同完成实验，勇于展示并发表自己的观点
3.学生说明浮力产生的原因
评价方法：现场评价
评价指标：①能说明液体压强与液体密度、深度有关；密度越大，压强越大；深度越大，压强越大）
②能说明物体上表面受到向下的压力，下表面受到向上的压力，并且下表面向上的压力大于上表面向下的压力
③能说明浮力是上下表面受到的液体压力的差
④浮力本质其实是液体压强，由此认识司空见惯的现象中蕴含着的奥秘，领会理性分析问题的思路和魅力，有豁然开朗的顿悟感，产生理智带来的满足感。
专题二 探究浮力的大小
所需课时 2课时
专题二概述
本专题探讨浮力的大小与哪些因素有关，有什么关系。教学重点：用称重法研究影响浮力大小的因素，验证阿基米德原理，运用阿基米德原理解决有关问题。教学难点：验证阿基米德原理实验的设计和操作。 学习成果及评价：能够根据自己的经验猜想浮力大小跟哪些因素有关，并运用控制变量法进行实验，通过分析数据得出结论；明确测量物体受到的浮力的方法——称重法，明确用弹簧测力计、溢水杯和小桶测量物体排开液体受到的重力的方法，能够按照步骤进行操作，并及时准确的记录数据，能够比较数据并与其它小组交流，得出结论：浮力的大小跟物体排开的液体受到的重力相等。实验过程中，小组同伴注意协调分工与合作，实验结束整理器材，有良好的实验习惯和实验素养。会运用阿基米德原理解决有关问题。
专题学习目标
1.通过实验，探究浮力的大小跟哪些因素有关。 2.通过实验，验证阿基米德原理。
3.会利用阿基米德原理分析和解决有关问题。
4.通过实验探究浮力的大小，经历设计实验和分析数据的过程，领会其中的方法，提高对物理的兴趣。
专题问题设计 1.浮力的大小跟什么因素有关？怎样设计实验证明你的猜想？
2.怎样设计实验验证浮力大小与物体排开液体受到的重力是否相等？
所需教学材料和资源
信息化资源
常规资源 每组：水槽1个，空饮料瓶1个，弹簧测力计1个，石块1个，溢水杯1个，清水1杯，浓盐水或酒精1杯，小桶1个，抹布1块
教学支撑环境 实验室
其 他
学习活动设计
第1课时 课堂过程
一、浮力大小与哪些因素有关（浮力的大小跟什么因素有关？）
活动1：水桶（或水槽）中装有水，把空饮料瓶（或易拉罐）底朝下慢慢压入水中，体会自己用力的大小变化，同时注意观察水面的变化。根据上述实验，并联系日常生活经验，猜一猜：浮力的大小可能跟哪些因素有关？
活动2：实验探究“浮力的大小跟哪些因素有关”（怎样设计实验证明你的猜想？）
实验器材：弹簧测力计一把，石块一个，盛有水的烧杯、盛有酒精的烧杯各一只。
实验过程：
⑴在弹簧测力计下端挂一个石块，把石块缓缓浸入水中不同位置，仔细观察弹簧测力计示数的变化情况，比较分析：浮力的大小究竟由物体浸入水中体积的多少决定？还是由浸入水中的深度决定？
⑵同一石块，分别浸没在酒精和水中，观察弹簧测力计的示数是否相同，比较两种液体产生浮力的大小。这能说明什么？
二、浮力遵循的规律——阿基米德原理
活动3：探究阿基米德原理
⑴??? 提出问题：上节课通过实验探究得出结论：物体在液体中所受浮力的大小，既与液体的密度有关，又与物体排开液体的体积有关.由于G=mg=ρVg，那么浮力的大小跟物体排开液体的重力是否存在一定的关系？
（怎样设计实验验证浮力大小与物体排开液体受到的重力是否相等？）
⑵设计实验：要研究“浮力跟物体排开液体的重力是否有关”，就要想办法把F浮和G排测量出来，进行比较。思考、讨论：如何测量F浮和G排？你能想出哪些方法？分别需要哪些器材？
⑶进行实验：参照课本所示的方法进行实验，记录测量数据。
⑷分析论证：分析记录的实验数据，比较测得的浮力与排开的水的重力，你发现了什么？与其他小组进行交流，各组使用的石块并不相同，实验结论是否相同？
三、课堂总结
教师组织学生从知识与技能、过程与方法、启发与感悟、疑问与困惑等层面对本节课进行回顾总结。
第2课时 课堂过程
活动4根据阿基米德原理，完成下列问题：
⑴浮力用F浮表示，物体排开的液体的重力用G排表示，则阿基米德原理可用公式表示为： .如果液体的密度为ρ液，物体排开液体的体积为V排，则根据阿基米德原理可进一步写出浮力的表达式为：F浮= 。
⑵轮船满载时排开水的质量，叫轮船的排水量.有一条轮船的排水量为1000t，则它满载时受到的浮力是多大？
⑶一个铁球的体积为100cm3，已知：ρ铁=7.9×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，ρ酒精=0.8×103kg/m3，g取10N/kg。①如果铁球完全浸没在水中，它受到的浮力是多少？②如果铁球有3/4体积浸在水中，它受到的浮力是多少？③如果铁球完全浸没在酒精中，它受到的浮力是多少？
活动5学生完成练习题一份，约8-10个题目。然后师生交流讲评。
评价要点 1.实验探究浮力大小跟哪些因素有关
评价方法：现场评价
评价指标：①能够根据自己的经验猜想浮力大小跟哪些因素有关，并提出猜想依据。
②会用称重法测浮力。
③会运用控制变量法设计实验探究浮力大小跟液体密度、物体排开液体体积、物体浸入液体的深度等因素是否有关。
④会通过分析比较数据，认识到浮力大小跟液体密度和物体排开液体的体积有关；液体密度越大，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；而跟物体浸入液体的深度、液体密度等因素无关。
⑤实验过程中，小组同伴注意协调分工与合作，实验结束整理器材，要有良好的实验习惯。
2．实验验证阿基米德原理
评价方法：现场评价
评价指标：①明确测量物体受到的浮力的方法——称重法。
②明确用弹簧测力计、溢水杯和小桶测量物体排开液体受到的重力的方法。
③能够按照步骤逐步进行操作，并及时准确得记录数据。
④能够比较数据并与其它小组交流，得出结论：浮力的大小跟物体排开的液体受到的重力相等。
⑤实验过程中，小组同伴注意协调分工与合作，实验结束整理器材，要有良好的实验习惯。
3.运用阿基米德原理分析解决问题
评价方法：现场评价与纸笔测试相结合
评价指标：①会分析问题中的条件，并能够与阿基米德原理建立联系。
②能够写出完整规范的计算过程。
③认真细致的进行分析和计算，并积极参与交流讨论，勇于展示并发表自己的观点。
专题三 研究物体的浮沉
所需课时 2课时
专题三概述
本专题探讨物体浮沉的条件，内容包括浮沉条件，利用浮沉条件来工作的设备，如轮船、潜水艇、密度计、热气球等。教学重点：浮沉条件及其应用。教学难点：分析物体受到的浮力和重力，并将二者综合起来考虑，解释和解决有关浮沉的物体，对学生的理性思维能力要求较高，具有一定难度。 学习成果及评价：学生对浮沉现象进行解释并总结出浮沉条件，对轮船、潜水艇、热气球、密度计的解释要思路清晰、表述清楚明白，要勇于表达和交流。解释要设计制作的模型要尽量使用身边常见材料或废旧物品，操作简单可控。演示文稿要内容科学，素材丰富，图文并茂，版面设计美观大方。
专题学习目标
1.知道物体浮沉的不同状态，正确区分上浮、漂浮、悬浮和下沉。通过观察实验，改变浮力或重力来控制物体的浮与沉，领会物体的浮沉条件与浮力和重力有关。 2.了解物体的浮沉条件，知道通过改变浮力或重力可以控制物体的浮沉，能应用沉浮条件说明密度计、轮船、潜水艇、热气球的工作原理。
3.会选用身边常见材料制作轮船、潜水艇等模型，提高动手和使用工具的能力。通过制作潜水艇模型或搜集资料，进一步理解浮沉条件和阿基米德原理。
4.会运用互联网、图书室、电子书等媒体，搜集需要的数据资料，并能制作成PPT或图表。
5.体验科学、技术与社会的密切联系，养成关注我国和世界科技发展的意识和习惯。
专题问题设计 1.怎样改变物体的浮沉？你是通过改变什么因素来改变物体浮沉的？影响物体浮沉的条件是什么？
2.密度计、轮船、潜水艇、热气球分别是怎样工作的？
3.怎样利用身边的常见材料设计制作能够说明轮船、潜水艇浮沉原理的模型？
4.我国在航空母舰、潜水艇、深海探测方面取得了哪些成就？
所需教学材料和资源
信息化资源 PPT课件，轮船、潜水艇、热气球等图片和视频。学生制作的课件和搜集的素材。
常规资源 每组：浓盐水1杯，清水1杯，鸡蛋2个（备用1个），密度计2个，带盖的小玻璃瓶1个，注射器1个。
学生制作的轮船、潜水艇、热气球等模型。
教学支撑环境 多媒体投影仪
其 他
学习活动设计
第1课时 课前准备
1.复习回顾
如果一个物体只受两个力的作用：（1）这两个力满足什么条件时，物体会保持静止状态？
（2）如果二力不平衡（如大小不等），物体的运动状态会 。
2.家庭实验?
实验器材：玻璃杯子、食盐、清水、鸡蛋
实验过程：
（1）配制一杯浓盐水（往清水中加食盐，并搅拌，放置几分钟，再加盐，搅拌……直到盐不再溶化.）（2）把一只鸡蛋轻轻放入浓盐水中，观察鸡蛋在盐水中的位置.?
（3）向浓盐水中缓缓倒入清水，并轻轻搅拌，观察鸡蛋露出水面的体积的变化.尝试能否让鸡蛋全部浸入水中，并可停留在水中保持静止.
（4）继续倒入清水，能否让鸡蛋沉入水底？
（5）尝试解释观察到的现象。
课堂过程 一、物体的浮沉现象
活动1：认识浮沉现象
1.结合家庭实验，联系生活实际，列举物体在液体或空气中上浮、下沉、静止的事例，与同学交流.
2.讨论：漂浮与悬浮有什么区别？漂浮与上浮又有什么区别？
活动2：探究物体浮沉的条件
实验器材：盛水的大烧杯、带盖子的玻璃小瓶.
探究过程：
1.把拧紧盖子的空瓶浸没于水中，然后放手，观察小瓶的运动状态.
2.把装满水并拧紧盖子的小瓶浸没于水中，然后放手，观察小瓶的运动状态.
思考、讨论：
（1）放手后，浸没在水中的小瓶受到哪些力的作用？各力的方向如何？
（2）空瓶在水中上浮过程中，它受到的重力与浮力大小有什么关系？
（3）小瓶下沉时，它受到的重力与浮力大小又有什么关系？
（4）空瓶漂浮在水面上时，静止不动.你认为空瓶漂浮时，受到的浮力和重力有什么关系？为什么？
3.试一试，让小瓶悬浮在水的内部容易做到吗？为什么？你认为物体在什么条件下才会悬浮？要控制物体的浮与沉，你能想到哪些方法？
4．从以上的实验和讨论中总结物体的浮沉条件： ?浸在液体中的物体，其浮沉取决于它所受到的 力和 力的大小关系.当浮力 重力时，物体上浮；当浮力 重力时，物体下沉；当浮力 重力时，物体处于悬浮或漂浮状态.
二、浮沉条件的应用?
活动3：探究密度计的原理
1.观察密度计（包括其刻度），说说它的构造.
2.将同一支密度计（或两支相同的密度计）分别放入水、酒精中，观察比较密度计浸入液体中的深度（可作标记），你有什么发现？
3.密度计分别漂浮在不同的液体中，受到的浮力大小是否相等？请说明理由.
4.为什么同一支密度计在密度不同的液体中，浸入的体积不同？
活动4：阅读课本内容“盐水选种”“潜水艇”和“热气球”，然后思考、讨论下列问题：
1.盐水选种时，什么样的种子漂浮，什么样的种子下沉？为什么？
2.潜水艇采用什么方法实现下潜、悬浮或上浮？试根据浮沉条件分析其原因.
3.根据气体热胀冷缩的规律和密度公式ρ=m/V分析：热气球内的空气被加热后，其密度如何变化？孔明灯、热气球点燃后为什么能腾空而起？
三、课堂总结
教师组织学生从知识与技能、过程与方法、启发与感悟、疑问与困惑等层面对本节课进行回顾总结。
第2课时 本课时内容预设为研究性学习部分。
课前准备
1.在学习浮沉条件后，即安排布置任务：学生以小组为单位，确定研究课题，预设研究成果的内容和形式，并进行分工。要求学生利用课外活动或课余时间完成。
建议：可以从潜水艇、轮船或航空母舰、热气球、抽水马桶中选择一个（当然也可选择其他工具或设备），利用身边常见材料制作一个模型（或图解）。
搜集资料制作PPT时，对于目前航空母舰、轮船、潜水艇等的发展状况及展望设想，可以全面介绍，也可就其中一个作深入讨论。
2. 2-3天后，教师要在物理课上利用简短时间了解各组进度，对有困难的小组课后进行指导和帮助。
3.大约一周后，安排1课时进行展示交流和评价。
课堂过程
小组内先作简单交流讨论，确定展示人和发言人。
分小组展示自制的模型或图解，介绍制作过程、经验和教训，解释其中的物理学原理。全班同学发表观点和评价，教师适时、适当进行点评。
分小组展示讲解自制的关于航空母舰、潜水艇、深海探测器及其他利用浮沉条件的工具设备，全班同学发表观点和评价，教师适时、适当进行点评。
三、课堂总结 教师组织学生从知识与技能、过程与方法、启发与感悟、疑问与困惑等层面对本节课进行回顾总结。
评价要点 1.物体的浮沉现象
评价方法：现场评价
评价指标：①学生现场演示（或描述自己在家做过）的实验过程。
②注意观察学生及教师演示，能够描述实验现象，并与物体的受力情况联系起来进行分析。
③能够总结出物体的浮沉条件。
④积极参与交流讨论，勇于展示并发表自己的观点。
2.浮沉条件的应用
评价方法：现场评价
评价指标：①能够对有关现象进行准确描述，判断其属于上浮、下沉、悬浮还是漂浮。
②能够运用浮沉条件对观察到的现象进行分析解释。解释要物理依据明确，分析问题思路清晰，语言表述清楚明白。
③能够与小组内同伴讨论交流，积极参与展示和交流，踊跃发表自己的观点，敢于提出自己的疑问，能够形成积极深入交流的状态。
3.学生制作成果展示与交流
评价方法：现场评价
评价指标：
①模型的选材、设计和制作
设计制作的模型要尽量使用身边常见材料或废旧物品，制作尽量精致一些，保证能够成功演示工作过程，操作简单可控。
②PPT的资料搜集、设计和制作
演示文稿中搜集的资料要全面、丰富，内容科学，视频、图片、文字等素材多样，有一定的主题思路来组织材料，图文并茂，版面设计美观大方。
③运用物理知识解释
能够结合模型及演示介绍其工作过程和物理原理。解释要物理依据明确，分析问题思路清晰，语言表述清楚明白。
④全班展示及表述
能够与小组内同伴讨论交流，积极参与展示和交流，踊跃发表自己的观点，敢于提出自己的疑问，能够形成积极深入交流的状态。
注：以上评价没有列出级别，而是只对较高要求进行描述，在教学评价中，可以根据实际作品和课堂表现酌情评价。