1.3 水的浮力 教学设计

《水的浮力》教学设计及说明
【教材分析】
1．本节内容在教材中的地位、作用
《水的浮力》是九年制义务教育八年级科学（新版）上册的第一章第3节（P11—P12）内容。本节上课内容是浮力部分的起始课。这一节内容的研究是在小学常识课和生活经验中已经熟悉浮起的物体受到浮力，并结合七年级所学知识的基础上综合地应用重力、密度、二力平衡等知识来展开的。本课的学习为后面学习阿基米德原理、物体浮沉条件和浮力的利用奠定了基础。
2．教材内容分析
本节分为三个教学板块：（1）通过观察实验现象和日常的生活体验得出所有液体对浸入其中的物体产生向上的浮力；（2）测量物体受到的浮力大小；（3）探究影响浮力大小的因素。对浮力的探究是通过三个探究活动展开的，即“浮力的存在，浮力的大小，影响浮力大小的因素”。
本节教学内容具有探究性，虽然浮力现象我们并不陌生，但浮力大小的测量、浮力大小与哪些因素有关我们并不熟悉，这留给我们很大的探究空间。
【学情分析】
“浮力”对于学生来说，既熟悉又不熟悉。说熟悉，是因为在日常生活的积累中和在小学常识课的学习中已有了一定的感性认识；说不熟悉，是因为要把有关浮力的认识从感性提高到理性，需要综合运用各方面的知识，好在通过七年级的学习，学生已经具有一定的实验操作能力，初步学会了科学探究的方法，已掌握了正确使用弹簧测力计和二力平衡的有关知识，理解了重力和密度等相关概念，且本节课所涉及的内容与实际生活联系紧密，学生已具备了一定有关这方面的生活体验。
【目标分析】
1.知识与技能
（1）通过取兵乓球的任务、利用空饮料瓶的体验，以及圆柱体和弹簧测力计的探究实验，使学生进一步了解到浮力的存在，且方向竖直向上。
（2）运用弹簧测力计间接测量出会下沉的物体受到的浮力
（3）通过实验探究浮力大小跟哪些因素有关
2.过程与方法
（1）通过生活体验和实验观察，了感受浮力的存在，并初步培养学生的观察能力和分析归纳能力。
（2）通过实验探究“浮力大小的大小与什么因素有关”，初步体会如何合理的进行科学猜想，进一步领会控制变量法的使用。
（3）培养学生实验设计和信息处理的方法。
3.情感、态度与价值观
（1）通过探究活动培养对科学的求知欲，培养学生交流、合作以及实事求是的科学态度和勇于创新的精神；
（2）通过认识浮力，引发学生对浮力在生活中利用的思考，鼓励学生思考如何利用浮力方便我们的生活
4.科学技术、社会环境
通过本课学习，让学生体验到科学技术对社会和人类生活的影响，进一步增强学生对科学的热爱。
【教学重难点】
重点：测量浮力的大小和探究浮力的大小与什么因素有关。
难点：浮力大小的测量，猜想验证的实验设计、实验操作，对猜想因素的分析、整合。
【教学方法】
任务导学，观察，直观实验演示法，讨论归纳法，课堂讨论法，阅读指导。
【学法指导】
在提前预习的前提下，根据老师的引导问题进行思考，同时与头脑中现有的知识进行融合，联系生活中常见到的科学现象，设计测量的方案，尝试对测量方案进行操作检验；作出影响浮力大小因素的猜想，并尝试对猜想进行验证，初步掌握研究常见力的方法。
【设计思路】
本节课的教学内容与日常生活联系紧密，可以尝试在不断探究的过程中进行的，让学生在充分演示、探究实验和引导下，思考、讨论，结合实际生活感受，理解浮力的存在，让学生进一步感受到科学就在我们的身边，科学不仅有趣，而且非常有用，从而激发学生的求知欲望，培养学生的学习兴趣，充分体现“从生活到科学，从科学到社会”的教学理念。
关于浮力的方向，可让学生通过分析静止在水面上的物体的受力情况，回顾二力平衡的知识，结合重力的方向，得到浮力的方向，即竖直向上的。
本节课的重点放在测量浮力的大小和探究浮力大小的影响因素。浮力大小的测量，引导学生设计方案，并放手让学生自己去实验，通过实验自己总结归纳出测量的方法，并让他们书面或口头表述，既锻炼学生的动手能力，养成通过实验研究问题、思考问题的习惯，也发展学生终生对科学探索的兴趣。对于探究浮力大小的影响因素，给学生充分的思考讨论时间，让学生提出自己的猜想并说明理由，在此基础上教师分析说学生所列的猜想，合并雷同的项目，分析关联的项目并保留其一，最终确定要验证的猜想，引导学生设计实验验证猜想。
最后的环节是让学生分析确定的影响因素，引导学生合并这些正向影响浮力大小的因素，得出影响浮力大小的因素为物体排开的液体受到的重力（有助于学生学习理解下一课时的阿基米德原理），并让学生课后设计实验，研究两个力的到底存在何种关系。
这样的教学设计基于学生的生活经验和学习基础获取新知，遵循学生的认知规律和课程理念，注重学生的自主学习和探究式学习，有利于学生科学素养的提升。
【教学用具及教学媒体】
空饮料瓶、弹簧测力计、水槽、水、酒精、大量筒、兵乓球、大圆柱体（会下沉）、铜制圆柱体、铝制圆柱体、细线、泡沫块、橡皮泥、烧杯、毛巾、多媒体ppt课件等。
【教学流程
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【教学活动过程】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
设置情境
引入新课
出示底部有乒乓球的大量筒，问：怎样拿到乒乓球？条件：不移动，不破坏。
设问并讨论乒乓球上升的原因，说出受到浮力，且浮力方向竖直向上。
讲述：水有浮力。下面我请同学来感受、体验水的浮力。
【板书：第3节 水的浮力】
学生思考：取出乒乓球的方案？
学生实验：缓缓向大量筒中注水，乒乓球缓慢上浮。
（展示、动态观察）
学生分析原因。
通过任务驱动，促进思考，引出本课题。
通过学生展示，体验成功，体会科学知识来源于生活。
探求
新知
浮力的存在（第一步）：
让学生用手将饮料瓶、泡沫板压入水中，并说出手有什么感觉。
这个力的施力物体是谁？
让学生松开手，观察
分析归纳得到结论：在水中会上浮的物体受到水向上的浮力。
物体受力的方向如何？与物块受到的重力有什么关系？进一步让学生尝试用二力平衡分析浮力方向为竖直向上。
浮力的存在（第二步）：
把圆柱体（在水中会下沉）、铜块、铝块放到水中。
这些下沉的物体在水中受不受水的浮力？学生可能会在这个问题上产生分歧，教师可以适当的引导，组织学生进行有理有据的分析辩论。
引导学生设计实验（如图）进行验证。（碰到困难，教师可以设置一个过渡：浸入水中前先用手托一下圆柱体，让学生观察弹簧测力计的示数是否变小，并说出原因。）
总结归纳：下沉的物体浸在水中也受到水的浮力。
浮力的存在（第三步）：
如果把水换成酒精或者煤油，或者别的液体，弹簧测力计是否也发生同样的变化呢？
总结推广：【板书：所有液体都会对浸入其中的物体产生一个竖直向上的浮力。】
指明“浸入”的涵义包括“完全浸没”和“部分浸入”，指出浮力的单位—牛顿。
浮力的大小
过渡语：力有大小，我们能测量浮力的大小吗？
在学生有了初步方案的基础上，让学生实验展示测量的过程，并帮助归纳提炼。
【板书：用弹簧测力计测浸在水中的物体受到的浮力大小
1．先测重力G
2．物体放入水中看弹簧秤示数F拉
3．求浮力F浮=G-F拉
（适用条件：物体在水中会下沉）】
研究影响浮力大小的因素
过渡语：刚刚我们学习了测量浮力大小的一种方法，那么浸在液体中的物体受到的浮力大小可能跟那些因素有关呢？
【板书：影响浮力大小的因素】
可以引导学生，猜想是生活实践的基础上提出来的，不是凭空的想象，所以要从生活实践中总结寻找。
在学生提出猜想说明理由的基础上，对一些同类的猜想进行合并，对有关联的猜想保留其一，同时引导学生设计实验方案，用实验来验证猜想是否正确。
学生可能会提出的猜想：
1.液体的密度/种类
（出示死海中看报的照片，并适当解释），并用酒精和水做对比实验，得出有关系，且密度越大，浮力越大。
2.物体的密度/质量
（物体的密度和质量之间有密切的关联，我们只需考虑其中一个就行）
用铜制圆柱体和铝制圆柱体做实验（说明控制变量法的使用），测出相同体积圆柱体所受的浮力大小，并进行比较，得出无关。
3.物体浸入液体的深度
用圆柱体做实验，随着圆柱体的浸入，弹簧测力计的示数先变小后不变，说明受到的浮力先逐渐增大，后保持不变。得出：我们不能简单的认为浮力与浸入的深度有关，那么我们先放一放。
4.物体与液体的接触面积
可把橡皮泥碗完全浸没在水中，却是沉到水底的。
5.物体浸入液体的体积/物体排开液体的体积
帮助理解这两个猜想其实说明是同一个内容，物体只有浸入液体中多少体积，那就会排开多少体积的水。
教师演示圆柱体缓慢浸没在水中的过程实验，并边做边分析归纳出：第3个猜想中的深度不是影响浮力大小的本质因素，物体排开的液体体积才是本质上影响浮力大小的因素。
6.所处的位置
首先肯定学生的猜想（王亚平老师刚在天宫一号上给我们做了一系列失重情况下的物理实验，我们的同学深受启发，也很有想法。），并表示对所说理由的认同和思考深度和广度的欣赏。我们课外可以考虑去电梯中做实验，并说明其实是跟万有引力（重力）常数g有关，g值越大，浮力越大。
7.液体的温度：
热胀冷缩，改变液体的密度，所以温度和液体密度之间是相互关联的，既已考虑ye液体密度，就没有必要在考虑温度了。
引导学生总结。
【板书：液体的密度、物体排开液体的体积、常数g】
提出：是否可以把这三个因素归为一个？
教师引导学生推理。
学生推导后，教师表扬，并提示两个力之间的关系可以进一步深入研究。让学生设计一个研究的方案。
有一个力将手往上托（浮力）
学生观察，说出看到的现象。
以静止在水面上的物体为例分析：浮力与重力是一对平衡力，重力方向竖直向下，所以方向是竖直向上。
学生观察现象（下沉到底部）
学生判断，说出理由。
学生设计验证的实验方案，完成实验，通过分析实验获得的信息，得出：圆柱体挂在弹簧测力计下，重物浸没水中后，弹簧测力计的示数变小了，变小的原因是圆柱体受到水的浮力。
学生用酒精进行探究实验，并汇报实验结果。
学生讨论，设计测量的方案。
学生实验操作，总结出测量的方法。
学生讨论，提出影响因素，并说明理由。
理由（如：不会游泳的在河里会下沉淹死，但他在死海中缺能浮在海面上看报纸。）
理由（泡沫块能浮在水面上，但铜块、铝块却沉到水底）
理由（刚才同学和老师做实验时，随着圆柱体在水中的深度增加，弹簧测力计的示数变小，表明浮力变大）
理由（实验时，浸入的越多，物体与液体的接触面积就越大，浮力越大）
理由（学生和老师刚才研究浮力大小的实验现象，游泳时，随着人浸入的体积增大，感到人要浮起来。）
理由（认为在高空或太空中会不一样，因为如果物体在地球表面和月球表面漂浮在水中，物体受到的重力不一样，根据二力平衡浮力大小也会改变。）
理由（温度变化主要是引起液体的热胀冷缩）
总结：结合刚才探究式的学习，得到浮力的大小只跟液体的密度、物体排开液体的体积和常数g有关，液体的密度越大、排开的液体体积越大、g值越大，浮力越大。
学生分析讨论
m=ρV
G=mg
推导出：浮力大小与物体排开的液体所受的重力有关。
课后作业：学生设计探究方案。
开阔学生思维，在比较活跃的气氛中使学生能够从熟悉的现象中理解浮力的存在。
针对学生思维障碍提出问题，进一步激发思维，轻松得出浮力的方向。
提出相反的情景，让学生产生判断上的分歧，激发学生的探究兴趣，引导学生讨论、思考。
通过学生的自主方案设计和演示，体会探索验证的过程，感受成功的喜悦。
从“浸没”到“浸入”，从水到其它液体，改变实验条件，异中求同比较，提供归纳素材。通过归纳，培养学生从特殊到一般的初步归纳能力。
方案的设计对学生思维的深度和广度有很好的促进作用，也能提升综合应用知识的能力。
由于探究具有悬念，对学生具有挑战性和吸引力，能使学生体验科学的研究过程与方法，并能从中获得成功的喜悦，提高学习的信心，进而让学生认识到科学与实际生活密切相关。也体现了“从科学走向社会”的课程理念。
此环节的设置，旨在让学生在探究活动中重走阿基米德研究之路，对于学生理解后面的阿基米德原理创设基础。
小结
浮力存在及其方向
浮力大小的测量（用弹簧测力计间接测量）
影响浮力大小的因素
板书设计
第3节 水的浮力
所有液体都会对浸入其中的物体产生一个竖直向上的浮力。
用弹簧测力计测浸在液体中物体受到的浮力大小
1．先测重力G
2．物体放入液体中看弹簧秤示数F拉
3．求浮力F浮=G-F拉
（适用条件：物体在水中会下沉）
影响浮力大小的因素
液体的密度 物体排开液体的体积 常数g
（物体排开的液体受到的重力）