浮力单元教学设计方案Word格式文档下载.docx
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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。
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
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
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
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
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。
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。
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。
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?
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
实验室
第1课时
一、浮力大小与哪些因素有关(浮力的大小跟什么因素有关?
)
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?
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
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?
第2课时
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。
1.实验探究浮力大小跟哪些因素有关
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
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:
3.运用阿基米德原理分析解决问题
现场评价与纸笔测试相结合
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
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。
浮沉条件及其应用。
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。
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。
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?
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。
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。
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
玻璃杯子、食盐、清水、鸡蛋
(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。
一、物体的浮沉现象
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?
探究物体浮沉的条件
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.
(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?
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
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?
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?
本课时内容预设为研究性学习部分。
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。
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。
1.物体的浮沉现象
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
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
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。
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。