初中物理第3节 物体的浮沉条件及应用教案及反思

这是一份初中物理第3节 物体的浮沉条件及应用教案及反思，共18页。
章节
第十章第三节
课题
物体的浮沉条件及应用
课时
1
课型
规律课
授课时间
教学内容分析
课标要求解读
《义务教育课程标准（2022年版）》对本节内容的要求为：2.2.9能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。例10了解潜水艇的浮沉原理。
（一）课程标准对本节学生需要掌握的知识要求有：
（1）物体浮沉的条件：
①物体在液体中，有漂浮、悬浮、沉底的三种状态和上浮、下沉的两种现象；
②从静力学的角度分析，当物体在液体中，浮力大于重力时，物体上浮；浮力大于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内；浮力小于重力时，物体下沉。
③从物质特性的角度分析，当物体在液体中，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮；如果它的密度等于液体的密度，物体悬浮；如果它的密度大于液体的密度，物体下沉。
（2）生产生活中的浮沉现象
了解潜水艇、轮船、气球、飞艇、盐水选种子的原理。
（二）课程标准对本节学生掌握知识的程度要求为：
“说明”和“了解”属于认知性目标行为动词，了解水平，基本特征是复述，即把已经学过的知识，通过回忆按照问题的要求陈述出来。因此，本节要求学生能够判断出物体在液体中所处的状态，探究总结出物体的浮沉条件，且运用物体的浮沉条件解释生产生活中的一些浮沉现象。
教材分析
本节内容属于初中物理八年级下册第十章第三节，是在前两节浮力概念和阿基米德原理的学习基础上进一步探究物体的浮沉条件，与前两节内容构成完整的浮力知识体系。物体浮沉条件的探究将重力、质量和密度、二力平衡和浮力等知识联系起来，是力学知识的综合应用，且与生活实际应用联系密切，重在提升学生的分析能力，培养学生的社会责任核心素养。
为了达成课程标准要求中的“运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象”，教材设计了物体的浮沉条件和浮力的应用两部分内容。
物体的浮沉条件这部分内容，教材从学生生活经验提出问题：，引导学生受力分析、并运用运动和力的关系、二力平衡条件、整合归纳得出物体浮沉时，浮力和重力的大小关系，又利用阿基米德原理、重力、密度知识进行整合,从而得出物体浮沉时，液体密度和物体密度的大小关系。同时介绍了农业上盐水选种的例子和盐水浮鸡蛋的小实验，加深学生对物体浮沉条件的认识。
浮力的应用这部分，教材选取了3个实例来帮助学生利用浮沉条件解释生产、生活的一些现象。首先从学生熟悉的船引入教学，介绍船的发展历程，并利用能承载重物的橡皮泥船，认识到空心的作用，轮船是改变排开水的体积从而改变浮力实现浮沉的实例代表。潜水艇是改变重力实现浮沉的实例代表。气球和飞艇是改变密度从而改变重力实现升空的实例代表，学生通过学习轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理，了解物理知识在生产，生活中的应用。另外，教材的两个想想做做用日常用品进行实验，拉近物理与生活的距离，让学生深切体会到科学的真实性。教材最后对飞艇与能源进行了简单的介绍，反映了科技发展的新面貌，使学生除了学到科学知识外还能感受到时代的脉搏。
物理内容分析
（1）物体浮沉条件的文字表述：
浮力大于重力时，物体上浮；浮力等于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内；浮力小于重力时，物体下沉。或：浸没在液体中的物体，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮；如果它的密度等于液体的密度，物体悬浮；如果它的密度大于液体的密度，物体下沉。
（2）物体的浮沉条件及应用的意义：
探究物体的浮沉条件可以解释物体在液体中的状态，在此过程中可以提升学生观察现象的能力和分析问题的能力。物体浮沉的条件又可以运用在生产生活中，了解物体浮沉的条件在生产生活中的应用可以培养学生的社会责任核心素养。
（3）物体浮沉条件的内涵：
从力学角度来看，物体在液体中的状态与物体所受浮力和重力的大小有关；从物质特性的角度来看, 物体在液体中的状态与物体和液体的密度有关。
（4）物体的浮沉条件及应用的外延：
教科书中讲述了物体在液体中的浮沉条件，但该浮沉条件也适用于气球、飞艇等在空中的漂浮。
（5）物体浮沉条件及应用的关联：
从力学的角度分析物体的浮沉现象运用了二力平衡等力学基础知识，即巩固了前面所学的知识，为后续解决物体较复杂的受力情况提供了思路，奠定了基础。
（6）物体浮沉规律应用的发展：
物体在液体中漂浮、悬浮、沉底的状态和上浮、下沉的现象是生产生活中的直观经验。了解其中的原理之后，又可以根据需要，把物理知识投入生产生活，如轮船、潜水艇、气球、飞艇等的设计。
学情分析
本节课的教授对象为初二年级的学生，通过对浮力和阿基米德原理的学习，学生对浮力及其大小有了一定的认识，对物体的浮沉也有一些生活体验，并且学生已经掌握了运动和力的关系，简单受力分析、二力平衡条件等力学基础知识，但分析总结物体的浮沉条件能力不足，需要教师加以指导。此外，虽然学生通过电视或网络对轮船、潜水艇、气球和飞艇有些许了解，但是对于如何实现它们的浮沉，缺少理论指导。并且学生可能会认为在液体中重的物体会下沉，轻的物体会上浮，在教学中教师要引导学生从力的角度和密度的角度分析物体的浮沉。
基础
生活经验
1.学生知道乒乓球等轻的物体可以浮在水面上，石头等重的物体会沉入水底。
2.见过轮船、气球的影像或实物。
学习基础
概念规律
学习了重力、浮力、力与运动的关系、二力平衡等力学基础知识；
思想方法
初步掌握了依据探究实验概括规律的思想。
探究能力
具备一定观察分析能力、动手实践能力及物理规律的总结能力。
教学目标
物理观念
1.知道物体的浮沉是由物体在液体（气体）中所受浮力与重力的大小关系决定的，且与物质的密度有关
科学思维
1.通过分析乒乓球的浮沉现象，掌握从受力分析入手分析物体运动的方法
2.通过物体浮沉条件的应用（如轮船、潜水艇等），能够应用对应物理模型解决实际问题
科学探究
1.通过小组探究不同物体在水中的浮沉状态，培养学生的实验操作能力、合作能力、以及对结果的交流、评估、反思能力
科学态度与责任
1.认识浮力对人类生活、生产的影响，学会分析生活中的浮沉现象
2.通过自制小船、热气球等，做到理论联系实际，学以致用，认识科学技术对社会发展的影响
教学重点
从力的角度总结归纳物体的浮沉条件。
如何改变物体的浮沉条件。
物体浮沉条件的应用。
教学难点
运用物体的浮沉条件解释轮船、潜水艇、热气球其中的原理。
教法与学法
教学模式
启发引导模式
教学策略
认知冲突策略、认知整合策略
教学方法
讲授法、演示法、实验法
教法：本节课作为一堂物理规律课，采用启发引导和讨论探究的教学模式，主要运用讲授法、演示法、实验法三种教学方法。通过演示“乒乓球沉浮的实验”，定量计算重力与浮力的大小，让学生更深入地理解物体的沉浮条件。通过学生自己做小船实验，消除密度大的物体一定下沉的错误认知。
学法：
学生在教师逐步的提问引导下通过观察和探究掌握物体在液体中的浮沉条件，并且动手制作橡皮泥船，提高对于浮力的理解与应用。
教学手段
教学用具：乒乓球，细沙，透明水杯，清水，橡皮泥，栗子，电吹风，塑料袋，天平
辅助资源：多媒体
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课引入
1.老师提问：隐没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体要上浮，有的却要下沉。这是为什么？
2.演示实验的进行：实验器材：一号乒乓球（不装沙子），二号乒乓球（装少量沙子），三号乒乓球（装满沙子），乒乓球体积均为33.5 cm³，装有一定量清水的透明水杯；天平；
老师依次摆放好器材，三个乒乓球，透明水杯。
老师首先对学生们进行提问：同学们，老师把乒乓球放入透明水杯会发生什么呢？老师首先放入三号乒乓球，发现乒乓球下沉到底部。
老师拿起二号乒乓球，提出相同的问题。把乒乓球放入透明水杯后，发现乒乓球悬浮在水中。
老师拿起最后一个乒乓球，放入透明水杯中，发现乒乓球上浮。
1.学生带着疑问进行下面课程内容的学习。
2.观察老师演示实验的初始情境。
学生根据生活经验回答：乒乓球会上浮，最终漂浮在水面上。
根据上一个乒乓球，学生回答：乒乓球会下沉。
观看最后一个小球的浮沉情景，进行思考。
1通过提问，学生进行思考，把生活中的例子与浮力联系起来。进而引出本节课的内容。
2.通过演示实验，增加物理教学中的趣味性，提高学生对物理学科的兴趣。
新课讲授
1.根据演示实验现象，老师提出“常识”的错误性。老师向同学们提出：“常识”有时是错误的，我们需要发展创新质疑的能力。
2.教师讲解物体的五种浮沉状态，并且邀请学生上台画出五种状态的受力分析。
老师对演示实验进行总结归纳，得出物体的沉浮条件：当物体浸没在水中时
（1）浮力大于重力时，物体上浮。
（2）浮力等于重力时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内。
（3）浮力小于重力时，物体下沉。
3. 演示实验：选取沉入水底的乒乓球，分别放入三杯水中。
学生观察物体的浮沉状态并画出受力分析图。
得出结论：物体的浮沉情况也可以用物体密度和液体密度的大小来描述。老师举出生活中的例子：在用盐水选种时，把漂浮的种子清除掉，留下下沉的饱满种子。
4.教师总结物体的浮沉条件。
5.演示实验：教师利用自制教具先对气球充气使物体浮起，再向瓶内注水使物体下沉。
学生观察物体的浮沉状态并回答改变物体浮沉状态的两种方法（改变自重和浮力大小）。
1.学生意识到生活经验有时会欺骗自己，初步具有了质疑创新的精神。
2．学生上台画出受力分析图。
3.学生画出不同密度下的受力分析图，学习通过密度判断物体浮沉的方式。并了解日常生活中的应用。
1.发展了学生质疑创新的能力，通过乒乓球“不一般”的行为强化了学生的实验意识。
2. 通过学生思考，将现象与理论结合，培养学生应用物理模型解决实际问题的科学思维
实验探究
1.教师提供实验器材（装有水的透明水缸、烧杯、食盐、吸管、细铁丝、搅拌棒、薄铁片、蜡块、橡皮泥、硬币、干红枣、空塑料瓶、胡萝卜块），学生探究不同物体在水中的浮沉状态，并且探索如何改变物体当前的浮沉状态（不定向）。
2.小组展示与交流实验结果。
学生认真做实验，并进行讨论交流。
通过探究性、开放性实验，培养学生求真、探索的科学精神。
学生实验可以提高学生的实验能力，强化学生的实验意识，提高学生对物理学科的兴趣。
浮力的应用
1.轮船
播放003号航空母舰视频
老师提出问题：轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，怎么用沉重的而坚硬的钢铁制成可以承载那么多货物的船呢？
实验开始前：
老师：根据阿基米德原理，排开液体的重力与浮力数值相同，为了让物体漂浮在水面上，我们需要增大浮力也就是增大排开液体的重力，现在请同学们想一想，我们实验中液体种类已经确定了，可以通过改变哪一个量来增大排开液体的重力。大家可以仿照轮船模型。
老师：同学们，我们发现把钢铁做出船状放在水面，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。
老师介绍排水量：轮船装满货物时排开水的质量。
2.潜水艇
2.1播放视频，介绍我国长征18号潜水艇，提问其可以在深海之中可以自由上浮与下沉的原理。（
潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用装置。
潜水艇的舰身装有水舱。潜水艇通过水舱改变自身重力，实现在水中上浮，下沉，悬浮的三个不同状态。向水舱充水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中。水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重，它可以悬浮在水中。当用压缩气体将水舱中拍出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。
实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。
3.气球和飞艇
3.1 气球
演示实验：老师取一个稍大的薄塑料袋，袋口用很细的铜丝框成一个圆口，开口朝下，用电吹风向袋内吹热空气。放手后，塑料袋热气球便冉冉上升。
师：同学们，你知道塑料袋上升的原因吗？在这里我们可以应用本节课学习的关于物体的浮沉条件的知识。
我们用电吹风吹热空气后，由于热胀冷缩的知识，塑料袋内部密度小于外部，塑料袋上浮。
解释气球漂浮在空中的原理：气球内气体密度小于空气的密度。
举例：高空探测气球：内部充的是氢气和氮气；
学生实验：将塑料袋罩在酒精灯上方，保持一段时间，释放塑料袋，塑料袋上浮。
3.2 飞艇
5月15日4时40分，我国第二次青藏高原综合科学考察研究“巅峰使命”珠峰科考中，“极目一号”Ⅲ型浮空艇平台超过世界最高峰珠穆朗玛峰，到达海拔9032米的高度，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。
特点：定向航行；之前使用氢气（易爆炸），现在改为氦气（不会爆炸）；飞行速度低但是造价低廉。
运行原理：气囊内的气体密度小于空气的密度。
1.学生在老师的提示下对轮船原理进行思考，并根据做过的实验回答问题：因为轮船增大了排开水的体积，浮力变大
2.了解潜水艇的原理。
观察老师的演示实验，并动手进行实践操作，在老师的讲解下了解气球，气艇的原理。
1.学生通过了解我国最新的航空母舰，浮空艇，有利于家国情怀的培养，民族自豪感的提升。
1.学生掌握潜水艇的工作原理，对物体的浮沉条件知识的掌握进一步加深。
2.演示实验以及动手实验可以增加课堂的趣味性，同时加强了学生的知识的掌握。学生对气球原理的认识更加全面。
课堂小结
教师作课堂总结：本节课我们学习了
1.物体的浮沉条件
（1）浸没在液体中的物体受到重力和液体对它的浮力，如果浮力大于重力，物体上浮；如果浮力等于重力，物体悬浮在液体内；如果浮力小于重力，物体下沉。
（2）漂浮在液面上的物体所受的浮力与所受的重力大小相等。
2.改变物体浮沉状态的两种方法：改变自重和浮力大小
2.物体的浮沉条件的应用
（1）轮船
（2）潜水艇
（3）气球和气艇
气球和飞艇在空气中也遵循相同的浮沉条件
学生认真听讲、思考，跟随老师一起回顾课堂内容。
老师带领学生回顾总结本堂课内容，对课堂内容进行梳理，突出教学重点。
布置作业
完成书上60页课后习题
学生听讲、记录并认真完成作业。
检验本节课的学习情况，通过布置作业的形式，加深学生对于物体浮沉条件的理解。
板书设计
课后反思