物体的浮沉条件及应用 教学设计

物体的浮沉条件及应用教学设计深圳中学 郭小玲【课题】物体的浮沉条件及应用【教学时间】45分钟【教学对象】初中二年级学生【教材】人教版初中物理（八年级下册）【教学内容分析】1.教材中的地位和作用“物体的浮沉条件及应用”是人教版初中物理八年级下册教材的第十章第3节内容。第十章“浮力”是前三章“力”“运动和力”“压强”内容的延伸。教材对本章内容的安排，是按照“浮力的概念”“浮力的大小阿基米德原理”以及“物体的浮沉条件及应用”的顺序展开的。本节课是在学习了阿基米德原理、认识了浮力的产生原因的基础上，从知识应用的角度来学习物体浮沉条件及应用。所以，本节知识的综合性较强，不仅涉及到浮力的相关知识，还要综合应用力学的基本概念、物体的受力分析、力与运动的关系等知识来综合分析物理问题。学习本节内容，将有助于学生构建完整的浮力知识体系、掌握分析物体运动过程的思维方法。2.课程标准对本节的要求理解物体的浮沉条件，并能运用物体的浮沉条件解释生活、生产中的一些现象。3.教材内容安排教材将“物体的浮沉条件及应用”这一节的内容，分为两个部分：（1）从受力分析和密度的角度，分别探讨物体的浮沉条件；（2）通过了解轮船、潜水艇的浮沉原理，学习“浮力的应用”，体会物理与生活的紧密联系。4.教材的特点第一，强调学生对已学的力学知识的综合应用、从而达到解决物理问题的目的。无论是探讨“物体浮沉条件”的过程中，还是在讨论轮船、潜水艇等“浮力的应用”的过程中，教材设置了一些问题情境，并提出对学生的学习要求应用知识分析问题情境（例如，要求学生画出教材图中物体所处三种状态下的受力示意图；要求学生分析钢铁密度比水大、要怎样用密度大的钢铁制成轮船漂浮在水面上）。第二，强调从生活走向物理、从物理走向社会。教材通过“用盐水挑选种子”“盐水浮鸡蛋”“木船”“能承受中午的橡皮泥船”等具体的生活实例，来配合知识的学习，关注学生体验性学习活动。【学生情况分析】1.学生的兴趣对自然、生活现象的因果认知感兴趣，具有较强的好奇心，对物理实验操作感兴趣。2.学生的知识能力基础（1）学生已经学习了浮力的基本概念，知道浮力的产生原因和浮力的方向；（2）学生已经学习了重力、弹力等几种常见的力，掌握对物体进行受力分析的能力；（3）学生对力与运动的关系有基本的理解与认识，知道“力是改变物体运动状态的原因”“当物体所受的合力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态”。3.学生可能存在的前概念根据对学生学习浮力前两节内容的学习情况的分析以及查阅相关的文献资料，发现学生对本节课内容可能存在的前概念主要包括：（1）只要物体受到竖直向上的浮力，物体就会上浮；（2）只要物体的密度大于液体的密度，物体就会下沉（或者只要物体的密度小于液体的密度，物体就会上浮），容易忽略能够从液体密度和物体密度这一角度判断物体的浮沉情况的前提条件是“物体完全浸没在液体中”；（3）浸在液体中的物体向上运动就是物体在上浮，物体在向下运动就说明物体在下沉。【对教材的处理】教材对“物体浮沉条件”的规律推导比较简单，只涉及到物体平衡态的描述，没有涉及物体从“浸没在液体中”的平衡态到“上浮”这样的非平衡态、再到“悬浮”平衡态的完整物理图像的描述。教材对“应用液体密度和物体密度这一角度来判断物体的浮沉情况”这一内容，没有明确强调其使用的前提条件（物体能够完全浸没在液体中），也没有明确指出是 “物体的平均密度”。基于对任教学生基本学情的分析，笔者认为，如果仅仅按照教材对“物体浮沉条件”的内容安排完成课堂教学，这样不利于学生建立较系统的分析物理情景的能力，也不能满足学生的学习需求。所以，基于教材内容和学生学情的分析，笔者对对教材和教学内容进行了如下的处理：（1）设置实验条件，让学生动手实验，将理论分析与实验检验相配合，构建抽象的一般性物理概念与具体的实验现象之间的桥梁；（2）设置教学情境，引导学生分析“物体受力情况运动形式运动结果”的完整运动过程，帮助学生建立较完整的物理图像；（3）设置铁球漂浮、如何使蜡沉到水底等具体的问题情境，引导学生综合运用力学知识解决问题，并让学生通过实验检验问题解决方案。【教学目标】1.知识与技能（1）能够根据力与运动的关系描述物体的浮沉条件；（2）了解浮沉条件的实际应用，知道轮船、潜水艇的简单原理。2.过程与方法（1）通过实验观察和思考，掌握分析物体运动过程的思维方法；（2）能运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些相关现象。3.情感态度与价值观通过学习轮船和潜水艇的原理，体会科学、技术与社会的紧密联系。【教学重点】 能根据二力平衡的条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能运用物体的浮沉条件说明。【教学难点】 运用物体的浮沉条件，解释生产、生活中的一些相关现象，解决实际问题。【教学策略设计】1.教学组织形式本节课的主要教学组织形式，采用教师引导，学生分组实验、观察思考、应用已学过的力学知识来解释物理现象的方式。2.教学方法（1）实验法和探究法物理事实是建立物理规律的依据，是进行思维加工的原料。本节教学设计注重以实验为基础，通过实验创设具体的物理情景，激发学生学习兴趣，为学生从力学的角度来探究抽象的“物体浮沉条件”提供丰富的感性认识材料。（2）讲授法和谈话法通过老师引导式的讲解，辅以演示实验和现代多媒体教学技术，启发学生思维，把学生的感性认识上升到理性认识。同时，以问题为先导，通过师生对话教学的方式，教师引导学生综合运用“浮力”“受力分析”“力与运动的关系”等知识来解释现象，从而寻找抽象的“物体浮沉条件的规律”，突出了对学生科学思维的培养。3.学法指导本次教学中，注重培养学生的实验操作能力，培养学生的观察、分析、归纳等科学研究方法，注重培养学生从具体的物理情景出发、分析和解决物理问题的科学思维。4.教学媒体设计本节课充分利用随堂实验、教具、图片、flash动画等材料，为学生综合运用力学概念解决问题情景、掌握力学分析方法和科学思维过程提供丰富的感性材料。例如，基于学生的学习前概念，为了强调“从液体密度和物体密度这一角度判断物体的浮沉情况”指的是“液体的平均密度”和“物体的平均密度”，配合了空心铁球和实心铁球的对比实验，突出了“物体的平均密度”这一概念的直观认识，同时，为学生理解轮船能够漂浮在水面上的原理打下了基础。【教学用具】教师演示实验：多媒体课件、500mL玻璃量筒、玻璃弹珠、木质小球、1.8L透明圆柱型容器、实心钢球（直径5cm）、空心钢球（直径5cm）、烧杯。学生分组实验：500mL玻璃量筒、水槽、水、橡皮泥、阿基米德原理实验仪的重物和溢水杯、烧杯、细棉线、圆柱形重物（铜柱、铝柱）、火柴、蜡烛。【教学流程图】【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图【创设情境、导入新课】1. 导入实验，创设情境量筒底部放了两个小球（一个玻璃弹珠、一个木制小球），教师提问学生“有没有办法不移动量筒就轻易地把两个小球拿出来”，从而引导学生根据已经学过的知识寻找问题情境的解决方法。然后教师演示将水倒入量筒中，引导学生观察实验现象，并思考。2.提出本节课有待解决的问题：决定物体浮、沉的条件是什么？提出问题：有没有办法不移动量筒就轻易地把两个小球拿出来？演示实验提问学生讲解回答回顾已学知识观察与思考产生认知冲突听讲与思考1.已学知识与本节课内容紧密联系，通过回顾已学知识，为本节学习内容铺垫。2.导入实验使学生产生认知冲突，激发学习兴趣，集中注意力。【浮沉条件、分组实验】1.分三类情况（ F浮G物、F浮=G物）探讨物体的浮沉条件教师配合提问、师生对话、板画、板书以及多媒体课件，来引导学生分别从 F浮G物、F浮=G物三种情景下，来分析物体完全浸没在液体中时所受到的合力、物体的运动形式、运动结果。2.学生分组实验：学生分组选用实验仪器来演示物体上浮、下沉、悬浮的实验，并配合讲解物体的浮沉条件（要求每位同学轮流给组内其他同学演示并讲解实验）；每组派一位代表向全班同学做展示。3.应用知识，巩固基础教师借助习题，引导学生应用知识，巩固刚学习的知识，强调“向上运动 上浮”“向下运动 下沉”，强调学生对物理概念的理解。描述物理情景提问学生讲授指导学生进行实验提供问题情境引导学生思考；组织学生回答问题联系已学知识，思考物理情景回答问题听课学生小组合作分组进行实验操作，并配合讲解物体的浮沉条件小组派代表向全班同学展示实验和讲解思考与分组讨论回答问题理解“上浮”和“下沉”的概念1.让学生明确研究思路，掌握探究学习的主线。2.通过及师生“谈话式”教学过程和学生分组实验，鼓励学生自己综合运用已学过的力学知识来描述物理情景，这样不仅能锻炼学生的语言表达能力，更能培养学生的综合分析能力以及分析物体运动过程的思维方法，有助于学生建立完整物理情景。3.理论分析与演示实验的紧密配合，能帮助学生将抽象的物理情景分析与具体的实验观察紧密结合，从而发展学生的一般性科学思维能力与分析方法。【密度关系、拓展理解】1.从液体密度和物体密度的角度，分析物体的浮沉条件教师配合板书，引导学生回顾物体重力和物体所受到的浮力大小的计算公式。再引导学生将“重力与浮力的大小关系”等效转换为“液体密度和物体密度的大小比较”。2.应用知识分析问题，理解“密度”指的是物体的平均密度教师通过具体的问题情境“因为，所以把铁放入水中一定会下沉”，引导学生讨论与思考。借助一道习题“将一个铁制空心球用手没入水中, 放手后球的运动形式”，引导学生思考明确“从液体密度和物体密度这一角度判断物体的浮沉情况”指的是 “物体的平均密度”，空心钢球的运动形式取决于空心钢球平均密度。教师分别演示两个钢球在水中的运动形式，引导学生发现一个是实心钢球，一个是空心钢球。讲授提出问题引导学生思考提出具体的问题情境讲授平均密度的概念提问演示实验引导学生思考听讲与思考回答问题将物体的浮沉条件与“液体密度和物体密度的大小比较”建立联系运用知识思考问题情境回答问题观察实验，思考两个钢球的区别听讲与思考1.从“力的大小的比较”过渡到“密度大小的比较”，这样的教学过程旨在让学生对“物体的浮沉条件”建立较为完整的认识。2.学生应用密度关系解决实际问题的教学环节，能够鼓励学生把课堂学习与生活实际联系起来。3.空心钢球与实心钢球的对比实验，引起学生认知兴趣，也让学生对“平均密度”的概念有较为深刻的认识。【应用浮力、联系实际】1. 轮船的工作原理从空心钢球的实验，引导学生将物理实验现象与轮船的工作原理建立联系。教师简单讲解轮船的基本结构与工作原理。2.潜水艇的工作原理教师引导学生从“物体的浮沉条件”思考“如何让潜水艇实现上浮、下沉”，再配合flash动画的演示，简单讲解潜水艇的工作原理。3.应用知识解决问题，联系生活实际教师课前布置的查阅资料作业，学生分小组介绍生产生活中应用物体浮沉条件的实例。4.教师通过“蜡水,有没有办法使蜡沉到水底”这一个具体的问题情境，引导学生综合运用知识，寻找问题解决方法。学生分学习小组通过实验，检验提出的“蜡在水里沉底”的实验方案。教师引导学生明确“应用液体密度和物体密度这一角度来判断物体的浮沉情况”是有前提条件的外界条件能否实现F浮最大（即液体是否足够深）。再将这个实验现象与“鲸鱼、船搁浅现象”联系起来，引导学生体会物理知识与社会生活的联系。讲述讲解提出问题演示flash动画讲解组织学生讨论；组织学生介绍应用物体浮沉条件的实例；适当点评和辅助学生讲解实例提供问题情境；引导学生思考和进行分组实验；组织学生展示问题解决方案；讲解听课思考体会回答观察听课与思考讨论思考学习小组介绍应用物体浮沉条件的实例听讲与思考1.轮船、潜水艇等原理的教学过程，将