跨学科实践-物质的密度-工程实践、社会发展、日常生活-2025-2026学年沪科版（五四学制）物理八年级上学期

跨学科实践教学资源设计：工程中的“材料鉴定师”1.项目名称

工程挑战：古桥修复中的“材料鉴定师”2.项目提出

某古镇有一座古老的石桥（虚拟情境），桥栏杆上的一只石狮因年代久远而部分损毁。古镇管委会决定对其进行修复。作为项目组的“材料鉴定师”团队，你们的任务是：任务一（鉴定与分析）：

确定原有石狮的材料成分（石材种类）。任务二（选材与仿制）：

为修复工程选择合适的替代石材，并制作一个按比例缩小的仿制模型。涉及学科核心学科：

物理学融合学科：

工程技术、地理、历史/艺术、数学、信息技术4.教学目标物理观念1.

形成物质观念：

深刻理解密度是物质本身的一种属性，能够运用这一观念解释为何可以通过密度来鉴别物质种类。

2.

建立运动与相互作用观念：

能初步从微观角度（分子/原子排列的紧密程度）定性地解释不同物质密度不同的原因。科学思维1.

模型建构：

能够将复杂的“石材鉴定”工程问题，抽象并简化为“测量质量与体积→计算密度→比对数据库”的科学模型。

2.

科学推理：

能基于测量数据，结合密度表进行逻辑推理，对石材种类做出有理有据的判断；能分析不同石材作为桥栏杆材料的优劣（如密度与强度、耐风化性的关系）。

3.

质疑创新：

能批判性地分析实验误差的来源，并提出改进方案；在选材时能创造性地权衡性能、成本、美观等多重因素。科学探究1.

问题与假设：

能明确提出了解“石狮是由哪种石材制成的？”这一可探究的物理问题，并基于观察做出合理猜想。

2.

设计与实施：

能独立或小组合作设计出利用天平和量筒（排水法）测量不规则固体（石材样品）密度的完整方案，并能规范、安全地完成操作。

3.

交流与论证：

能准确记录数据，通过计算、图表等方式处理信息，并撰写一份简洁的《材料鉴定报告》，清晰陈述探究过程、证据和结论。科学态度与责任1.

科学态度：

在实验过程中培养严谨认真、实事求是、尊重证据的科学态度。面对有偏差的数据，能主动反思而非篡改。

2.

STSE（科学·技术·社会·环境）：

认识到材料科学在文物保护、建筑工程等领域的关键作用。理解工程决策需要综合考虑技术可行性、经济效益（成本）、社会文化价值（保持古桥风貌）和环境影响（石材开采）。

3.

社会责任：

在仿制任务中，树立保护文化遗产的责任感，并理解工程师和科学家在社会发展中所应承担的伦理责任。5.实践流程与内容阶段一：鉴定师入门—密度的物理原理活动：

回顾密度概念（ρ=m/V），学习使用天平和量筒（排水法）测量规则与不规则固体的密度物理知识衔接：

紧扣教材，夯实质量、体积、密度的测量方法与原理。阶段二：核心任务一—破损石狮的材料鉴定情境：

项目组提供了从破损石狮上取下的样品A，以及三种本地常见的候选石材样品B、C、D（如花岗岩、大理石、砂岩等，实际可用不同材质的石块代替）。探究任务：测量样品A、B、C、D的质量和体积。计算出各自的密度。查阅“常见石材密度表”（教师提供），通过对比，鉴定出样品A最可能属于哪种石材，并完成《材料鉴定报告》。阶段三：核心任务二——仿制工程的选材与模型制作工程挑战：

由于原始石材已无法开采，需要从B、C、D三种石材中选择一种最合适的进行仿制修复。工程设计流程：明确需求：

修复材料需满足：①密度与硬度接近原石材（保证结构与外观协调）、②耐风化、③成本可控。方案设计与决策：

各小组根据密度数据、材料性能参数表（教师提供，包含简单的硬度、耐酸性、单价等信息），进行综合分析，选择一种石材并阐述理由。制作与测试：

使用选择的新型材料（如用石膏、黏土等更易加工的材料模拟石材），制作一个缩小版的新石狮模型。评估与交流：

小组展示其鉴定结果、选材决策和仿制模型，并进行答辩。6.教学资源清单实验器材：

天平、量筒、细线、烧杯、各种石材样品（或替代品）。信息材料：

“常见物质密度表”、“工程材料性能参数表”（简化版）、项目任务书。评价工具：

《材料鉴定报告》模板、项目成果评价量表（涵盖科学探究、工程设计、团队协作、表达交流等多个维度）。7.设计特色真情境，大任务：

以“古桥修复”这一真实的工程问题为背景，赋予学生明确的职业角色和使命，驱动学习。素养导向：

教学目标直接对应物理四大核心素养，确保教学活动的设计服务于学生综合能力的提升。跨学科深度融合：

物理学是解决问题的核心工具，工程实践是问题呈现的载体，历史、地理、数学等知识自然融入其中，而非简单拼凑。强调工程思维：

不仅要求学生“探究是什么”（鉴定），更要求他们“决策怎么做”（选材），体验完整的工程设计与优化流程。跨学科实践教学资源设计：社会中的“材料决策者”项目名称

社会课题：“限塑令”的科学基石——塑料密度分选与回收效益探究项目提出

随着全球“限塑令”的推进和循环经济的发展，塑料回收已成为关乎可持续发展的重要社会议题。然而，塑料种类繁多（如PET、PP、PE、PVC等），其化学成分和物理性质不同，若混合在一起，不仅无法有效回收，还会降低再生料的质量。

作为环保科技公司的“材料决策者”团队，你们的任务是：任务一（原理探究）：

探究利用密度差异分选混合塑料的科学原理。任务二（社会调研）：

分析高效分选对塑料回收经济效益和环境效益的影响。任务三（公益倡导）：

设计一个面向社区的科普方案，解释为何要倡导居民对塑料进行“清净回收”与初步分类。3.涉及学科核心学科：

物理学融合学科：

化学、环境科学、社会科学（经济学）、信息技术4.教学目标物理观念1.

深化物质观念：

不仅理解密度是物质的固有属性，并能将“不同物质密度不同”这一观念迁移应用于解决实际的垃圾分类与资源化问题。

2.

建立能量与运动观念：

理解浮沉条件（F浮=ρ液gV排）的本质是重力与浮力的相互作用，并能运用此观念设计和解释密度分选技术。科学思维1.

模型建构：

能够将复杂的“混合塑料分选”问题，建构为“利用配置不同密度的溶液来模拟工业分选流程”的物理模型。

2.

科学推理与论证：

能根据塑料样品在不同溶液中的浮沉状态，推理出其密度范围，进而鉴别其种类；能基于实验证据，论证高效分选对提升回收物价值的必要性。

3.

质疑与创新：

能对分选结果的纯度进行批判性思考，分析误差来源；能对社会上存在的“回收无用论”等观点进行科学辨析。科学探究1.

问题与假设：

能明确提出“如何将混合的PET和PP塑料分开？”并做出“可以利用它们密度的不同进行分选”的科学假设。

2.

设计与实施：

能设计出配置不同密度溶液（如清水、饱和盐水、酒精溶液等）来分选已知和未知塑料样品的探究方案，并能安全、规范地完成实验。

3.

交流与论证：

能记录并分析数据，绘制简单的分选流程图，并撰写一份《塑料密度分选可行性报告》，用证据说明分选的科学依据。科学态度与责任1.

科学态度：

在探究中培养严谨、求实的态度，认识到科学结论必须建立在可靠的实验数据之上。

2.

STSE（科学·技术·社会·环境）：

深刻认识物理学技术（密度分选）是推动循环经济、实现可持续发展的关键技术支撑。

理解塑料回收是一个涉及物理原理、化学工艺、经济成本和社会参与的复杂系统工程。

3.

社会责任：

通过公益倡导任务，主动承担起向公众传播科学知识的责任，提升自身与他人的环境保护意识，理解个人行为（如正确垃圾分类）对社会发展的重要意义。5.实践流程与内容阶段一：决策者奠基——密度与浮沉条件活动：

学习密度公式，探究物体浮沉条件。通过将不同塑料块（如PE、PVC）放入水中观察其浮沉，直观感受“密度决定浮沉”。物理知识衔接：

紧扣教材，将密度知识与浮力知识初步关联。阶段二：核心任务一——混合塑料的密度分选探究情境：

模拟回收站收到的混合塑料瓶，其主要成分为PET（矿泉水瓶）

和PP（酸奶杯），它们密度不同且常被混合。探究任务：配置不同密度的溶液（如清水ρ≈1g/cm³，20%盐水ρ≈1.1g/cm³，35%酒精溶液ρ≈0.9g/cm³）。将已知的PET和PP样品投入不同溶液中，记录其浮沉状态，确定其密度范围。领取“未知混合塑料样品”，利用配置的溶液体系将其成功分选，并鉴定各类别的可能材质。完成《塑料密度分选可行性报告》。阶段三：核心任务二与社会调研——分选的价值与公众参与社会调研：资料分析：

引导学生查阅资料（或由教师提供），了解分选后的纯净PET再生料与混合塑料破碎料的市场价格差异。效益分析：

讨论分选如何影响回收企业的经济效益（提升产品价值）和环境效益（减少填埋焚烧、降低“白色污染”）。公益倡导设计：各小组基于探究成果，设计一份面向社区的科普宣传材料（如海报、短视频脚本、PPT）。内容要求：

必须用本项目的实验现象或结果，形象地解释

“为什么回收时要拧掉瓶盖”（瓶盖与瓶身材质不同）

和

“为什么要清洗干净”

（杂质影响分选效率和再生质量）等具体倡议。6.教学资源清单实验器材：

天平、量筒、烧杯、清水、食盐、酒精、各种塑料样品（PET、PP、PE、PS等，可从废旧物品中获取）。信息材料：

“常见塑料密度与用途表”、“塑料回收产业链简图”、项目任务书。评价工具：

《分选实验报告》模板、《公益倡导方案》评价量表。7.设计特色紧扣社会热点：

以“限塑令”和“垃圾分类”这一全社会共同关注的议题为切入点，赋予物理学习强烈的时代感和现实意义。素养全面覆盖：

教学目标精准对标四大核心素养，特别是“科学态度与责任”得到了前所未有的强化，引导学生从“学习者”转变为“负责任的社会行动者”。跨学科自然融合：

物理学（密度与浮力）是解决问题的核心方法，化学（材料性质）、环境科学（污染与治理）、社会科学（经济与公共政策）知识无缝嵌入，形成一个完整的认知链条。强调社会责任：

最终的产出不是一份试卷，而是一项旨在改变社区行为的“公益倡导”，让学生真切地感受到科学知识能够转化为推动社会进步的力量。跨学科实践教学资源设计：生活中的“品质鉴定官”项目名称

生活探秘：“舌尖上的物理”——食用油品质的密度鉴定项目提出

妈妈会在厨房里抱怨：“这桶油怎么感觉颜色有点深，是不是不太好？”市场上琳琅满目的食用油，价格差异巨大，我们如何通过科学的方法，初步判断食用油的基本品质（如是否纯正、是否掺假）呢？

作为家庭“品质鉴定官”，你们的任务是：任务一（方法探究）：

探究利用密度鉴别不同食用油的可行性。任务二（品质评估）：

对提供的“待测油样”进行密度测量，并与标准值对比，初步评估其纯度。任务三（生活应用）：

制作一个家庭版“食用油品质简易鉴别”小贴士。3.涉及学科核心学科：

物理学融合学科：

化学、生物（健康）、信息技术4.教学目标物理观念1.

形成物质观念：

深刻理解密度是物质的基本属性，知道不同种类的食用油具有不同的密度，因此密度可以作为鉴别物质种类和纯度的一个依据。

2.

建立相互作用观念：

理解当在混合液体（如油水混合物）中，由于密度不同而出现分层现象，是重力与浮力共同作用的结果。科学思维1.

模型建构：

能够将“鉴别油品”的生活问题，抽象为“测量质量与体积→计算密度→与标准密度对比”的科学分析模型。

2.

科学推理与论证：

能根据测量得到的密度数据，结合已知纯油的密度范围，进行逻辑推理，对“待测油样”是否纯正或可能掺有其他物质提出合理的猜想和论证。

3.

质疑与创新：

能意识到单一密度指标鉴定的局限性，思考并讨论除了密度，还有哪些方法（如颜色、气味、烟点）可以综合判断油品质量。科学探究1.

问题与假设：

能明确提出“不同食用油的密度相同吗？”、“我们可以用密度来鉴别油吗？”等可探究的物理问题，并做出初步假设。

2.

设计与实施：

能设计出使用天平和量筒测量液体密度的完整方案（包括如何减小挂壁误差），并能规范、准确地测量多种常见食用油（如花生油、玉米油、橄榄油）的密度。

3.

交流与论证：

能系统记录数据，通过表格、图像（如不同油品的密度柱状图）处理信息，并撰写一份《食用油密度探究报告》，清晰表达结论。科学态度与责任1.

科学态度：

在实验过程中培养细致、严谨的态度，认识到即使是日常生活探究，也需要精确的测量和实事求是的科学精神。

2.

STSE（科学·技术·社会·环境）：

认识到物理学的简单原理（密度测量）可以直接服务于日常生活，提升生活品质和食品安全意识。了解食品工业中更精密的检测技术（如色谱分析）正是基于更复杂的物理原理。

3.

社会责任：

通过制作生活小贴士，培养将科学知识服务于家庭和社会的意识，学会用科学的眼光分析和解决生活中的问题，不传谣、不信谣。5.实践流程与内容阶段一：鉴定官上岗——测量液体密度活动：

复习固体密度的测量，学习并练习使用天平和量筒测量液体密度的方法。讨论如何减小测量误差（如：测量烧杯与油的总质量后，将油倒入量筒再测剩余质量）。物理知识衔接：

巩固密度公式，掌握液体密度的测量技巧。阶段二：核心任务一——不同食用油的“密度指纹”探究任务：测量至少三种常见品牌或种类的纯正食用油（如花生油、玉米油、菜籽油）的密度，建立“标准密度数据库”。观察并记录它们的颜色、粘稠度等物理性状。绘制简单的柱状图，直观展示不同油品的密度差异。阶段三：核心任务二——“神秘油样”的鉴定与生活应用鉴定挑战：领取一份

“神秘油样A”

（可以是某种特殊油，如调和