人教版初中物理八年级下册第十章第1节《浮力》教学设计

人教版初中物理八年级下册第十章第1节《浮力》教学设计

一、教材与学情分析

（一）教材分析【基础】

本节课选自人教版物理八年级下册第十章第1节，是“浮力”这一核心概念的起始课，也是整个浮力知识体系的基石。本章内容属于《义务教育物理课程标准（2022年版）》中“运动和相互作用”这一主题下的“浮力”部分。课标要求通过实验，认识浮力，探究浮力大小与哪些因素有关。本节内容是在学生学习了力的基本概念、重力、弹力、二力平衡以及压强、液体压强之后，对力的认识的进一步深化和拓展。它不仅是对前序知识（如压力、液体压强、二力平衡）的综合应用，更为后续学习阿基米德原理、物体的浮沉条件及其应用奠定了坚实的基础。因此，本节内容具有承上启下的关键作用，是初中物理力学部分的重中之重。

（二）学情分析【基础】

知识储备方面，学生已经掌握了力的概念、力的测量、二力平衡条件以及液体压强的特点，具备了学习浮力的必要前概念。然而，对于“浸在液体中的物体会受到浮力”这一现象，学生虽有丰富的生活经验（如游泳、木块漂在水面、气球升空），但认识往往是浅显、片面甚至存在迷思概念的。例如，学生可能认为只有漂在水面的物体才受浮力，下沉的物体不受浮力；或者认为浮力的大小与物体的重量、密度、浸入深度等因素直接相关。能力方面，八年级学生具备了一定的观察、实验和逻辑思维能力，但抽象思维仍需具体形象和经验的支持，自主设计实验、分析归纳的能力尚在形成之中。因此，教学中需充分利用学生已有的经验和认知冲突，通过精心设计的探究活动，引导他们亲历科学探究过程，自主建构浮力概念，纠正错误前概念。

二、教学目标与核心素养【核心素养】

（一）物理观念

1.能结合生活中的浮力现象，准确说出浮力的定义，建立“浸在液体（或气体）中的物体会受到向上的托力”这一初步的物理观念。

2.理解浮力的方向总是竖直向上的，并能运用这一观念解释生活中的相关现象。

（二）科学思维

1.通过分析静止在水面上的木块和二力平衡条件，推理出浮力的存在和方向。

2.运用对比、归纳的方法，建立测量浮力大小的“称重法”模型（F浮=G-F拉）。

3.经历“猜想与假设——设计实验——进行实验——分析论证”的科学探究过程，发展基于证据进行推理和论证的科学思维能力。

（三）科学探究

1.能基于观察和生活经验，对“下沉的物体是否受浮力”以及“浮力大小与哪些因素有关”等问题提出有依据的猜想。

2.能设计并进行实验，探究浮力的大小与哪些因素有关，学习使用控制变量法。

3.能准确记录实验数据，并对实验现象和数据进行分析，得出科学结论。

（四）科学态度与责任

1.通过小组合作实验，培养合作学习、乐于探究的意识和实事求是的科学态度。

2.通过将物理知识应用于解释生活现象（如轮船、死海不死），激发学习物理的兴趣和热爱科学的情感，体会物理与生活的紧密联系。

三、教学重难点【重要】【难点】

（一）教学重点【重要】

1.浮力的概念及方向。

2.通过实验认识浮力，掌握用“称重法”测量浮力。

（二）教学难点【难点】

1.理解“浸没”在液体中的物体同样受到浮力。

2.探究浮力大小与哪些因素有关的过程，特别是对“浮力与物体浸没深度无关”这一结论的理解。

四、教学策略与方法

本节课以建构主义学习理论为指导，采用“问题驱动——实验探究——合作建构”的教学模式。充分体现学生的主体地位和教师的主导作用，将“做中学”、“学中思”的理念贯穿始终。主要教学方法包括：

1.情境创设法：通过演示实验和生活实例，创设引人入胜的问题情境，激发认知冲突和学习动机。

2.实验探究法：核心方法。引导学生围绕核心问题，自主或合作设计实验方案，动手操作，观察现象，收集数据，分析论证，得出结论。

3.合作学习法：以小组为单位进行实验探究和交流讨论，促进学生思维碰撞和共同提高。

4.多媒体辅助教学法：利用视频、动画等手段，将抽象概念直观化、微观过程可视化，帮助学生突破难点。

五、教学准备

1.演示实验器材：大型演示用弹簧测力计、石块、水槽、水、透明塑料瓶（去底）、乒乓球、气球、大烧杯、硫酸铜溶液（或其他有色液体）、潜水艇模型。

2.分组实验器材（每组）：弹簧测力计（量程适当）、细线、小石块、铝块、木块、大水槽、水、盐水、烧杯（两个）、抹布。

3.多媒体资源：PPT课件（包含视频“死海不死”、“打捞沉船”、浮力在生活中的应用图片），Flash动画演示浮力产生的原因（液体对物体上下表面压力差）。

六、教学实施过程

（一）创设情境，引入新课（约5分钟）

【环节目标】通过震撼的视觉冲击和认知冲突，激发学生探究浮力的兴趣，明确本节课的研究主题。

1.【演示1】“听话的乒乓球”。教师展示一个去掉底部的透明塑料瓶，瓶口朝下，将一个乒乓球从瓶口上方放入，并快速倒入水。学生观察到乒乓球沉在瓶底，并未上浮。教师提问：“乒乓球为什么没有浮起来？”接着，教师用手堵住瓶口，学生惊奇的发现乒乓球迅速上浮。【非常重要】这个现象与学生的生活经验（乒乓球会浮在水面）形成强烈反差，瞬间抓住学生的注意力，引发深度思考。

2.【提问】“用手堵住瓶口，发生了什么变化？为什么会出现这种变化？是什么力量让乒乓球浮起来的？”引导学生初步感知“液体对浸入其中的物体有向上的托力”。

3.【过渡】这种力就是我们今天要深入研究的——浮力。同时板书优化后的课题：第十章第1节浮力。

（二）感知体验，建构概念——什么是浮力（约10分钟）

【环节目标】通过生活实例和亲身体验，从感性认识上升到理性定义，明确浮力的概念、施力物体和方向。

1.【列举实例】教师引导学生列举生活中的浮力现象：游泳时身体被水托起、轮船漂在海面、热气球腾空而起、死海不死等。用多媒体展示相关图片和视频片段，强化感性认识。

2.【初步定义】引导学生尝试用自己的语言描述浮力。师生共同总结：浸在液体（或气体）中的物体，受到一个向上托起的力，这个力叫做浮力。【基础】

3.【分析施力物体】提问：“漂浮在水面上的木块，受到几个力的作用？分别是什么物体施加的？”引导学生画出木块的受力分析图。得出结论：浮力的施力物体是液体（或气体）。

4.【确定方向】【重要】提问：“根据二力平衡条件，木块静止，说明浮力的方向应该与重力方向有什么关系？”引导学生推理得出浮力的方向是竖直向上的。再次强调：无论容器的形状、液面的形状如何，浮力的方向总是竖直向上。

5.【深化理解】辨析关键词“浸在”。教师讲解：“浸在”包括两种情况：一是物体的一部分浸入液体（如漂浮的木块），二是物体的全部浸入液体（即浸没，如完全没入水中的石块）。为后续探究“下沉物体是否受浮力”埋下伏笔。

（三）实验探究，突破难点——下沉的物体是否受到浮力（约10分钟）

【环节目标】针对学生的前概念“下沉物体不受浮力”进行重点探究，引导学生通过实验收集证据，实现概念转变，并掌握“称重法”测浮力。

1.【提出问题】我们研究了漂浮的物体，它们肯定受浮力。那么，像石块这样在水中下沉的物体，是否也受到浮力呢？【高频考点】

2.【猜想与假设】让学生发表自己的看法，并说明理由。通常会形成两种对立观点。教师不做评判，而是引导学生通过实验来寻找答案。

3.【设计实验】【非常重要】教师引导学生思考：如何用实验证明一个下沉的物体是否受到向上的托力？

（1）启发：我们可以借鉴证明力的存在的方法——看力的作用效果。浮力是向上的托力，如果它存在，会改变什么？会让物体变“轻”吗？

（2）方案：先用弹簧测力计测出石块在空气中的重力G。再将石块浸入水中，观察弹簧测力计的示数F拉的变化。如果示数变小，说明水对石块施加了一个向上的托力，即浮力。

4.【进行实验，收集证据】学生分组实验。将小石块用细线挂在弹簧测力计下，静止时，记下读数G。然后用手轻托石块，观察示数变化，模拟浮力作用。再将石块缓慢浸入水中，直至完全浸没，观察并记录弹簧测力计的示数F拉。记录数据。

5.【分析论证，得出结论】各小组汇报实验现象和数据。弹簧测力计在水中的示数明显小于在空气中的示数。教师引导分析：示数减小，说明水对石块施加了一个向上的托力。从而得出结论：一切浸在液体中的物体，都受到液体对它竖直向上的浮力。

6.【模型建构——称重法】【重要】【高频考点】教师引导：根据二力平衡知识，分析浸没在水中的石块的受力情况：竖直向下的重力G，竖直向上的弹簧测力计的拉力F拉和浮力F浮。物体静止，三力平衡，即F浮+F拉=G。所以，浮力的大小F浮=G-F拉。这种方法称为“称重法”测量浮力。这是本节的核心知识点之一，要求学生重点掌握。

（四）追本溯源，揭示本质——浮力产生的原因（约8分钟）

【环节目标】在实验基础上，深入探究浮力产生的内在原因，将感性认识上升到理性理解，突破难点。

1.【设疑驱动】我们已经知道浮力是液体对物体向上托的力，那么这个力到底是怎么产生的呢？为什么在液体中的物体会受到这样一个力？

2.【理论推导】结合液体压强的知识进行理论分析。

（1）回忆液体压强的特点：液体内部向各个方向都有压强，且压强随深度增加而增大。

（2）以一个浸没在液体中的长方体为例，画出其六个面受到的液体压力示意图。引导学生分析：

*前后、左右四个面，对应深度相同，液体压强相等，导致压力大小相等、方向相反，相互抵消。

*上表面所处的深度为h上，受到液体向下的压强p上=ρgh上，产生向下的压力F上。

*下表面所处的深度为h下（h下>h上），受到液体向上的压强p下=ρgh下，产生向上的压力F下。

（3）因为h下>h上，所以p下>p上，导致F下>F上。

3.【得出结论】【难点】正是由于液体对物体向上的压力大于向下的压力，这个向上的压力差，就是液体对物体的浮力。即：F浮=F下-F上。

4.【动画演示】播放Flash动画，动态展示液体对浸入物体上下表面压力的差异，将抽象的分析过程直观化，帮助学生加深理解。

5.【解释引入实验】回到课前的“听话的乒乓球”实验。提问：“现在谁能解释为什么乒乓球一开始沉在水底，用手堵住瓶口后就浮起来了？”引导学生应用浮力产生的原因进行分析：一开始乒乓球下方没有液体（或液体很少），向上的压力F下非常小甚至为零，所以没有浮力；用手堵住瓶口后，水逐渐充满乒乓球下方，产生向上的压力F下，形成压力差，乒乓球便在上浮力作用下迅速上浮。

（五）合作探究，探寻规律——浮力的大小与哪些因素有关（约15分钟）

【环节目标】引导学生运用控制变量法，探究影响浮力大小的因素，培养科学探究能力，并为下一节阿基米德原理的学习做好铺垫。【热点】【高频考点】

1.【提出问题】浮力的大小可能跟哪些因素有关呢？请同学们结合自己的生活经验和刚才的实验，进行猜想。

2.【猜想与假设】学生分组讨论，提出各种猜想。教师将学生的猜想板书在黑板上，并进行梳理和引导。常见的猜想有：

（1）可能与物体浸入液体的体积（或排开液体的体积）有关。（游泳时，身体浸入越多，感觉越轻）

（2）可能与物体浸没的深度有关。（部分学生有迷思概念）

（3）可能与液体的密度有关。（死海不死，盐水浮力大）

（4）可能与物体的密度（或种类）有关。（铁沉木浮）

（5）可能与物体的形状有关。

（6）可能与物体的质量/重力有关。

3.【筛选与设计】引导学生分析，对于多因素问题，应采用什么方法进行研究？——控制变量法。接着，师生共同讨论如何针对每一个猜想设计实验方案。重点讨论：

（1）探究浮力与浸入体积的关系：用弹簧测力计吊着同一石块，分别让一小部分、一半、大部分、全部浸入水中，观察并记录弹簧测力计示数的变化，计算浮力。

（2）探究浮力与浸没深度的关系：【难点】将石块完全浸没在水中后，改变其在水中的深度（不碰底），观察弹簧测力计示数是否变化。这是对学生迷思概念的重点矫正。

（3）探究浮力与液体密度的关系：用弹簧测力计吊着同一石块，分别浸没在水和盐水中相同深度（或完全浸没），比较浮力大小。

（4）探究浮力与物体密度的关系：用弹簧测力计分别吊起体积相同（需提前准备，如用同体积的铁块和铝块）的石块和铝块，浸没在同一液体中相同深度，比较浮力大小。

（5）其他猜想可在课后进行探究或由教师演示说明。

4.【进行实验，收集数据】学生以小组为单位，选择自己感兴趣的1-2个因素进行实验探究。教师巡视指导，强调操作规范（如弹簧测力计使用前要调零，读数时视线要与刻度盘垂直），并鼓励学生记录多组数据。

5.【分析与论证，交流与评估】各小组派代表汇报实验现象和结论。教师引导学生进行汇总，得出普遍性结论。

1.6.物体浸在液体中的体积越大（即排开液体的体积越大），它所受的浮力就越大。【重要】

2.7.物体浸没后，浮力的大小与物体浸没的深度无关。【非常重要】【难点澄清】

3.8.物体所受浮力的大小与液体的密度有关。物体浸入液体的密度越大，所受浮力越大。【重要】

4.9.在排开液体体积相同时，浮力的大小与物体的密度（或种类、质量、形状）无关。【重要】

10.【总结归纳】综合以上结论，我们发现浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关。教师此时可以点明，这正是我们下一节课将要学习的阿基米德原理的核心思想，为后续教学做好衔接。

（六）课堂小结，巩固提升（约5分钟）

【环节目标】梳理本节课核心知识，构建知识网络，并通过针对性练习进行巩固。

1.【知识梳理】引导学生从以下三个方面回顾本节课所学内容：

（1）浮力的定义、方向、施力物体。【基础】

（2）测量浮力的方法：称重法（F浮=G-F拉）。【重要】【高频考点】

（3）浮力产生的原因：上下表面的压力差。【难点】

（4）影响浮力大小的因素：液体的密度和物体排开液体的体积。【热点】

2.【课堂练习】设计两道具有代表性的练习题，检验学习效果。

[1]例题1（基础）：一个重5N的物体，挂在弹簧测力计下，当它浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3N，则物体受到的浮力为______N。浮力的方向是______。

[2]例题2（应用）：在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，小明用同一物体进行了如图所示的实验（图略，可描述）。请根据实验现象判断，哪两幅图可以探究浮力与液体密度的关系？哪两幅图可以说明浮力大小与浸没深度无关？

3.【课后作业】

（1）基础作业：完成配套练习册中本节内容。

（2）实践作业：利用身边的物品（如鸡蛋、食盐、水、杯子等），设计一个小实验，验证“浮力的大小与液体的密度有关”，并记录实验过程和现象。或者，尝试用本节课所学知识，解释潜水艇是如何实现上浮和下潜的。