2025-2026学年称不出的大象教学设计

2025-2026学年称不出的大象教学设计课题Xx课型XxXx修改日期2025年教具XxXx课程基本信息1.课程名称：科学：《称不出的大象——测量与浮力的初步探究》

2.教学年级和班级：四年级（2）班

3.授课时间：2025年10月15日上午8:30-9:15

4.教学时数：1课时（45分钟）核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过“称不出的大象”情境探究，学生初步形成“物体在水中受到浮力”的科学观念，能运用浮力知识解释简单现象。在分析大象“称不出”的原因中，发展基于证据的推理能力，提升科学思维。通过设计简易实验方案（如利用浮力间接测量重量），培养探究实践能力与团队合作意识。在探究过程中，体会科学方法的巧妙，激发对科学的好奇心，树立严谨求实的科学态度与责任意识。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：四年级学生已学习过使用简单测量工具（如天平、弹簧测力计）测量固体质量，初步认识水的浮力现象（如物体上浮、下沉），理解“称重”的基本概念，具备观察记录实验现象的基础能力。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对趣味性情境（如“称不出的大象”）探究兴趣浓厚，具备小组合作设计简单实验的能力，偏好动手操作与直观演示结合的学习方式，部分学生逻辑推理能力较强，但实验规范性有待提升。

3.学生可能遇到的困难和挑战：对浮力与物体重量关系的理解易混淆，难以建立“浮力抵消部分重量”的抽象概念；实验操作中可能因控制变量不当导致数据偏差；将浮力原理迁移至复杂情境（如大象体积大、密度特殊）时存在分析障碍。教学资源软硬件资源：弹簧测力计（5N）、透明水槽、烧杯、不同体积物体（泡沫块、石块、小木块）、实验记录单、教学白板。

课程平台与信息化资源：多媒体课件（含“称不出的大象”情境导入、浮力原理动态演示）、实物投影仪（展示实验操作与记录）。

教学手段：小组合作实验、教师演示引导、情境讨论法、任务驱动式探究。教学流程：1.导入新课（5分钟）

创设“称不出的大象”问题情境：播放动画片段——古时候有人献给国王一头大象，国王想知道大象的重量，但城中最大的秤也只能称200斤，大象远超这个范围。提问：“如果你在场，有什么办法能称出大象的重量？”引导学生思考直接测量的困难，关联课本中“测量工具的量程限制”知识点，初步感知“间接测量”的必要性。举例：“就像我们无法用直尺直接测量操场的长度，但可以测步数估算一样，大象的重量或许也能通过其他方法推算。”板书课题《称不出的大象——浮力的妙用》，明确本节课将通过浮力知识解决测量难题，激发探究兴趣。

2.新课讲授（15分钟）

（1）浮力的概念与方向（5分钟）

结合课本“水的浮力”章节，通过教师演示实验：用弹簧测力计悬挂石块缓慢放入水中，观察示数变化（空气中示数2N，水中示数1.2N）。提问：“示数为什么会变小？”引导学生分析“水对石块施加了一个向上的力”，定义“浮力：浸在液体中的物体受到液体竖直向上托的力”。举例：“游泳时身体感觉被向上托，就是受到了水的浮力；氢气球上升是受到了空气的浮力。”强调浮力的方向“竖直向上”，与重力方向相反，突破“浮力方向”这一易错点。

（2）浮力的大小与排开液体的关系（5分钟）

过渡：“既然浮力能‘托起’物体，那它的大小和什么有关？”演示实验：用溢水杯装满水，将小桶放在溢水口下方，分别将体积相同的铁块和铝块浸没水中，用弹簧测力计测量浮力（铁块浮力1.5N，铝块浮力1.5N），再用量筒测量排开水的体积（均为150mL）。提问：“为什么不同材料的物体浮力相同？”引导学生得出“浮力大小与物体材料无关，与排开液体的体积有关”。结合课本阿基米德原理初步内容，举例：“就像用杯子接雨水，杯子越大（排开液体体积越大），接到的雨水越多，受到的‘托力’（浮力）也越大。”

（3）利用浮力间接测量重量（5分钟）

聚焦“称不出的大象”问题，引导学生推导测量方法：物体在空气中重量G=空气浮力G空+物体真实重力G物；物体在水中视重G'=水浮力G水+物体真实重力G物。两式相减得G-G'=G水-G空，因空气浮力极小可忽略，故G≈G'+G水。即“物体重量≈水中视重+浮力”。举例：“弹簧测力计测大象在河水中的视重为5000N，测得浮力为3000N，则大象重量约8000N。”板书公式G=G排+F视，强调“通过测量浮力和视重可间接求出无法直接测量的重量”，突破“浮力与重量关系”这一核心难点。

3.实践活动（15分钟）

（1）测量固体浮力与重量（5分钟）

分组实验：每组提供弹簧测力计、水槽、小石块、小木块、烧杯、水。任务①：用弹簧测力计测石块在空气中的重量G（如1.8N），浸没水中时的视重F（如1.0N），计算浮力F浮=G-F=0.8N；任务②：将溢水杯装满水，用小桶接排开的水，用量筒测排开水的体积V（如80mL），计算浮力F浮=ρ水gV=1g/cm³×10N/kg×80cm³=0.8N，验证浮力大小与排开液体体积的关系。教师巡视指导规范操作，如“读数时视线要与刻度线平直”“物体要完全浸没且不接触容器壁”。

（2）比较不同体积物体的浮力差异（5分钟）

任务③：更换大木块，重复上述步骤，记录大木块重量G'（如0.5N）、视重F'（如0N）、排开水的体积V'（如500mL）。提问：“为什么大木块浮在水面，小石块沉入水底？”引导学生分析“大木块浮力等于重量（0.5N），小石块浮力小于重量（0.8N<1.8N）”，理解“物体的浮沉取决于浮力与重力的关系”。举例：“轮船钢铁密度大于水，但做成空壳后体积大，排开水的浮力大于自身重力，所以能漂浮。”

（3）设计“大象称重”模拟方案（5分钟）

任务④：利用提供的泡沫块（模拟大象）、水槽（模拟河流）、小船（模拟载重工具）、砝码（模拟已知重量），设计“用浮力测大象重量”的实验方案。学生讨论后汇报：步骤①将小船放入水槽，标记水位线；步骤②将泡沫块放在小船上，标记新的水位线；步骤③取出小船和泡沫块，向水槽中加水至新水位线，用量筒测加入水的体积V；步骤④计算大象重量G=ρ水gV。举例：“就像曹冲称象，船吃水的深度变化对应排开水的体积，通过测水的体积就能算出大象重量。”

4.学生小组讨论（5分钟）

（1）浮力与重量的关系举例回答

问题：“为什么大象直接放在秤上称不出，但利用浮力就能称？”举例回答：“大象重量太大，超过了秤的最大量程，直接称会损坏秤或测不出数据；而浮力测量是通过排开水的体积间接计算，只要能测出排开水的体积，就能算出重量，不受秤量程限制。”

（2）实验误差分析举例回答

问题：“如果实验中物体没有完全浸没水中，会对测量结果有什么影响？”举例回答：“物体没有完全浸没时，排开水的体积比实际小，测得的浮力会偏小，导致计算出的物体重量偏小（因为G=F视+F浮，F浮偏小，G就偏小）。”

（3）生活应用迁移举例回答

问题：“生活中还有哪些现象可以用浮力知识解释？”举例回答：“游泳时人身体放松会浮起来，是因为受到的浮力等于重力；死海人能躺在水面上，是因为盐度高，浮力大；煮汤圆时生汤圆沉底，熟汤圆浮起来，是因为熟汤圆体积变大，排开水的浮力增大。”

5.总结回顾（5分钟）

师生共同梳理本节课核心内容：①浮力的概念（竖直向上的托力）及方向；②浮力大小与排开液体体积的关系（F浮=ρ液gV排）；③利用浮力间接测量重量的方法（G=G排+F视）。强调重点“浮力与物体浮沉的关系”，难点“浮力公式的应用及间接测量的逻辑”。通过提问巩固：“如果给你一个弹簧测力计、水桶和水，如何测出一个大西瓜的重量？”引导学生回答“先测西瓜在空气中的重量，再测浸没在水中的视重，两者相加就是西瓜重量”。最后联系实际：“浮力不仅帮助我们解决测量难题，还在船舶制造、潜水艇设计中有重要应用，科学知识就在我们身边。”布置课后任务：观察家中物体在水中受到浮力的现象，记录并解释原因。知识点梳理：浮力的概念与方向：浮力是浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）竖直向上托的力，方向始终竖直向上。例如，将石块浸入水中时，弹簧测力计示数减小，说明水对石块施加了向上的浮力。浮力的存在使物体在液体中受到的合力发生变化，与重力方向相反。

浮力的大小与排开液体的关系：浮力大小等于物体排开液体所受的重力（阿基米德原理）。实验中，用溢水杯收集物体浸没后排开的水，用量筒测体积V排，结合液体密度ρ液和重力加速度g，可计算浮力F浮=ρ液gV排。例如，体积相同的铁块和铝块浸没水中时，排开水的体积相同，浮力大小相同，与物体材料无关。

物体的浮沉条件：当浮力大于重力时，物体上浮；浮力等于重力时，物体悬浮或漂浮；浮力小于重力时，物体下沉。例如，木块漂浮时浮力等于重力，石块下沉时浮力小于重力。

间接测量重量的原理：利用浮力间接测量物体重量的公式为G≈F视+F浮，其中F视为物体在液体中的视重（弹簧测力计示数），F浮为浮力。例如，大象在河水中视重为5000N，浮力为3000N，则重量约为8000N。

浮力的应用实例：生活中利用浮力的现象包括轮船（空壳结构增大排开水的体积以获得足够浮力）、潜水艇（通过改变自身重力实现浮沉）、热气球（热空气密度小于空气产生浮力）。例如，曹冲称象利用船体排水体积变化间接计算大象重量。

实验操作要点：测量浮力时需规范使用弹簧测力计（读数时视线与刻度线平直），确保物体完全浸没且不接触容器壁；用量筒测排开液体体积时，需待液面稳定后读数，视线与凹液面最低处相平。

误差分析与改进：若物体未完全浸没，会导致排开液体体积偏小，浮力测量值偏小，进而使计算重量偏小。改进方法包括使用溢水杯精确收集排开液体，或多次测量取平均值。

浮力与密度的关系：物体密度小于液体密度时漂浮（如木块在水中），密度大于液体密度时下沉（如石块在水中）。例如，钢铁密度大于水，但轮船通过中空结构增大体积，使整体平均密度小于水而漂浮。

浮力的单位与换算：浮力单位为牛顿（N），计算时需统一单位（密度单位g/cm³换算为kg/m³，体积单位cm³换算为m³）。例如，80mL水排开体积为80cm³=0.00008m³，浮力F浮=1000kg/m³×10N/kg×0.00008m³=0.8N。

浮力与生活现象：游泳时人体放松受浮力作用上浮，死海因盐度高浮力大使人漂浮；汤圆煮熟后体积膨胀，排开水的浮力增大而浮起。这些现象均体现浮力与物体体积、液体密度的关系。

浮力公式的适用条件：阿基米德原理适用于液体和气体，但需注意气体浮力计算中空气密度较小，通常可忽略不计。例如，空气中物体受到的浮力远小于重力，一般不计入重量测量。

浮力实验中的控制变量：探究浮力与排开液体体积关系时，需控制液体密度、物体浸没深度相同；比较不同物体浮力时，需控制排开液体体积相同。例如，用同种液体、同体积物体进行对比实验。

浮力与压强的联系：液体压强随深度增加而增大，浮力本质是液体对物体上下表面的压力差。例如，正方体浸没水中时，上表面压强小于下表面，产生向上的压力差即浮力。

浮力的历史意义：阿基米德原理源于“王冠鉴定”传说，体现科学方法在解决实际问题中的应用。现代船舶设计、水利工程均基于浮力原理，强调科学知识的实际价值。

浮力测量的拓展：对于不规则物体（如大象），可通过排开液体体积间接测量重量；对于密度小于水的物体（如木块），需用重物压入水中或采用称重法结合浮力公式计算。

浮力与重力的平衡：漂浮物体浮力等于重力，此时物体处于平衡状态。例如，轮船满载时浮力等于总重力，吃水深度随载重增加而增大。

浮力实验的安全规范：使用水槽时需防滑倒，弹簧测力计避免超量程；加热液体实验中需由教师操作，防止烫伤。强调实验安全与科学态度的统一。

浮力知识的迁移应用：将浮力原理应用于解释自然现象（如冰山漂浮于海水），或解决工程问题（如设计浮标），培养科学解释与工程实践能力。Xx板书设计：①浮力的基本概念

-定义：浸在液体中的物体受到液体竖直向上托的力。

-方向：竖直向上，与重力方向相反。

-关键词：浮力、竖直向上、托力。

-句：水对石块施加向上的浮力，弹簧测力计示数减小。

②浮力大小与排开液体的关系

-公式：F浮=ρ液gV排（浮力大小等于排开液体所受重力）。

-原理：阿基米德原理，浮力与物体材料无关，与排开液体体积相关。

-关键词：排开液体体积、密度、重力加速度。

-句：体积相同的铁块和铝块浸没水中时，浮力大小相同。

③浮力的应用：间接测量重量

-原理：G≈F视+F浮（物体重量≈水中视重+浮力）。

-应用：利用浮力间接测量无法直接称重的物体（如大象）。

-关键词：间接测量、视重、排开体积。

-句：大象在河水中视重为5000N，浮力为3000N，则重量约8000N。Xx课后作业：1.填空题：浸在液体中的物体受到液体________的托力，这个力叫做浮力，浮力的方向总是________。答案：竖直向上；竖直向上。

2.计算题：将体积为200cm³的铁块完全浸没在水中，求铁块受到的浮力。（ρ水=1g/cm³，g=10N/kg）答案：F浮=ρ水gV排=1g/cm³×10N/kg×200cm³=2000N。