跨学科实践 为“天宫课堂”设计一个小实验（教学设计）-沪粤版（2024）初中物理八年级下册

跨学科实践为“天宫课堂”设计一个小实验（教学设计）-沪粤版（2024）初中物理八年级下册备课组主备人授课教师授教学科授课班级XX年级课题名称教学内容教材章节：沪粤版初中物理八年级下册“浮力与阿基米德原理”。

内容：通过“天宫课堂”的背景，引导学生设计一个关于浮力的实验，结合阿基米德原理，探究物体在液体中浮沉的条件。具体内容包括浮力的定义、浮力的计算公式、阿基米德原理的应用等。核心素养目标培养学生科学探究能力，通过设计实验、分析数据，提升学生的实证意识和逻辑思维能力。增强学生的科学精神，激发对科学现象的好奇心，培养严谨求实的科学态度。同时，提高学生的创新意识和实践能力，通过跨学科实践，促进学生对物理学科与其他学科之间的联系的理解。教学难点与重点1.教学重点

-核心内容：浮力的产生与计算，阿基米德原理的应用。

-举例解释：教师需重点讲解浮力的定义，即物体在液体中受到的向上的力，等于它排开的液体的重力。强调阿基米德原理，即浸入静止流体中的物体所受浮力等于它排开的流体重量。通过实际操作，让学生理解浮力与物体密度、液体密度和物体体积的关系。

2.教学难点

-难点内容：设计实验方案，解决实验中的实际问题。

-举例解释：难点在于学生需要结合物理原理，设计一个能够体现浮力原理的实验，并解决实验中可能遇到的问题，如如何测量排开液体的体积、如何控制变量等。学生需要通过小组讨论和合作，运用科学思维，提出合理的实验方案，并通过实验验证其正确性。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有沪粤版初中物理八年级下册教材。

2.辅助材料：准备与浮力相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以增强学生的直观理解。

3.实验器材：准备量筒、水、不同密度的物体、弹簧测力计等实验器材，确保实验的顺利进行。

4.教室布置：设置分组讨论区，布置实验操作台，确保学生能够安全、舒适地进行实验和讨论。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对天宫课堂的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们看过‘天宫课堂’吗？你们对太空中的实验有什么疑问？”

展示一些“天宫课堂”的精彩实验视频片段，让学生初步感受太空实验的独特性和趣味性。

简短介绍“天宫课堂”的基本概念和目的，即通过太空实验向公众展示科学的魅力，为接下来的学习打下基础。

2.天宫课堂基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解天宫课堂的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解天宫课堂的定义，包括其主要实验目的和科学意义。

详细介绍天宫课堂的组成部分，如实验设计、太空环境适应性考虑等。

3.天宫课堂案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解天宫课堂的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的天宫课堂案例进行分析，如失重环境下水的表面张力实验、微重力环境下的材料科学实验等。

详细介绍每个案例的背景、实验过程、结果和科学意义，让学生全面了解天宫课堂实验的多样性和深度。

引导学生思考这些案例对科学研究的贡献，以及如何利用太空实验拓展地面科学研究的边界。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与天宫课堂相关的实验或科学问题进行深入讨论。

小组内讨论该实验的原理、可能遇到的挑战以及解决方法。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果，包括实验设计思路和预期效果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对天宫课堂的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括实验设计的详细步骤、可能遇到的困难及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调天宫课堂的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括天宫课堂的定义、案例分析和小组讨论的成果。

强调天宫课堂在促进科学教育和科研发展中的重要作用，鼓励学生关注和参与科学探索。

布置课后作业：让学生查阅资料，了解一个天宫课堂中的实验，并撰写一份简要报告，包括实验原理、结果和自己的思考。教学资源拓展1.拓展资源：

-太空环境与地球环境的对比：介绍太空中的微重力环境对实验的影响，以及如何适应这种特殊环境。

-物理定律在太空中的应用：探讨牛顿运动定律、浮力定律等在太空实验中的具体应用。

-天宫课堂实验背后的科学原理：深入研究实验中涉及的物理、化学、生物等科学原理。

-太空材料科学：介绍太空环境中材料的特殊性质及其在地面的应用。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读关于太空探索的科普书籍，如《太空旅行手册》、《宇宙的秘密》等，以拓宽知识面。

-组织学生观看天宫课堂的直播或录播视频，让学生亲身感受太空实验的魅力。

-安排学生参观科学博物馆或科技馆，特别是那些展示太空科技和实验的展区。

-引导学生参与学校的科学俱乐部或创新实验室，通过实际操作加深对太空实验的理解。

-鼓励学生参与科学竞赛或项目，如太空设计竞赛、机器人竞赛等，将所学知识应用于实践中。

-建议学生阅读最新的科学期刊，了解太空科技领域的最新研究进展。

-组织学生进行小组研究项目，选择与天宫课堂实验相关的课题，进行深入探讨和实验设计。

-提供在线教育资源，如教育平台上的太空科学课程和实验视频，方便学生自主学习和拓展。

-邀请太空科学家或教育专家来校进行讲座，与学生分享太空实验的经验和见解。

-鼓励学生参与网络论坛或社交媒体的科学讨论，与其他学生和专家交流心得体会。重点题型整理1.实验设计题：

-题目：设计一个实验来验证阿基米德原理，即物体在液体中受到的浮力等于它排开的液体重量。

-答案：设计一个实验，使用弹簧测力计测量物体的重量，然后将其完全浸入液体中，再次测量物体的重量。两次重量的差值即为物体所受的浮力。通过改变液体的密度或物体的体积，验证浮力与排开液体重量之间的关系。

2.应用题：

-题目：一个物体在水中受到的浮力是它在空气中重量的1/3，求该物体的密度。

-答案：设物体在空气中的重量为W，则其在水中的浮力为W/3。由于浮力等于物体排开水的重量，因此物体排开的水的重量也为W/3。根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重量，即F浮=ρ水*V*g，其中ρ水是水的密度，V是物体的体积，g是重力加速度。由此可得物体的密度ρ物=W/(V*g)=(W/3)/(ρ水*g)=ρ水/3。

3.计算题：

-题目：一个物体在液体中受到的浮力为2N，液体密度为1000kg/m³，求物体的体积。

-答案：根据阿基米德原理，浮力F浮=ρ液体*V*g，其中ρ液体是液体的密度，V是物体的体积，g是重力加速度。将已知值代入公式，解得V=F浮/(ρ液体*g)=2N/(1000kg/m³*9.8m/s²)≈0.000204m³。

4.应用题：

-题目：一个物体在水中下沉，如果物体完全浸入水中时受到的浮力是物体在空气中的重量的1/2，求物体的密度。

-答案：设物体在空气中的重量为W，则其在水中的浮力为W/2。由于物体下沉，浮力小于重力，即浮力W/2<物体的重力W。根据阿基米德原理，浮力等于物体排开水的重量，即F浮=ρ水*V*g，其中ρ水是水的密度，V是物体的体积，g是重力加速度。由此可得物体的密度ρ物=W/(V*g)>ρ水/2。

5.探究题：

-题目：探究浮力与物体形状的关系。

-答案：设计实验，使用相同体积的不同形状的物体，如立方体、圆柱体和球体，浸入液体中，测量它们在液体中受到的浮力。通过比较不同形状物体的浮力大小，探究浮力与物体形状的关系。预期结果是不同形状的物体在液体中受到的浮力相同，因为浮力只与物体排开液体的体积和液体密度有关，而与物体形状无关。板书设计①天宫课堂实验背景介绍

-天宫空间站

-太空实验环境

-科学教育意义

②浮力基本概念

-浮力的定义

-浮力的计算公式

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