《海洋作业装备为什么能在水中沉浮》教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学五年级上册

《海洋作业装备为什么能在水中沉浮》教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学五年级上册学情分析五年级学生在之前学习中已经认识浮力，知道物体放入水中会受到向上的浮力，也知道轻的物体容易浮，重的物体容易沉，但学生普遍存在认知误区：认为物体沉浮只和物体轻重有关，忽略重力与浮力的大小对比关系。学生见过潜水艇、水下机器人图片，知道潜水艇可以上浮下潜，但不清楚其内在原理。学生具备基本对比分析能力，能够跟随教师开展案例研讨，但是对于“改变自重，而不改变排开水的体积”这一核心逻辑理解存在困难，需要依托课本案例、师生问答逐步拆解，纠正前概念。教材分析本课是第三单元第二课时，承接第一课海洋资源，提出新工程问题：人类想要开采海底资源，需要海洋作业装备潜入深海，这些装备如何控制沉浮。教材从真实海洋装备入手，介绍潜水器、水下机器人，回顾物体沉浮条件，明确浸没在水中物体，浮力大于重力上浮；浮力小于重力下沉；浮力等于重力悬浮。教材重点讲解潜水艇压载水舱工作原理，对比鱼鳔仿生案例，区分鱼依靠改变自身体积改变浮力，潜水艇依靠改变自身重量控制沉浮。本课为第三课工程实践《简易潜水器》做好原理铺垫，打通原理学习到工程设计的单元学习链条。教材设置对比思考任务，引导学生辨析两种不同的沉浮调控方式，突破认知混淆点。核心素养教学目标科学观念：知道浸没在水中物体沉浮由重力和浮力大小关系决定；了解潜水艇依靠压载水舱改变自身重量，实现上浮与下潜；区分鱼鳔与潜水艇沉浮原理的不同。科学思维：能对比分析鱼和潜水艇沉浮方式差异，基于证据推理装备沉浮的内在原理，区分改变自重与改变排开液体体积两种调控沉浮的思路。探究实践：研读教材文本，结合案例开展小组讨论，能够用自己的语言解释海洋作业装备沉浮的原理。态度责任：感受海洋工程装备技术的伟大，体会工程师利用科学原理解决深海探索难题，激发对海洋工程技术的兴趣。教学重难点教学重点：理解物体沉浮由重力与浮力大小关系决定；掌握潜水艇依靠改变自身重量实现沉浮的原理。

教学难点：区分鱼鳔（改变体积、改变浮力）与潜水艇（改变自重，浮力基本不变）两种沉浮调控方式。教学过程复习导入，聚焦新课师：上一节课，我们认识丰富的海洋资源。想要开采海底矿产、观察深海生物，人类需要潜入深海。请同学们想一想，普通船只只能漂浮海面，什么装备可以下潜到深海作业？

生：潜水艇、水下机器人、潜水器。

师：很好，这些都属于海洋作业装备。大家思考一个问题：同样是钢铁制造，很重的潜水艇为什么既可以浮在海面，又能够潜入深海？今天我们学习课本《海洋作业装备为什么能在水中沉浮》。请大家翻开课本，阅读课文开篇段落。

学生阅读教材导入段落。

师：课本提出核心问题：海洋作业装备如何自由控制在水中上浮、下沉？要解决这个问题，我们先要回顾物体沉浮的规律。

设计意图：衔接单元前一课，从真实海洋开发需求引出工程问题，对接教材开篇，引出本课探究主题，建立单元学习连贯性。回顾沉浮规律，研读教材核心概念师：请大家阅读课本关于物体沉浮条件的文字，读完之后小组交流，浸没在水中物体，上浮、下沉、悬浮分别是什么情况。

学生自主研读教材。

师：谁来汇报课本中物体沉浮的规律？

生：物体浸在水里，受到向上浮力，向下重力。浮力大于重力，物体上浮；浮力小于重力，物体下沉；浮力等于重力，物体悬浮。

师：复述得非常准确。我们把这个关系写下来。浸没物体，两个力相互比较，决定沉浮状态，不是单纯看物体轻重。很多同学之前认为重的物体一定下沉，这个想法不够严谨。

师：举例子，万吨轮船是钢铁，很重，却漂浮海面，这是因为轮船空心，排开大量水，浮力足够大。现在我们聚焦潜水艇，潜水艇外壳体积固定，完全潜入水中之后，排开水的体积不变，它受到的浮力大小基本不变。那它怎么改变沉浮状态？请继续阅读课本潜水艇段落。

学生阅读教材压载水舱相关内容。

师：课本介绍潜水艇两侧有压载水舱。谁来说一说，下潜的时候，压载水舱如何工作？

生：下潜，向压载水舱注水，潜水艇自身重量变大，重力大于浮力，就下沉。

师：上浮呢？

生：上浮，用高压气体把压载水舱里面的水排出去，潜水艇重量变小，重力小于浮力，就上浮。

师：如果水舱里面水量合适，重力等于浮力，潜水艇就悬浮在水中某个深度。大家把课本里压载水舱工作原理标记出来。

设计意图：以教材文本为基础，通过师生问答，建立重力浮力二力平衡的科学观念，学习潜水艇核心原理，纠正学生“重就沉、轻就浮”的片面前概念。探究对比：鱼鳔和潜水艇原理辨析师：课本设置对比思考任务。鱼在水里自由上浮下沉，鱼依靠鱼鳔。请大家阅读教材关于鱼鳔的文字，小组讨论，鱼和潜水艇沉浮方式一样吗？

学生小组研读教材，开展讨论。

师：哪个小组分享，鱼依靠鱼鳔怎么控制沉浮？

生：鱼鳔可以充气、放气，改变鱼身体体积，排开水的体积改变，浮力就改变，从而上浮下沉。鱼自身重量几乎不变。

师：很好。我们对比潜水艇，潜水艇潜入水中，外壳体积不变，排开水体积不变，浮力基本不变，是改变自身重量。

师：请全班同学一起区分两者。鱼：改变体积，改变浮力，自重基本不变。潜水艇：体积不变，浮力不变，改变自身重力。两者原理不一样，这是本节课的难点。

师：我们来做课堂辨析问答。提问：潜水艇下潜时，潜水艇受到浮力会不会变大？

生：不会，潜水艇完全入水，体积不变，浮力不变，只是自身变重。

师：非常好，很多同学在这里容易混淆，对照课本文字再次确认。

设计意图：依托教材对比案例，小组研讨，辨析两种沉浮调控路径，突破本课教学难点，训练学生对比推理的科学思维。拓展案例：其他海洋作业装备师：课本除潜水艇之外，还介绍水下机器人。水下机器人同样可以潜入深海，用于海底勘探、管道检修。它同样搭载水舱，通过进水排水，调整自身重量，实现沉浮。

师：思考问题，工程师设计深海作业装备，除了控制沉浮，还需要考虑什么？结合课本简单说一说。

生：深海压力很大，外壳要坚固，防止被水压压扁。

师：没错，深海海水压强巨大，装备外壳需要高强度材料。同时装备还要有动力、通信设备，保证水下作业。工程师设计装备，要综合多个条件，不仅仅解决沉浮问题。

设计意图：拓展教材案例，把原理延伸到真实工程设计，为下一课简易潜水器工程实践埋下伏笔，渗透工程思维。课堂讨论，梳理收获师：现在我们梳理，海洋作业装备（潜水艇）沉浮秘密是什么？

生：潜水艇利用压载水舱进水排水，改变自身重量，浮力保持不变，改变重力浮力大小关系，实现上浮、下沉、悬浮。课堂小结师：本节课我们学习了海洋作业装备沉浮原理。物体在水中沉浮由重力和浮力大小关系决定。潜水艇体积固定，完全浸没后浮力不变，依靠压载水舱进水排水，改变自重实现沉浮。鱼依靠鱼鳔改变身体体积，改变浮力实现沉浮，二者原理不同。工程师运用浮力原理，设计潜水艇、水下机器人，帮助人类探索神秘海洋。下一节课，我们化身小小工程师