《物体的浮与沉》教学设计
郭怡伸
【设计理念】
以“物理学的一般探索过程是通过观察和实验积累经验，建立模型，提出简洁的物理规律.”为基本指导思想，为了激发学生兴趣，引入新课时以实验为手段吸引学生的眼球.通过学生自主的探究活动将看似司空见惯的浮沉现象进行深入分析.让学生明白看似复杂的物理原理往往可以用简单的物理语言来表述，物理学所追求的就是一种简洁的美.
【课程标准分析】
课程标准要求：通过实验探究，知道物体的浮沉条件，知道潜水艇浮沉的原理.
课程标准解读：通过实验知道物体浸没在液体中可能出现的状态；通过探究了解控制物体浮沉的方法，并能用控制变量法对所提出的方法进行分析，进一步建立理性的推论；通过探究了解浸没在液体中的物体上浮直至漂浮的动态过程，并通过交流与合作总结出物体的浮沉规律；结合二力平衡条件，对物体的悬浮条件和漂浮条件进行深入探讨；通过阅读“潜水艇的浮与沉”，了解物体浮沉条件在科学研究和生产实际中的应用.
【教材分析】
本节教材从三个形状、体积相同的乒乓球在水中有的下沉、有的浮起来这一现象出发，要求学生研究如何使沉下去的物体浮起来，如何使浮起来的物体沉下去这一实际问题，通过探究引导学生思考浮力和重力两者的关系，并通过实验得到结论，然后用二力平衡条件对漂浮、悬浮两种状态进行分析.
【教学目标】
知识与能力：
（1）通过实验观察指导物体浸没在液体中可能出现的状态；
（2）观察物体上浮与下沉、悬浮的现象，寻找使物体浮与沉的方法；通过学习让学生知道物体在液体中的浮沉是由该物体在液体中所受的浮力及其重力之间的大小关系决定的；知道F浮>G，F浮
过程与方法：
（1）通过探究，了解控制物体浮沉的方法.
（2）通过探究和分析，理解物体浮沉的条件，并通过交流与合作得出结论，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力.
（3）通过学生课外活动小制作培养学生动手实践的能力.
情感、态度与价值观：
（1）通过对潜水艇的浮沉原理的应用，让学生体验生活、物理、社会的紧密联系，让学生知道学有所用，使学生热爱科学从而更认真地学习科学.
（2）通过分组活动培养学生之间相互协作的精神；通过制作，培养学生热爱物理的兴趣.
【教法分析】
从生活中观察物体的浮与沉，在探究实践中分析、归纳知识.探究活动要重视理论联系实际，能够体现STS（科学一技术一社会为交集的教育）精神.教学设计能从生活经验出发提出问题，找寻解决问题的方法.教学过程中，注意前后知识的联系，重视学生综合能力的提高.在整个教学过程中重视学生活动，给学生充分的时间和空间，让学生在探究中不断发现问题、提出问题、解决问题；同时应设置一些学生想不到但略动脑筋就能解决的、贴近实际生活的问题，让学生各抒己见，展示不同的设计和解答，让学生品尝到成功的喜悦.
【学法分析】
本节重点知识有：（1）物体的浮沉条件，能够运用物体的浮沉条件解释生活中的一些现象，解决生活中的实际问题；（2）浮力的利用主要是潜水艇和热气球的浮与沉原理.中考题型主要有填空题、选择题、计算题和实验题为主.学生在学习过程中应注意这两个方面的知识.
【重点难点】
重点：（1）观察物体的浮与沉现象，知道物体的浮与沉条件；（2）物体浮沉条件的应用.
难点：物体的浮沉条件及应用.
【教学准备】
学生分组器材：一个塑料小船，若干玻璃弹珠，两个烧杯，水，盐水，一个小西红柿.
教师演示器材：三个形状、体积相同质量不同的乒乓球，一个大烧杯，水，潜水艇模型，一个孔明灯，教学课件.
模块一：以乒乓球实验吸引学生，创设合理而新鲜的物理情境，激发学生探索未知的兴趣.在学生头脑中留下一问号：仔细观察的同学会发现三个乒乓球的运动状态不同，这就是学生需要思考和研究的问题.
模块二：分析影响物体浮沉的条件.让学生动手操作，在两杯液体中观察西红柿的不同浮沉情况等，通过鼓励学生将自己的所见、所思展现，提出问题，并做合理的猜想与假设.在讨论过程中穿插受力分析以供大家讨论，从中获取有用的信息，从而引入物体沉浮的知识培养学生的人文素质.
模块三：探究物体沉浮知识的应用.分层设置探究目标，降低探究难度，提高探究效度.第一步：为了研究“我家的船”装多少货最合适？在教师的引导下学习轮船吃水线的知识；第二步：让学生在自主探究的活动中得到潜水艇的工作原理，改变自身重力从而改变重力和浮力的大小关系，实现浮沉；第三步：通过热气球的浮沉，从而进一步完善在气体中受浮力作用的物体浮沉问题.渗透物理研究思维观——在探究中完善，从定性到定量.
模块四：在巩固中提高.应用物理知识解释身边的现象，体现物理的价值观，弘扬爱国主义精神.
【教学实录】
一、情境导入
教师活动：
演示：用手依次将三个乒乓球置于水槽的水中.提出疑问：放开手，乒乓球会发生什么现象？
学生活动.
学生回答乒乓球上浮.
思考：3个外形相同的乒乓球，浸没在水中，他们所受的浮力相同，可是，一个下沉、一个悬浮、一个上浮，这是为什么？
设计意图：创设情境，激发学生求知欲，由此引入本节课的学习.
二、实验探究分析受力
活动1：请同学对这3个乒乓球做受力分析，注意分析它们之间的异同点.
教师活动：
提出疑问：外形相同的乒乓球，在悬浮和漂浮两种状态，都是浮力等于重力，它们又有什么不同？如何判别悬浮和漂浮？提出疑问：乒乓球实验的奥秘在哪里？你是怎么知道的？
学生活动：
对漂浮、悬浮和沉底3个状态下的乒乓球做受力分析.
悬浮物体全部浸没水中，漂浮物体只有部分浸入水中.外形相同的乒乓球，悬浮时，重力和浮力都比漂浮大.
实验解密：悬浮的2号乒乓球重力大于漂浮的3号乒乓球.
设计意图：浸没与浸入（对比学习）.
强调静止时物体受平衡力作用处于平衡状态；物体加速运动时受非平衡力作用处于运动的过程.
活动2：区分水和盐水.
教师活动：
探究：同学们利用桌上的小西红柿，如何判断哪个是盐水？哪个是水？你的判断依据是什么？
引导：请同学对小西红柿做受力分析，画图时要表现它们之间的异同点.
用白板展示、评析学生的受力示分析图.
学生活动：把小西红柿浸没在液面下，松手，观察它的运动状态.小西红柿浸没后上浮最终漂浮，小烧杯里装的是盐水；小西红柿浸没下沉后沉底，大烧杯里装的是水.
画受力分析图：上浮 ；漂浮；下沉.
设计意图：对比学习.上浮；下沉.
强调影响物体浮沉的是物体重力和浮力的大小关系，不是单独的重力或浮力，明确研究对象的初状态.
活动3：“我家的船”吃水线原理.
教师活动：
探究：请先检查老师送你的船质量好不好？往船上加载——玻璃弹珠，装载好货物就要漂洋过海去做生意了.提出疑问：每艘船装多少货，能平平安安又能利益最大化？
引导：轮船一定是始终漂浮的状态，它的受力情况是怎样的？
引导：展示大轮船的吃水线图.大轮船也有吃水线，从大轮船的吃水情况，可以判断轮船载货的多少.
引导：（小结）轮船的工作原理以及轮船吃水线的工作原理.
学生活动：齐声朗读PPT内容：强调我们研究物体浮沉时的初状态是浸没，把船放到水面上，观察漂浮.漂浮：V排
设计意图：明确研究对象的初状态.联系实际：轮船以及轮船吃水线知识.
激发想象，联系实际，创设问题，学以致用.
活动4：探究潜水艇的工作原理.
教师活动：播放视频.
引导：这么士气磅礴的潜水艇在水中上下自如，犹如蛟龙，不禁让人感叹我国的军事力量如此震撼.我们同学要刻苦学习科学文化知识，今天强大自己，明天才能强大我们的祖国.
提出疑问：潜水艇的工作原理是什么？
指导：学生使用潜水艇模型.
引导：（小结）潜水艇的工作原理.
学生活动：齐声朗读PPT内容，观察视频中潜水艇的浮与沉，分小组学习物理书P95“生活·物理·社会”关于潜水艇的知识，指出潜水艇浮沉的奥秘是——改变自身重力.
学生演示潜水艇模型并解释浮沉时潜水艇受到的浮力和重力的大小关系.
设计意图：结合学生实际：调动学生学习的主观能动性，弘扬爱国主义精神.
多个切入点同时解释潜水艇的工作原理，不同层次的学生都能展示自己的想法，在学习中调动学生学习的主观能动性.
活动5：热气球-孔明灯.
教师活动：播放热气球视频.
引导：认识热气球的结构.
提出疑问：热气球的工作原理是什么？如何上浮？又如何下降呢？
讲解：不仅液体有浮力，气体也有浮力.热气球的结构组成.
引导：小结热气球的工作原理.
引导：氢气球的工作原理.
演示：放飞孔明灯祈福.
安全教育：由于教室高度不够高，影响演示效果，在孔明灯的十字叉丝先系一根细铁丝，铁丝下而再系根细绳，当孔明灯上升时，利用细绳把它拉到低处，以保证实验安全.
提出疑问：孔明灯上浮时气袋内的气体密度有没有变化？与外部空气密度相比的大小关系是怎样的？这些内容我们下节课继续学习.
学生活动：齐声朗读PPT内容，观察视频中热气球的浮与沉.分小组讨论，得出结论：喷嘴点火加热，袋内空气受热膨胀，排出部分气体，重力减小，浮力大于重力时，气球上升；喷嘴火焰熄灭，袋内空气变冷体积减小，外部气体进入气袋补给，气袋内气体重力增大，重力大于浮力时，气球下降.
氢气球浮力大于重力，上浮.
观察孔明灯的上浮现象，思考孔明灯上浮时的受力情况.
设计意图：创设环境，热爱生活.
多个切入点同时解释热气球的工作原理，不同层次的学生都能展示自己的想法，在学习中调动学生学习的主观能动性.
联系实际生活，为下节课的学习埋下伏笔.
三、知识总结
教师活动：关于“物体的浮与沉”，你学到了什么？
学生活动：让学生谈学到了什么.
设计意图：回顾总结.
四、布置作业
教师活动：课后“WWW”第1，2，3题.
学生活动：学生独立完成.
设计意图：巩固所学内容.
五、板书设计
【设计理念】
以“物理学的一般探索过程是通过观察和实验积累经验，建立模型，提出简洁的物理规律.”为基本指导思想，为了激发学生兴趣，引入新课时以实验为手段吸引学生的眼球.通过学生自主的探究活动将看似司空见惯的浮沉现象进行深入分析.让学生明白看似复杂的物理原理往往可以用简单的物理语言来表述，物理学所追求的就是一种简洁的美.
【课程标准分析】
课程标准要求：通过实验探究，知道物体的浮沉条件，知道潜水艇浮沉的原理.
课程标准解读：通过实验知道物体浸没在液体中可能出现的状态；通过探究了解控制物体浮沉的方法，并能用控制变量法对所提出的方法进行分析，进一步建立理性的推论；通过探究了解浸没在液体中的物体上浮直至漂浮的动态过程，并通过交流与合作总结出物体的浮沉规律；结合二力平衡条件，对物体的悬浮条件和漂浮条件进行深入探讨；通过阅读“潜水艇的浮与沉”，了解物体浮沉条件在科学研究和生产实际中的应用.
【教材分析】
本节教材从三个形状、体积相同的乒乓球在水中有的下沉、有的浮起来这一现象出发，要求学生研究如何使沉下去的物体浮起来，如何使浮起来的物体沉下去这一实际问题，通过探究引导学生思考浮力和重力两者的关系，并通过实验得到结论，然后用二力平衡条件对漂浮、悬浮两种状态进行分析.
【教学目标】
知识与能力：
（1）通过实验观察指导物体浸没在液体中可能出现的状态；
（2）观察物体上浮与下沉、悬浮的现象，寻找使物体浮与沉的方法；通过学习让学生知道物体在液体中的浮沉是由该物体在液体中所受的浮力及其重力之间的大小关系决定的；知道F浮>G，F浮
过程与方法：
（1）通过探究，了解控制物体浮沉的方法.
（2）通过探究和分析，理解物体浮沉的条件，并通过交流与合作得出结论，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力.
（3）通过学生课外活动小制作培养学生动手实践的能力.
情感、态度与价值观：
（1）通过对潜水艇的浮沉原理的应用，让学生体验生活、物理、社会的紧密联系，让学生知道学有所用，使学生热爱科学从而更认真地学习科学.
（2）通过分组活动培养学生之间相互协作的精神；通过制作，培养学生热爱物理的兴趣.
【教法分析】
从生活中观察物体的浮与沉，在探究实践中分析、归纳知识.探究活动要重视理论联系实际，能够体现STS（科学一技术一社会为交集的教育）精神.教学设计能从生活经验出发提出问题，找寻解决问题的方法.教学过程中，注意前后知识的联系，重视学生综合能力的提高.在整个教学过程中重视学生活动，给学生充分的时间和空间，让学生在探究中不断发现问题、提出问题、解决问题；同时应设置一些学生想不到但略动脑筋就能解决的、贴近实际生活的问题，让学生各抒己见，展示不同的设计和解答，让学生品尝到成功的喜悦.
【学法分析】
本节重点知识有：（1）物体的浮沉条件，能够运用物体的浮沉条件解释生活中的一些现象，解决生活中的实际问题；（2）浮力的利用主要是潜水艇和热气球的浮与沉原理.中考题型主要有填空题、选择题、计算题和实验题为主.学生在学习过程中应注意这两个方面的知识.
【重点难点】
重点：（1）观察物体的浮与沉现象，知道物体的浮与沉条件；（2）物体浮沉条件的应用.
难点：物体的浮沉条件及应用.
【教学准备】
学生分组器材：一个塑料小船，若干玻璃弹珠，两个烧杯，水，盐水，一个小西红柿.
教师演示器材：三个形状、体积相同质量不同的乒乓球，一个大烧杯，水，潜水艇模型，一个孔明灯，教学课件.
模块一：以乒乓球实验吸引学生，创设合理而新鲜的物理情境，激发学生探索未知的兴趣.在学生头脑中留下一问号：仔细观察的同学会发现三个乒乓球的运动状态不同，这就是学生需要思考和研究的问题.
模块二：分析影响物体浮沉的条件.让学生动手操作，在两杯液体中观察西红柿的不同浮沉情况等，通过鼓励学生将自己的所见、所思展现，提出问题，并做合理的猜想与假设.在讨论过程中穿插受力分析以供大家讨论，从中获取有用的信息，从而引入物体沉浮的知识培养学生的人文素质.
模块三：探究物体沉浮知识的应用.分层设置探究目标，降低探究难度，提高探究效度.第一步：为了研究“我家的船”装多少货最合适？在教师的引导下学习轮船吃水线的知识；第二步：让学生在自主探究的活动中得到潜水艇的工作原理，改变自身重力从而改变重力和浮力的大小关系，实现浮沉；第三步：通过热气球的浮沉，从而进一步完善在气体中受浮力作用的物体浮沉问题.渗透物理研究思维观——在探究中完善，从定性到定量.
模块四：在巩固中提高.应用物理知识解释身边的现象，体现物理的价值观，弘扬爱国主义精神.
【教学实录】
一、情境导入
教师活动：
演示：用手依次将三个乒乓球置于水槽的水中.提出疑问：放开手，乒乓球会发生什么现象？
学生活动.
学生回答乒乓球上浮.
思考：3个外形相同的乒乓球，浸没在水中，他们所受的浮力相同，可是，一个下沉、一个悬浮、一个上浮，这是为什么？
设计意图：创设情境，激发学生求知欲，由此引入本节课的学习.
二、实验探究分析受力
活动1：请同学对这3个乒乓球做受力分析，注意分析它们之间的异同点.
教师活动：
提出疑问：外形相同的乒乓球，在悬浮和漂浮两种状态，都是浮力等于重力，它们又有什么不同？如何判别悬浮和漂浮？提出疑问：乒乓球实验的奥秘在哪里？你是怎么知道的？
学生活动：
对漂浮、悬浮和沉底3个状态下的乒乓球做受力分析.
悬浮物体全部浸没水中，漂浮物体只有部分浸入水中.外形相同的乒乓球，悬浮时，重力和浮力都比漂浮大.
实验解密：悬浮的2号乒乓球重力大于漂浮的3号乒乓球.
设计意图：浸没与浸入（对比学习）.
强调静止时物体受平衡力作用处于平衡状态；物体加速运动时受非平衡力作用处于运动的过程.
活动2：区分水和盐水.
教师活动：
探究：同学们利用桌上的小西红柿，如何判断哪个是盐水？哪个是水？你的判断依据是什么？
引导：请同学对小西红柿做受力分析，画图时要表现它们之间的异同点.
用白板展示、评析学生的受力示分析图.
学生活动：把小西红柿浸没在液面下，松手，观察它的运动状态.小西红柿浸没后上浮最终漂浮，小烧杯里装的是盐水；小西红柿浸没下沉后沉底，大烧杯里装的是水.
画受力分析图：上浮 ；漂浮；下沉.
设计意图：对比学习.上浮；下沉.
强调影响物体浮沉的是物体重力和浮力的大小关系，不是单独的重力或浮力，明确研究对象的初状态.
活动3：“我家的船”吃水线原理.
教师活动：
探究：请先检查老师送你的船质量好不好？往船上加载——玻璃弹珠，装载好货物就要漂洋过海去做生意了.提出疑问：每艘船装多少货，能平平安安又能利益最大化？
引导：轮船一定是始终漂浮的状态，它的受力情况是怎样的？
引导：展示大轮船的吃水线图.大轮船也有吃水线，从大轮船的吃水情况，可以判断轮船载货的多少.
引导：（小结）轮船的工作原理以及轮船吃水线的工作原理.
学生活动：齐声朗读PPT内容：强调我们研究物体浮沉时的初状态是浸没，把船放到水面上，观察漂浮.漂浮：V排
设计意图：明确研究对象的初状态.联系实际：轮船以及轮船吃水线知识.
激发想象，联系实际，创设问题，学以致用.
活动4：探究潜水艇的工作原理.
教师活动：播放视频.
引导：这么士气磅礴的潜水艇在水中上下自如，犹如蛟龙，不禁让人感叹我国的军事力量如此震撼.我们同学要刻苦学习科学文化知识，今天强大自己，明天才能强大我们的祖国.
提出疑问：潜水艇的工作原理是什么？
指导：学生使用潜水艇模型.
引导：（小结）潜水艇的工作原理.
学生活动：齐声朗读PPT内容，观察视频中潜水艇的浮与沉，分小组学习物理书P95“生活·物理·社会”关于潜水艇的知识，指出潜水艇浮沉的奥秘是——改变自身重力.
学生演示潜水艇模型并解释浮沉时潜水艇受到的浮力和重力的大小关系.
设计意图：结合学生实际：调动学生学习的主观能动性，弘扬爱国主义精神.
多个切入点同时解释潜水艇的工作原理，不同层次的学生都能展示自己的想法，在学习中调动学生学习的主观能动性.
活动5：热气球-孔明灯.
教师活动：播放热气球视频.
引导：认识热气球的结构.
提出疑问：热气球的工作原理是什么？如何上浮？又如何下降呢？
讲解：不仅液体有浮力，气体也有浮力.热气球的结构组成.
引导：小结热气球的工作原理.
引导：氢气球的工作原理.
演示：放飞孔明灯祈福.
安全教育：由于教室高度不够高，影响演示效果，在孔明灯的十字叉丝先系一根细铁丝，铁丝下而再系根细绳，当孔明灯上升时，利用细绳把它拉到低处，以保证实验安全.
提出疑问：孔明灯上浮时气袋内的气体密度有没有变化？与外部空气密度相比的大小关系是怎样的？这些内容我们下节课继续学习.
学生活动：齐声朗读PPT内容，观察视频中热气球的浮与沉.分小组讨论，得出结论：喷嘴点火加热，袋内空气受热膨胀，排出部分气体，重力减小，浮力大于重力时，气球上升；喷嘴火焰熄灭，袋内空气变冷体积减小，外部气体进入气袋补给，气袋内气体重力增大，重力大于浮力时，气球下降.
氢气球浮力大于重力，上浮.
观察孔明灯的上浮现象，思考孔明灯上浮时的受力情况.
设计意图：创设环境，热爱生活.
多个切入点同时解释热气球的工作原理，不同层次的学生都能展示自己的想法，在学习中调动学生学习的主观能动性.
联系实际生活，为下节课的学习埋下伏笔.
三、知识总结
教师活动：关于“物体的浮与沉”，你学到了什么？
学生活动：让学生谈学到了什么.
设计意图：回顾总结.
四、布置作业
教师活动：课后“WWW”第1，2，3题.
学生活动：学生独立完成.
设计意图：巩固所学内容.
五、板书设计
