物理觀念:認(rèn)識密度計的結(jié)構(gòu)、刻度方法和工作原理,理解漂浮條件及應(yīng)用。
科學(xué)思維:運用控制變量法,探究提高密度計測量準(zhǔn)確程度的方法。
科學(xué)探究:制作密度計,會使用密度計測量液體的密度;經(jīng)歷密度計的制作過程,認(rèn)識密度計的構(gòu)造、刻度方法和工作原理。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:培養(yǎng)學(xué)生動手、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力;通過了解物理知識在實際生活中的應(yīng)用,進一步提高學(xué)習(xí)物理知識的能力,養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點:能應(yīng)用二力平衡和浮力等知識設(shè)計、制作微型密度計。
教學(xué)難點:在制作過程中能主動發(fā)現(xiàn)問題并采取有效方法解決問題。
教學(xué)準(zhǔn)備
教師準(zhǔn)備:密度計實物、教學(xué)課件。
學(xué)生準(zhǔn)備:泡沫塑料球、直徑約3 mm的塑料管(或細(xì)圓珠筆芯)、實心塑料管、銅絲、4 mm寬的彩色膠布、密度不同的酒精、標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精(密度已知)、水、小刀、剪刀等。
教學(xué)過程
板書設(shè)計
第4節(jié) 跨學(xué)科實踐:制作微型密度計
一、項目提出:制作微型密度計。
二、項目分析
三、項目實施
(一)項目設(shè)計
1.基本思路:
塑料吸管下端封口并纏上銅絲(配重)。
兩個因素:密度計的質(zhì)量、標(biāo)度桿的直徑。
2.密度計的質(zhì)量:約1 g。
3.標(biāo)度桿的直徑:3 mm左右。
4.結(jié)構(gòu):標(biāo)度桿、浮子、配重。
(二)制作
四、展示交流
作業(yè)設(shè)計
對你所制作的微型密度計加以改進和完善,減小誤差。學(xué)有余力的學(xué)生可以課后制作能測量液體密度的密度計,制作完成后與同學(xué)們進行分享交流。
教學(xué)反思
本次跨學(xué)科實踐活動通過微型密度計的制作,來判斷消毒酒精是否合格,體現(xiàn)了物理學(xué)科“從物理走向社會”的特點,學(xué)生在實踐活動中估算密度計的質(zhì)量和標(biāo)度桿的直徑,加深對浮沉條件的理解和應(yīng)用,并培養(yǎng)他們的觀察能力和實踐操作能力?；顒釉O(shè)計注重學(xué)生的主動參與的探究,通過觀察、記錄、計算和分析,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實踐能力。同時實踐活動中還引導(dǎo)學(xué)生進行正確的實踐操作,并及時糾正他們的錯誤,幫助學(xué)生克服實踐活動中可能遇到的困難。實驗結(jié)束后與學(xué)生一起總結(jié)和討論實踐結(jié)果,引導(dǎo)學(xué)生思考實踐操作中的誤差和改進方法,加深對物理原理的理解和應(yīng)用。教學(xué)環(huán)節(jié)
設(shè)計意圖
一、項目提出
1.教師出示兩杯水,其中一杯盛有鹽水,另一杯盛有淡水,你能進行區(qū)分嗎?
學(xué)生:分別測量質(zhì)量和體積,計算密度,密度大的是鹽水。
學(xué)生:將同一只雞蛋放在兩種液體中,比較浮沉情況,雞蛋上浮的是鹽水。
將一段細(xì)繩固定在雞蛋的一端,一名學(xué)生上臺進行演示。
教師:除了以上兩種方法外,還有什么方法?
學(xué)生:使用密度計,將密度計放在兩種液體,密度大的是鹽水。
教師展示密度計實物,請學(xué)生上臺演示。
2.教師再次展示消毒用的小瓶消毒酒精,讓學(xué)生把密度計放在小瓶中測量密度,發(fā)現(xiàn)不能放在小瓶中,提問學(xué)生應(yīng)該怎么辦?
學(xué)生:用更小的密度計來進行測量。
教師:今天我們來學(xué)習(xí)并制作“微型密度計”。
通過區(qū)分淡水和鹽水,利用所學(xué)知識解決實際問題,同時引入密度計
二、項目分析
課件展示
1.設(shè)計一個能放入小瓶中,并判斷酒精是否合格的微型密度計。
2.按照設(shè)計要求,完成微型密度計的設(shè)計制作。
明確本節(jié)課實踐任務(wù)
三、項目實施
(一)項目設(shè)計
1.基本思路:課件展示密度計實物圖和結(jié)構(gòu)圖,學(xué)生觀察并思考如何設(shè)計一個最簡單的密度計。
師生共同歸納總結(jié):將塑料吸管下端封口并纏上銅絲,使它漂浮在液面上,就制成了一個最簡單的密度計。
教師:密度計上的膨脹球的作用是什么?
學(xué)生:增大排開液體的體積,從而增大浮力,不至于使密度計沉入液體中。
教師:為什么制作密度計時要將塑料吸管下端封口并纏上銅絲?為什么加重物就能豎直漂浮?
學(xué)生:是為了降低重心,使密度計不至于傾斜。
教師:加銅絲這一過程,我們稱為配重。
學(xué)生活動:請同學(xué)們?yōu)樽约旱拿芏扔嬇渲夭⑹沟盟軌蜇Q直漂浮在液體中。
學(xué)生完成后,小組展示成果。
教師:你在操作過程中有什么發(fā)現(xiàn)?
學(xué)生:配重不能太多,會使吸管下沉到杯底。
學(xué)生:配重不能太少,會使吸管傾斜,不能豎直漂浮在水中。
請同學(xué)們閱讀課本78頁,制作符合要求的密度計,應(yīng)該著重考慮的兩個問題是什么?
學(xué)生:密度計的質(zhì)量和標(biāo)度桿的直徑。
2.估算密度計的質(zhì)量。
教師再次展示消毒用的小瓶消毒酒精(100 mL),將密度計的下半部分放入小瓶中,有酒精溢出。若溢出的酒精為1 mL,密度計的質(zhì)量大約為多少?
通過配重使密度計漂浮在水中,為測量密度做準(zhǔn)備
學(xué)生第一次體驗將密度計豎直漂浮在液體中,感受成功的快樂。在動手的過程中了解到浮力等于重力
小組合作學(xué)習(xí):估算密度計的質(zhì)量,酒精的密度取0.88 g/cm3。
小組代表展示計算過程。
F浮=G排=G密度計=ρ酒精gV排,即G密度計=m密度計g=ρ酒精gV排,m密度計=ρ酒精V排=0.88 g/cm3×1 cm3=0.88 g≈1 g。
3.估算標(biāo)度桿的直徑。
小組合作學(xué)習(xí):閱讀課本78頁,設(shè)定A、B之間的長度不少于4 mm,估算標(biāo)度桿的橫截面積。
小組代表展示估算過程:
根據(jù)阿基米德原理和浮沉條件得:ρ酒精gV排=m密度計g,ρ酒精V排=ρ酒精Sh=m密度計,分別列式:0.86 g/cm3×S×hA=1 g、0.88 g/cm3×S×hB=1 g, hA=1g0.86g/cm3×S、hB=1g0.88g/cm3×S,A與B的長度差為4 mm,則可列式:1g0.86g/cm3×S-1g0.88g/cm3×S=0.4 cm,解得S≈0.07 cm2。
教師:根據(jù)面積公式S=πr2我們可以粗略估計標(biāo)度桿的直徑約為0.3 cm,即3 mm(此處計算標(biāo)度桿的直徑較為繁瑣,不必浪費過多時間進行計算)。
4.設(shè)計微型密度計的結(jié)構(gòu)
學(xué)生閱讀課本78~79頁,明確密度計的結(jié)構(gòu),微型密度計由浮子、標(biāo)度桿和配重三部分組成,總結(jié)三部分的作用。
(二)制作
學(xué)生閱讀課本79頁,然后小組合作制作微型密度計,教師巡視指導(dǎo)并拍照。
1.用制作棉簽的實心塑料桿作為標(biāo)度桿,塑料桿中部套一泡沫塑料球作為浮子。
2.實心塑料桿下端纏繞銅絲,調(diào)節(jié)銅絲的長度,使微型密度計能豎直漂浮在水中。
3.將調(diào)好配重的微型密度計放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中。待微型密度計靜止時,根據(jù)液面位置在標(biāo)度桿上做標(biāo)記。最后,用4 mm寬的彩色膠布中心對準(zhǔn)記號貼在標(biāo)度桿上。
利用浮沉條件和阿基米德原理估算密度計的質(zhì)量和標(biāo)度桿的直徑,用物理和數(shù)學(xué)知識解決實際問題
小組合作制作微型密度計,培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神和科學(xué)探究能力
四、展示交流
1.學(xué)生展示自己的作品,并描述在制作過程中遇到的困難和解決的方法。從取材的合理性、刻度標(biāo)注的正確和準(zhǔn)確程度、制作的精巧和美觀性等方面進行自我評價和相互評價。
2.各小組用自制微型密度計測量密度不同的酒精,判斷密度是否符合要求,哪瓶偏大,哪瓶偏小,教師公布答案,比較測量結(jié)果與教師公布的結(jié)論是否相同。
3.如果測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論不同,請分析產(chǎn)生誤差的原因。
4.若測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論相同,說說你的體會。
對制作過程及制作成果及時進行反思,不斷改進,培養(yǎng)分析概括能力

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版本： 人教版（2024）

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