资源简介

Lesson 4浮沉子
教学内容
潜水艇通过改变蓄水舱内水的体积，调整自身重量，改变浮力与重力的关系，上浮和下沉。蓄水舱内水体积增多时，自身重量增加，下沉；蓄水舱内水体积减少时，自身重量降低，上浮。本节课，通过使用塑料瓶装满清水模拟水体环境，使用“项链瓶”保存气体放入水中，通过建立假设、实验测试、观察实验现象、改变实验条件等过程，挤压瓶身改变项链瓶中的水的体积，使“项链瓶”在水中上浮和下沉，揭示潜水艇通过调节蓄水舱内水的体积实现上浮和下沉的科学原理。
教学目标
科学知识：潜水艇通过改变蓄水舱内水的体积，调整自身重量，改变浮力与重力的关系，上浮和下沉。
科学探究：通过使用塑料瓶装满清水模拟水体环境，使用“项链瓶”保存气体放入水中，通过挤压等作用，
改变项链瓶中的水的体积，使“项链瓶”在水中上浮和下沉，验证实验假设，得出实验结论。科学应用：潜水艇上浮和下沉。
跨学科内容：技术（T）：通过挤压实现项链瓶中水体积改变。
教学重点
蓄水舱内水体积增多时，自身重量增加，下沉；蓄水舱内水体积减少时，自身重量降低，上浮。
教学难点
物体重力的改变影响在水中的运动。
教学准备
解决问题所需材料：带盖塑料瓶（记得回收，Losson6会用到）、项链瓶、色素、橡皮泥。
工具包：透明大塑料盒、方形塑料盒、量杯。
教师需要准备：清水。
教学活动流程
一、引入（5min）
师：STEAM科学大课堂开始啦！
让我们看一段爆眼球的视频。
教师根据爆眼球视频内容，引导学生展开讨论。
＊主题引入
师：视频中的潜水艇在做什么运动？（提示：下沉。）
师：潜水艇在下沉时，发生了什么现象？（提示：潜水艇喷出气体，开始下沉）
＊ 实验引入
师：让我们来认识一下潜水艇的结构。为什么那么重的潜水艇可以上浮和下沉呢？（提示：学生大胆推测）
师：思考：如果潜水艇内蓄水舱中的水发生变化，潜水艇会如何运动（上浮或下沉）？（提示：学生大胆推测）
今天，让我们一起动手让项链瓶在装满水的塑料水瓶中来模拟潜水艇运动的过程吧！
二、实验过程（30min）
＊认识材料
师：请取出袋子中的材料，看看它们如何帮助你解决实验问题？
教师带领学生从袋子里取出实验材料，根据学生水平及实验需要引导学生初步观察并了解不同材料的特征及使用方法。
开始实验
教师引导学生开展探究实验。（注意：探究过程中，应以学生自主探究为主，如果学生遇到操作问题，教师可根据情况选择为学生展示相应的手部操作视频，帮助学生了解操作方法。）
1．建立假设，制作模型
师：（提示：播放手部视频）根据手部视频的内容，将塑料瓶中装满水，在水中滴入几滴色素水，盖上瓶盖混匀色素后打开塑料瓶，打开项链瓶瓶塞，尝试将项链瓶（无瓶塞）放入塑料瓶口；盖上塑料瓶瓶盖，将瓶子倒置。观察项链瓶此时的现象。
2．验证推测，确定最优模型
师：项链瓶发生了什么现象？观察一下此时瓶内的水有什么变化。
学生多次尝试，观察并记录项链瓶在装满水且倒置的塑料瓶中浮起来时的情况。
师：现在如果用手捏一捏塑料瓶的瓶身再放松，再次观察瓶内项链瓶的运动情况，说一说项链瓶中有什么变化。
学生使用手边材料（小瓶子），测试并观察项链瓶的上浮和下沉时项链瓶中气体的情况。
师：让我们一起来看看视频中老师是如何让项链瓶上浮和下沉的。（提示：若学生多次尝仍未成功，教师播放手部视频，演示操作后，再次让学生进行操作，保证学生观察到项链瓶上浮和下沉的实验过程）
3．优化方案，再次测试
师：说一说，你是如何将项链瓶放入水中的？如果反复挤压塑料瓶，项链瓶会发生什么现象？项链瓶在什么情况下，无法浮起来？
学生尝试反复挤压塑料瓶，观察项链瓶的运动情况。（提示：反复挤压后，项链瓶内进入过多的水后，则无法再浮起）
4．改变实验条件，设置实验变量，收集数据
师：说一说项链瓶上浮和下沉与什么有关？空气越多项链瓶就能浮的更好吗？如果我们将项链瓶口封起来，捏一捏瓶身项链瓶还会浮起来吗？请测试一下？
师：如果用橡皮泥将瓶子填满，瓶子会变重，小瓶子还能浮起来吗？
5．分析数据，得出结论
说一说项链瓶浮与沉是如何发生的？它们分别经历了哪些过程？（提示：手部的动作以及项链瓶中水的多少之间的联系）
学生分析已有实验数据，将实验结果记录在实验记录单上。
6．拓展活动
师：接下来，用刚刚做成的浮沉子模型，尝试一下让它停在瓶子中间，可以做到吗？
三、分享与讨论（10min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。
1．你是如何让项链瓶上浮与下沉的？
2．项链瓶的上浮与下沉与什么现象有关？
3．请说一说，潜水艇上浮与下沉时，其水舱内水的体积可能如何变化？
4．在生活中你还见过其他在水中上下运动的现象吗？（水中气泡，越往上越大，鱼在水中上下游动时，鱼鳔的形态）
四、实验结论（5min）
师：通过这个实验，请陈述一下你所看到的现象，并解释这个实验现象背后的科学原理。（教师可根据学生分享与讨论的内容，结合以下信息做简要总结。）
总结：
师：虽然项链瓶的体积一定，但它当中的气体体积随着挤压瓶身而发生变化，而该变化导致项链瓶排出水的体积发生变化，项链瓶浮力和重力之间的关系变化，最终导致上浮和下沉的现象。当挤压塑料瓶瓶身，项链瓶中空气被挤压，水进入项链瓶，项链瓶水体积增多，所受的项链瓶重力大于它受到的浮力，于是项链瓶沉入水底。当手离开塑料瓶，项链瓶内水排出，空气体积增大，瓶内水的体积减少，项链瓶的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。当手对塑料瓶施加的压力适当时，项链瓶便悬浮在水中的任意深度上。项链瓶的浮沉是在外加压力作用下，靠改变它的排水体积来实现的。潜水艇靠改变潜艇的自身重量来实现的。潜艇它有多个蓄水舱。当潜艇要下潜时就往蓄水舱中注水，使潜艇重量增加超过它的排水重量，潜艇就下潜；反之，则上浮。
（提示：教师可根据师训视频中的实验总结部分，了解本次实验的原理。）
五、拓展与迁移（5min）
教师可利用“科学大讲堂”视频帮助学生拓展本节课相关知识。
师：科学大讲堂中发生了哪些有意思的事情和有趣的实验呢？让我们一起去看看吧。播放科学大讲堂视频。
六、回顾与总结（5min）
教师请学生拿出活动单页，引导学生完成自我反思与评价。
师：经过本节课的学习，你得到哪些收获和成长？请将你本节课的实验收获和心得以及还需提高和优化的部分记录在《回顾与总结》表中，并对自己本堂课在科学兴趣、科学实践、科学思维方面的成长给予评价。(共20张PPT)
浮沉子
1.视频中的潜水艇在做什么运动？
2.潜水艇在下沉时，发生了什么现象？
让我们来认识一下潜水艇的结构。为什么那么重的潜水艇可以上浮和下沉呢？
思考：如果潜水艇内的蓄水舱中的水发生变化，潜水艇会发生什么变化？
今天，让我们一起让项链瓶在塑料瓶中像潜水艇一样上浮和下沉吧！
塑料瓶
食用色素
橡皮泥
项链瓶
量杯
透明大塑料盒
方形塑料盒
提示：1.其中方形塑料盒、量杯、透明大塑料盒来自工具包，使用后请将其放回工具包中。
1.制作浮沉子模型
a,将塑料瓶装满水，滴入几滴色素，混匀；
b,打开塑料瓶，打开项链瓶瓶塞，尝试将项链瓶（无瓶塞）放入塑料瓶口；
c,盖上塑料瓶瓶盖。
思考如何才能让项链瓶浮起来？
2.让浮沉子动起来
捏紧塑料瓶，项链瓶发生了什么现象？
观察一下项链瓶内的水是什么样的。
松开手，项链瓶里的水有什么变化，它是如何运动的？
将实验结果填写在实验记录单上。
3.反复挤压后项链瓶的变化
如果反复挤压塑料瓶，项链瓶会发生什么现象？
项链瓶在什么情况下，无法浮起来？
4.装满空气的项链瓶会如何运动？
说一说：项链瓶上浮和下沉与什么有关？
空气越多项链瓶就能浮的更好吗？
如果我们将项链瓶口封起来，捏一捏瓶身项链瓶还会浮起来吗？
请测试一下,如果用橡皮泥将瓶子填满，瓶子会变重，小瓶子还能浮起来吗？
5.根据现象，得出结论
项链瓶浮与沉是如何发生的？它们分别经历了哪些过程？
分析已有实验数据，将实验结果记录在实验记录单上。
6.拓展活动
用刚刚做成的浮沉子模型，尝试一下让它停在瓶子中间，可以做到吗？
1.你是如何让项链瓶上浮与下沉的？
2.项链瓶的上浮与下沉与什么现象有关？
3.潜水艇上浮与下沉时，其水舱内水的体积如何变化？
4.在生活中你还见过其他在水中上下运动的现象吗？
虽然项链瓶的体积一定，但它当中的气体体积随着挤压瓶身而发生变化，而该变化导致项链瓶排出水的体积发生变化，项链瓶浮力和重力之间的关系变化，最终导致上浮和下沉的现象。
当挤压塑料瓶瓶身，项链瓶中空气被挤压，水进入项链瓶，项链瓶水体积增多，所受的项链瓶重力大于它受到的浮力，于是项链瓶沉入水底。当手离开塑料瓶，项链瓶内水排出，空气体积增大，瓶内水的体积减少，项链瓶的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。
当手对塑料瓶施加的压力适当时，项链瓶便悬浮在水中的任意深度上。项链瓶的浮沉是在外加压力作用下，靠改变它的排水体积来实现的。潜水艇靠改变潜艇的自身重量来实现的。潜艇它有多个蓄水舱。当潜艇要下潜时就往蓄水舱中注水，使潜艇重量增加超过它的排水重量，潜艇就下潜；反之，则上浮。
请你回顾本堂课的学习过程
用心记录下自己的成长与收获吧！

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