资源简介

教科版八年级物理下册跨学科实践潜艇教学设计
一、教学目标：
【物理观念】能在潜艇实践活动中综合认识二力平衡、阿基米德原理和物体沉浮条件等知识；能用物理学及材料科学、仿生学等多领域知识探索潜艇中的工程与技术问题，初步具有运用跨学科知识解决简单问题的能力。
【科学思维】能在潜艇模型制作中尝试探究影响潜艇性能的主要因素；能对控制潜艇的沉浮方式进行推理，并获得结论；能在潜艇模型制作的比赛中，基于证据说明潜艇的设计思路和模型制作的合理性；能在潜艇模型的思路构想、图纸设计和实际制作中独立思考，提出自己的见解。
【科学探究】能基于控制鸡蛋的沉浮提出如何控制潜艇沉浮的科学探究问题；能设计简单的潜艇模型制作方案，能通过查阅资料的方式收集信息；能对潜艇的设计思路、图纸设计和模型制作等实施过程及结果进行解释；能与他人共同实施方案，交流潜艇模型制作中存在的问题和需要改进的地方，并依据评价表对实践活动进行评价，完成比赛任务。
【科学态度与责任】了解中国潜艇在海洋科学研究等领域的应用和黄旭华的相关事迹，体会物理学对工程技术和社会发展的促进作用；经历潜艇的设计与制作过程，培养乐于思考与实践、勇于探索、敢于创新的科学态度；关心中国潜艇的科技发展成就，为中华民族的科技成就感到自豪，增强科技强国的责任感和使命感。
二、教学重难点：
（一）教学重点：利用沉浮条件解释潜艇的原理。
（二）教学难点：实践完成可控制沉浮的潜艇模型。
三、教学过程：
（一）新课引入。
播放我国核潜艇的相关视频。
师生共同观看后，提出问题：核潜艇的威力如此强大！从物理学角度上说，潜艇是利用什么原理控制沉浮的呢？你想不想制作一个简单的潜艇呢？
学生观看与倾听的同时，进入老师创设的情境，融入课堂。
设计意图：让学生感受祖国国防科技的发达，增强民族自信。
（二）新课教学。
问题一：潜艇的沉浮。
1．演示实验：
教师演示潜艇模型的沉浮情况。
教师边演示边介绍悬浮、下沉、上浮、漂浮。
学生观察并认识潜艇的几种浮沉状态，结合教科书的图片思考潜艇是如何实现沉与浮的。
2．讨论交流：
师：控制潜艇的沉浮与上一节控制鸡蛋的沉浮采取的方式有什么不同？
学生讨论交流并进行对比分析。
3．理解潜艇的浮沉原理。
潜艇在水面时，如果重力大于浮力，则艇体会自动下沉，浸没在水中的体积增大，浮力增大，达到新的平衡状态；反之，如果重力小于浮力，则艇体会自动上浮，浮力减小，同样可达到新的平衡状态。所以，水面的潜艇在一定范围内具有自动调整平衡状态的能力。
潜艇在水下，如果受到的重力或浮力有变化，将会破坏它的平衡状态，从而引起潜艇的下沉或者上浮，即水下的潜艇不具备自行调整平衡的能力。当潜艇潜入深水时，由于不同区域海水密度差异，浮力也会不同。此时，必须精确地调整潜艇水舱中水的多少，改变潜艇整体所受的重力，使之与浮力相等，才能达到新的平衡，从而保持悬浮状态。
总结：精确控制潜艇重力，是潜艇正常工作的关键。
问题二：了解我国的军用潜艇。
军用潜艇是国家海军的战略性武器。潜艇空间分为人员与设备舱和水舱。工程师通过调节水舱内水的多少控制潜艇沉浮，依靠电力驱动马达推动螺旋桨前进，利用声呐、潜望镜、雷达等设备充当潜艇的“耳朵”和“眼睛”，还设置了导弹、鱼雷等武器系统。潜艇的设计与制造以物理学原理为基础，结合机械动力、电子技术、材料科学、仿生学等多个领域的知识，是十分复杂的工程技术。
我国潜艇的发展史是一部奋斗史、创新史。
观看视频并了解我国工程院院士、共和国勋章获得者、国家最高科学技术奖获得者黄旭华的事迹。
设计意图：进一步使学生感知我国国防科技的强大，增强民族自豪感。
问题三：制作潜艇。
通过刚才的学习，同学们已经知道了一些潜艇的相关知识。
你想不想制作一个潜艇呢？怎样制作一个简单的潜艇？需要哪些器材？学生思考并逐一作答。
1．制作潜艇：
要求：（1）人员与设备舱和水舱各自独立；（2）人员与设备舱大于水舱。
学生四人一组，每组配备带盖的大小饮料瓶、配重物、注射器、塑料管、胶枪（包括热熔胶）、剪刀、透明胶等。
2．执行比赛任务。
要求：（1）完成从水面下潜到指定位置悬浮；（2）完成从水下上浮到指定位置。
3.展示、交流与评价。
（1）各小组介绍本组潜艇的设计思路，展示设计图纸和制作的潜艇，交流存在的问题和需要改进的地方。
（2）设计本组的评价表，对实践活动进行评价。
（3）小组相互打分，评出优秀的潜艇。
（4）教师给各组作品打分，评出一、二、三等奖，并颁发奖状。
（三）课堂小结：
1.潜艇的沉与浮：在深水区，精确地调整潜艇水舱中水的多少，改变潜艇整体所受的重力，使之与浮力相等。
2.军用潜艇：军用潜艇是国家海军的战略性武器。

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