资源简介

“综合实践活动---制作简易的密度计”教学设计
一、教学目标：
1.通过简易密度计的设计和制作，让学生应用二力平衡和阿基米德原理等知识进行技术设计；学习技术设计的思想和方法，并提高分析和解决问题的能力。
2.通过设计和实验，培养学生整合已学知识的能力，及其勇于探索、敢于创新的精神。充分的利用生活的物品展示物理学科的魅力，提升学生的学习兴趣。
3.通过设计、制作和实验，提升学生综合的物理学科素养。
二、教学重点难点：
重点：
1．杆状物体如何竖直漂浮在水中。
2．如何在密度上标注刻度。
3．如何提升密度计的精确度。
难点：
应用二力平衡的条件和阿基米德原理，推导出杆状漂浮物体浸没的深度和液体密度的关系，并运用该关系标注密度计刻度。
三、教学设计思路：
本讲内容选自苏科版物理八年级下册第十章，学生已经掌握了二力平衡的条件和阿基米德原理。本课从情境导入，分成理论推导、科学制作、科学实验、误差分析等几个不同的板块，每个板块既有各自的主要培养目标，又相互渗透，既相对独立，又层层递进。

问题导入 如何辨别咸水和淡水？


情境再现 轮船由江入海过程中的变与不变？


理论推导 ★密度计的原理


学生制作 ★密度计的思考：如何使吸管竖直漂浮？（不倒翁）


学生活动 ★如何在密度计上标注刻度？刻度分布特点？

交流反馈 ★用简易密度计测量液体密度，如何提高简易密度计的精确度？

课后再探
四、教学资源：
教师资源：希沃课件、手机（翻页、传屏、拍照）、水槽、水、盐水、瓶子、鸡蛋、不倒翁等
学生资源：吸管、沙子、金属段、胶带、香皂、橡皮泥、刻度尺、记号笔、量筒等
五、教学过程
教师活动
学生活动
说 明
◎“品尝”液体，认真思考
教师出示两个水槽，其中一个盛有咸水另一个盛有淡水，让学生辨别？
16700522225你愿意来品尝下吗？
除了尝尝还有没有其他的方式进行辨别？
然后，教师请一名同学来实验，将一段细绳固定在鸡蛋的一端。
在A同学将鸡蛋缓慢放置于两水槽中的时候请大家认真观察，并说出观察到的现象。
教师提问：现在能够辨别那盆是咸水那盆是淡水？
教师追问：为什么沉下去的是淡水？
学生思考
（预设学生答语）
（品尝）
（不愿意，水不够卫生）
（放入一个物体，比如鸡蛋）
-5080104775上图：鸡蛋浸入到水中
A同学将鸡蛋缓慢的放置于两个水槽中
（鸡蛋在一个水槽中沉了下去，在另一个中没有）
学生讨论并回答问题
（鸡蛋沉下去的是淡水，鸡蛋浮起来的是咸水）
（从浮沉条件来看，沉下去的液体密度较小，浮起来的液体密度较大）
设置情景，让同学们回忆起浮力和浮沉条件的相关知识，为本堂课的学习做好知识铺垫，并顺利过渡到船有江入海。
◎由江入海，导出原理
情景再现，用瓶子装沙子模拟轮船，分别将其放置在两种液体中。
通过希沃助手拍照上传，借助放大镜方便学生观察刻度线。
教师提问：轮船由长江驶入大海有哪些量没有发生变化？
教师追问：体积？什么体积没有发生变化？
教师提问：轮船由长江驶入大海又有哪些物理量发生变化？
教师引导学生分析：
同一个物体→漂浮→排开液体的体积→与液体的密度有关
G=F浮=ρ液V排g
漂浮在水面 G=ρ水SHg
漂浮在液面 G=ρ液Shg
由以上两式可得：h=ρ水ρ液 H
105410243205
上图：模拟轮船浸入淡水
学生思考，交流讨论
（轮船的质量、体积不变）
（轮船的重力、轮船受到的浮力不变）
上图：模拟轮船浸入咸水
（轮船陷入的深度、轮船排开液体的体积发生改变）
为后续制作密度计做好以下几方面的思维铺垫：1、柱状物体下陷深度和密度的关系；2、放上去不倒，加入沙子降低重心；
3、下潜的深与浅可以通过标注刻度来直观的观察，为后面密度计标注刻度准备。
◎运用原理，技术设计
经过上述分析，可以看出，柱状物体漂浮时浸入液体的深度与密度有关，密度越大浸入的深度越小，密度越小浸入的深度越大。利用这一原理，我们今天借助吸管制作简易密度计。
教师提问：怎样才能使吸管竖直漂浮？
教师通过希沃传屏，播放自制的鸡蛋不倒翁，并思考为什么不倒？并通过一个打破的鸡蛋不倒翁了解其不倒的原理。
教师追问：加入重物，加入多少，能加满吗？
教师追问：如果备有沙子和其他的配重能够直接加入吗？
展示学生超市资源：吸管、沙子、金属段、胶带、香皂、蜡、橡皮泥、刻度尺、记号笔等
1593850348615教师巡回指导，帮助小组解决操作中的问题。
小组展示交流
采取的封口措施
配重材料的选择
右图：学生制作的密度计
学生思考并交流
1473202540（加入重物，降低重心）
（不能加满）
（要将其中的一端给封住）
学生小组制作：两个人一小组制作简易密度计，时间限定5min 。
（胶带封口、配重用的是沙子）
（肥皂封口，配重用的是金属丝）
（蜡油封口……）
实际上上一环节中的轮船学生在思维上应该有所突破。这里再次通过鸡蛋不倒翁，突破重难点，降低思维难度。
本环节是将理论转化为技术成品的一步。一方面锻炼学生的动手操作能力，另一方面让孩子在操作中体会到学习的乐趣。
◎运用原理，标注刻度
待各小组的简易密度计制作已基本完成。
教师提问：我们如何知道待测液体的密度呢？
教师追问：水的密度如何标？
教师追问：其他液体的密度值呢？除此之外还有没有其他的一些方法？
教师提示：深度和密度的关系式？
教师追问：如果想标注其他密度值，比如0.8g/cm3，可以采取什么方法？
教师：依次类推，请标注以下表格中的密度值。
希沃课件中展示表格
ρ/
(g?cm-3)
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
h/cm
教师巡回指导，帮助学生解决标注过程中存在的问题。
待各小组标注完成，由希沃传屏分享几组同学标注的刻度，并请同学思考
教师提问：请大家说说自己密度计上刻度的特点？是均匀分布的吗？
教师追问：不均匀，分布又有什么特点呢？
教师分析，我们所了解的测量工具多为刻度分布均匀。为什么密度计上的刻度分布不均匀？
527050-1729105上图：ρ与h关系的函数图像
学生思考并讨论
（标注刻度）
（和水面相平的位置就是水的刻度）
（也放入相应的液体中）
（密度越大浸入的深度越浅，密度越小浸入的深度越深）
h=ρ水ρ液 H
（先量出浸没在水面下的深度，可以根据上述公式进行计算。）
学生活动：两人一小组标注刻度，分工合作。限时5min。
9271071755上图：标注刻度的密度计
（不均匀）
（上面的示数小，下面的示数大）
（下面的刻度密，上面的刻度稀疏）
（由图像可知，每下陷相同的深度，密度的变化量不同，所以密度计上的刻度分布不均匀）
标注刻度的思维过程由浅入深，由易到难，先从最容易标注的液体水开始。
由表及理，通过直观的分析标注水的密度，而其他的密度值则可以上升到理论的层次
借助希沃自带的学科工具画出函数图像帮助孩子分析刻度分布为什么不均匀；图形分析问题，形象直观，易于理解。
◎测量密度，寻求不足
教师展示两杯不同的液体，让同学去用自制的密度计去测量？
在测量时请大家思考：
问题1：能不能比较两者的密度大小？
问题2：能不能较准确的读出液体的密度值？
教师追问：老师发现有的小组选取的吸管较粗，有的小组选取的吸管稍细，吸管的粗细对于测量的精度有没有影响，如何提高自制密度计的精度？
试推导两密度值之间的深度差
?h=Gsg1ρ水-1ρ液
通过上式，可以分析得到相邻两密度值之间的深度差和什么有关系？
教师追问：相邻两刻度之间的距离和G、s之间有什么样的关系？
在密度测量的过程中还可以继续提升密度计的精度，同时也可以尝试除吸管之外的器材如铅笔等制作密度计，期待大家更加精彩的制作。
学生活动，测量可乐和酱油的密度值。
（能够比较出两种液体的密度大小）
（不能够准确的读出两种液体的密度）
（粗细对精度有影响）
（粗细对精度没有影响）
（密度计的重力和截面积）
（G越大、s越小，两密度值之间的距离越大，制作出来的密度计就越精确）
体验自制密度计测量密度带来的乐趣及其成功的体验，学以致用，同时在测量中发现新的问题，并能够尝试去解决。
◎总结本讲内容
制作简易的密度计
14605093345上图：板书设计
六、教学反思
1.模拟轮船材料的选取：在设计之初想使用泡沫塑料来模拟轮船，在制作过程中想使用AB胶来粘接，涂上之后不久发现不但没有粘接上还发现粘接处好像发生了化学反应化掉了；余下来的泡沫塑料做成如右图1样态，发现较窄加入沙子之后发现站立不稳，于是放弃了用泡沫塑料制作成船型的想法。当然，如果时间允许也可以找取稍薄一些的泡沫塑料用胶带进行粘接成船型也未尝不可。没有了非做成船型不可的想法后，便放开了思路，选取生活中最容易获取的物品来模拟制作轮船如右图2中的牛奶盒子，首先呢吸取了第一次制作时的“经验”，为了求稳将牛奶盒子剪成图2左侧的样态，实验时稳定了许多，但是将该模型从清水移到盐水中的时候发现浸入的深度变化不够明显，经公式推导出柱状物体在水和其他液体中浸没深度的差值：?h=Gsg1ρ水-1ρ液，可得其大小除了两种液体的密度大小之外还与柱状物的重力G和底面积s有关，要想增大?h可以增大物重G或减小底面积s来实现，于是又剪成图2右侧样态，还可以选取图3中的杯子。最后在课程实施中选取了图4中的瓶子，同时呢又在瓶子外侧粘上了刻度线方便学生去观察。即便如此如做演示还是不能顾及到全体同学，后面的同学肯定看不到，为此在课中又通过希沃助手拍照上传至大屏幕比较观察，总之达到了预设的目的。
2.学生封口材料的选取：课前设计时提供了橡皮泥、香皂、蜡、胶带等作为封口的材料，但是在课堂实施时发现绝大多数小组选取的是胶带，站在学生的角度可能他们认为更容易上手；有少数几个小组用的是香皂，没有小组选择蜡和橡皮泥，分析原因可能是教师引导不明，没有做明确的要求，也可能是操作不便。实施中还发现选取用香皂封口的小组，长时间将制作好的密度计至于水中的时候发现水慢慢变成了乳白色，原来是部分香皂久置于水内变软混入水中所致，为此实施时应及时的提醒学生不应将密度计久置于水中。
3.标注密度值：首先用刻度尺测量出浸入水中的深度，然后利用公式h=ρ水ρ液 H 计算出其他密度值下浸入的深度然后标注。实施时由于不同学生计算能力的差异导致进度不统一，有的小组或许已经全部计算出来，而有的才算出一两个，也考虑到能否接触EXCEL借助公式进行计算，快捷准确并且节省时间；其次在往简易密度计上标注的时候也发现用不同的笔不容易留有痕迹，用记号笔又太粗，能不能在外面包裹上一层纸然后再进行标注，为了避免纸被水打湿可以再用胶带防护。
4.利用自制密度计测量密度值：密度计制作完毕，用制作的密度计去测量常见液体密度，目的在于，其一让学生去进行成功的体验、其二在于进行到下一环节即密度计精度。由于准备的液体不够充足导致只能有部分同学进行尝试测量，未能全员参与，未能让大家去体验，一大败笔。在测量时选取了可乐和酱油由于两者的密度差距较大，虽说可以比较两者密度的大小，但是如能选择密度相差不多的液体进行实验，在实验室产生认知冲突或许更能较好的导入如何提高精确度的课题。

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