【物理】《跨學(xué)科實踐：制作微型密度計》（教學(xué)設(shè)計）-2024-2025學(xué)年人教版（2024）初中物理八年級下冊

《跨學(xué)科實踐：制作微型密度計》（教學(xué)設(shè)計）-2024-2025學(xué)年人教版（2024）初中物理八年級下冊教材分析1.地位與作用：

本節(jié)內(nèi)容是人教版初中物理八年級下冊第十章《浮力》的第4節(jié)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了浮力、阿基米德原理等知識后的跨學(xué)科實踐活動。

它不僅是對前面知識的綜合應(yīng)用，更是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新思維以及跨學(xué)科綜合素養(yǎng)的重要載體，讓學(xué)生體會物理知識與實際生活的緊密聯(lián)系，提高學(xué)生解決實際問題的能力。

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)：

從項目提出入手，引出制作能放入小瓶中判斷酒精是否合格的微型密度計這一任務(wù)。

接著進行項目分析，深入探討設(shè)計微型密度計需考慮的因素，如質(zhì)量、標(biāo)度桿直徑等，為制作提供理論依據(jù)。

然后是項目實施，詳細闡述制作的步驟和方法。

最后通過展示交流環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分享成果、分析誤差，深化對知識的理解和應(yīng)用。學(xué)情分析1.知識基礎(chǔ)：

學(xué)生已學(xué)習(xí)了密度、浮力、阿基米德原理等知識，對物體的浮沉條件有了一定的認識，這為理解密度計的工作原理和制作微型密度計奠定了理論基礎(chǔ)。

但學(xué)生對這些知識的綜合應(yīng)用能力還有待提高，需要通過實踐活動來強化。

2.能力水平：

八年級學(xué)生具有較強的好奇心和動手欲望，具備一定的動手操作能力和團隊協(xié)作能力。

然而，他們在實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析以及解決實際問題時，可能會遇到困難，需要教師的引導(dǎo)和幫助。

3.認知特點：

此階段的學(xué)生正從形象思維向抽象思維過渡，對直觀、生動的實驗活動更感興趣。

在教學(xué)中，應(yīng)多采用實驗、實例等方式，幫助學(xué)生理解抽象的物理概念和原理。教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念：

深入理解密度的概念和測量方法，明確密度計測量液體密度的原理是利用物體的漂浮條件，即浮力等于重力。

掌握浮力的計算公式及應(yīng)用，能運用阿基米德原理分析密度計在不同液體中的受力情況。

2.科學(xué)思維：

通過設(shè)計和制作微型密度計，學(xué)會運用物理知識進行分析、推理和估算，培養(yǎng)邏輯思維能力。

能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)和現(xiàn)象進行分析、歸納，得出合理的結(jié)論，提高科學(xué)思維能力。

3.科學(xué)探究：

經(jīng)歷制作微型密度計的全過程，體驗科學(xué)探究的一般步驟，包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價等。

學(xué)會根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵?，選擇合適的實驗器材和實驗方法，提高實驗操作能力和科學(xué)探究能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：

培養(yǎng)嚴謹認真、實事求是的科學(xué)態(tài)度，在實驗過程中，認真測量、記錄數(shù)據(jù)，尊重實驗事實。

增強團隊合作意識，學(xué)會與他人交流、合作，共同完成實驗任務(wù)。

體會物理知識在實際生活中的應(yīng)用價值，培養(yǎng)運用物理知識解決實際問題的責(zé)任感。教學(xué)重難點1.

教學(xué)重點：

掌握制作微型密度計的方法和步驟，包括選擇合適的材料、設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)、進行精確的制作等。

學(xué)會使用微型密度計測量液體密度，理解測量原理和操作要點。

2.

教學(xué)難點：

理解密度計刻度的原理，即根據(jù)物體漂浮時浮力等于重力，結(jié)合阿基米德原理，推導(dǎo)出密度計刻度與液體密度的關(guān)系。

提高微型密度計的測量精度，分析并減小實驗誤差，如材料選擇、制作工藝、測量方法等因素對精度的影響。教學(xué)策略1.講授法：講解密度計的工作原理、制作原理以及相關(guān)的物理知識，使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有初步的理性認識。

2.實驗法：學(xué)生通過動手制作微型密度計，親身體驗實驗過程，培養(yǎng)動手能力和實踐操作能力。

3.討論法：組織學(xué)生討論設(shè)計微型密度計時需要考慮的因素、實驗過程中遇到的問題及解決方法等，激發(fā)學(xué)生的思維，促進學(xué)生之間的交流與合作。

4.小組合作法：將學(xué)生分成小組進行實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和溝通能力，讓學(xué)生在合作中相互學(xué)習(xí)、共同進步。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入新課播放一段工業(yè)生產(chǎn)中利用密度計測量液體密度的視頻，提問：“在視頻中，我們看到了密度計在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，那大家想不想自己動手制作一個微型的密度計呢？”認真觀看視頻，思考老師提出的問題，對制作微型密度計產(chǎn)生興趣。通過視頻展示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，引出本節(jié)課的主題——制作微型密度計。項目提出展示小瓶酒精，講解：“消毒酒精的密度約為0.87×103kg/m3，用密度計測量酒精的密度，可以初步判斷酒精是否合格。但常用的密度計體積較大，很難放入小瓶酒精中進行測量。所以，我們今天的任務(wù)就是設(shè)計制作一個微型密度計，放入小瓶中，方便、快速地判斷酒精是否合格。”認真聆聽，明確本節(jié)課的任務(wù)是制作能放入小瓶中判斷酒精是否合格的微型密度計。明確任務(wù)，讓學(xué)生清楚本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，增強學(xué)習(xí)的針對性。項目分析1.

提問：“要制作一個能滿足要求的微型密度計，我們需要考慮哪些因素呢？先想一想密度計的工作原理是什么？”引導(dǎo)學(xué)生回顧物體的漂浮條件和阿基米德原理。

2.

講解：密度計是利用物體漂浮在液面上時，浮力等于重力的原理工作的。根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排，在重力不變的情況下，液體密度不同，排開液體的體積就不同。

3.

提問：“那么設(shè)計的微型密度計應(yīng)滿足哪些具體要求呢？”

4.

引導(dǎo)學(xué)生討論并總結(jié)：密度計要能夠豎直地漂浮在酒精中，能通過刻度(或標(biāo)記)直接讀出酒精的密度是否合格；做好的密度計放入小瓶后，不能觸碰到瓶底，也不能使小瓶中的酒精溢出；為了能判斷酒精密度的變化，即密度計放入酒精中后有較為明顯的位置變化，需要著重考慮密度計的質(zhì)量和標(biāo)度桿的直徑這兩個因素。

5.

提問：“密度計的質(zhì)量大約為多大合適呢？”

6.

講解：對于100mL的小瓶酒精來說，若微型密度計測量時排開12mL的酒精，一般不會導(dǎo)致酒精的溢出。已知酒精的密度ρ=0.87×103kg/m3，根據(jù)m=ρV，可算出12mL酒精的質(zhì)量為1g左右，所以我們設(shè)計的微型密度計的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右。

7.

提問：“那密度計的標(biāo)度桿直徑如何確定呢？”

8.

結(jié)合圖片講解：消毒酒精的密度為0.86×1030.88×103kg/m3是合格的。若密度計漂浮在密度為0.86×1030.88×103kg/m3的酒精中，標(biāo)度桿上的標(biāo)記應(yīng)該是一個范圍，在范圍內(nèi)的酒精都是合格的。為了便于觀察，設(shè)定A、B間的長度不少于4mm。根據(jù)圓柱體的體積公式V=Sh（S為橫截面積，h為高），由V排的變化量和h（A、B間長度）可計算出標(biāo)度桿的橫截面積約為0.07cm2，再根據(jù)圓的面積公式S=πr2，可算出直徑約為3mm。

9.

提問：“密度計包含哪些必要的部件呢？”

10.

引導(dǎo)學(xué)生討論并總結(jié)：為了使微型密度計能在酒精中豎直漂浮，需要在標(biāo)度桿下部增加配重(如繞一些銅絲)，但繞銅絲后的標(biāo)度桿放在酒精中會下沉，因此還要在標(biāo)度桿上固定一個浮子來增大浮力。這樣，微型密度計由標(biāo)度桿、浮子和配重三部分組成，配重位于最下方，浮子位于上方。1.思考老師提出的問題，回顧物體漂浮條件和阿基米德原理，回答密度計的工作原理。

2.認真聆聽老師講解，理解密度計的工作原理與阿基米德原理的關(guān)系。

3.積極參與討論，思考并回答設(shè)計微型密度計應(yīng)滿足的要求。

4.認真聆聽老師對密度計質(zhì)量和標(biāo)度桿直徑確定方法的講解，理解其中的物理原理和計算過程。

5.思考并回答密度計包含的部件，理解各部件的作用。1.通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識，為理解密度計的工作原理和制作原理奠定基礎(chǔ)。

2.詳細講解密度計的工作原理和制作需要考慮的因素，培養(yǎng)學(xué)生的分析和推理能力，讓學(xué)生明白制作微型密度計的理論依據(jù)。

3.組織學(xué)生討論，激發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和語言表達能力。項目實施制作材料選擇1.展示制作微型密度計的材料：小泡沫塑料球、圓珠筆芯、細銅絲、紅色膠布、刻度尺等。

2.介紹各材料的作用：用圓珠筆芯(直徑約為3mm)作為標(biāo)度桿，方便標(biāo)注刻度；筆芯中部套一個直徑約1.2cm的泡沫塑料球作為浮子，增大浮力；下端繞的細銅絲作為配重，降低重心使密度計能豎直漂?。患t色膠布用于標(biāo)記合格酒精密度對應(yīng)的位置；刻度尺用于測量和標(biāo)注。觀察老師展示的材料，聆聽老師對各材料作用的介紹，了解材料的選擇依據(jù)。讓學(xué)生了解制作微型密度計所需的材料及各材料的作用，為后續(xù)制作做好準(zhǔn)備。項目實施制作過程1.

示范制作過程：

用圓珠筆芯作為標(biāo)度桿，將筆芯中部套上泡沫塑料球作為浮子，下端開始繞細銅絲作為配重，初步做成一個密度計。

把這個密度計漂浮在水中調(diào)節(jié)配重，改變細銅絲的長度，使密度計在水中漂浮時浮子浸沒在水中，水面上方露出一截筆芯。

把調(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，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個記號。最后，用4mm寬的紅色膠布中心對著記號貼在筆芯上，微型密度計就做好了。

2.

強調(diào)注意事項：繞銅絲時要緊密纏繞，確保配重穩(wěn)定；調(diào)節(jié)配重時要耐心細致，觀察密度計在水中的漂浮狀態(tài)；標(biāo)記液面位置時要準(zhǔn)確。

3.

組織學(xué)生分組制作：將學(xué)生分成小組，每組45人，明確小組分工，如材料準(zhǔn)備、制作操作、數(shù)據(jù)記錄等。

4.

巡視指導(dǎo)：在學(xué)生制作過程中，教師巡視各小組，及時發(fā)現(xiàn)問題并給予指導(dǎo)，如密度計不能豎直漂浮、配重不合適等問題。1.認真觀看老師的示范制作過程，學(xué)習(xí)制作方法和步驟。

2.聆聽老師強調(diào)的注意事項，牢記制作過程中的要點。

3.小組內(nèi)分工合作，按照老師的示范和要求進行制作，在制作過程中積極交流，共同解決遇到的問題。1.通過教師示范，讓學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)制作微型密度計的方法和步驟，降低制作難度。

2.強調(diào)注意事項，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度，減少制作過程中的失誤。

3.組織小組合作制作，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和動手能力，讓學(xué)生在實踐中深化對知識的理解和應(yīng)用。展示交流1.

組織各小組展示制作的微型密度計：邀請各小組代表上臺展示他們制作的微型密度計，并介紹制作過程中的經(jīng)驗和遇到的問題以及解決方法。

2.

提供若干瓶密度不同的酒精：讓學(xué)生用自制的微型密度計測量這些酒精，判斷哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求，哪瓶密度偏大，哪瓶密度偏小。

3.

引導(dǎo)學(xué)生分析誤差：提問：“在測量過程中，大家覺得可能是什么原因?qū)е聹y量結(jié)果存在誤差呢？”引導(dǎo)學(xué)生從材料選擇、制作工藝、測量方法等方面進行分析。

4.

組織學(xué)生分享體會：組織學(xué)生分享在整個制作和測量過程中的體會和收獲，如對物理知識的理解、團隊合作的感受等。1.小組代表上臺展示微型密度計，介紹制作經(jīng)驗、問題及解決方法，其他小組成員認真聆聽，學(xué)習(xí)借鑒。

2.用自制的微型密度計測量不同酒精的密度，判斷酒精是否合格，并記錄測量結(jié)果。

3.思考老師提出的問題，從材料、制作、測量等方面分析誤差產(chǎn)生的原因，如銅絲纏繞不均勻、標(biāo)度桿刻度不準(zhǔn)確、測量時密度計未完全豎直等。

4.積極分享自己在制作和測量過程中的體會和收獲，如對浮力和密度知識的理解更深刻了，團隊合作中學(xué)會了溝通和協(xié)作等。1.通過展示交流，讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)，拓寬思路，提高學(xué)生的表達能力和自信心。

2.讓學(xué)生實際測量酒精密度，檢驗制作的微型密度計的實用性，加深對密度計工作原理的理解。

3.引導(dǎo)學(xué)生分析誤差，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和反思能力，讓學(xué)生學(xué)會從實踐中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。

4.組織學(xué)生分享體會，促進學(xué)生對知識和技能的內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)歸納能力和情感態(tài)度價值觀。課堂總結(jié)1.

引導(dǎo)學(xué)生回顧：“同學(xué)們，我們一起來回顧一下今天這節(jié)課的主要內(nèi)容。首先我們提出了制作微型密度計的任務(wù)，然后分析了制作需要考慮的因素，接著大家動手制作了微型密度計，最后進行了展示交流和誤差分析。誰能具體說一說制作微型密度計需要考慮哪些因素呢？”

2.

總結(jié)強調(diào)：總結(jié)制作微型密度計的關(guān)鍵知識點，包括密度計的工作原理、制作方法、刻度原理以及提高測量精度的方法等，強調(diào)物理知識與實際應(yīng)用的緊密聯(lián)系，鼓勵學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中，多運用物理知識解決實際問題。1.跟隨老師的引導(dǎo)，回顧本節(jié)課的內(nèi)容，積極回答老師的問題，如制作微型密度計需要考慮密度計的質(zhì)量、標(biāo)度桿的直徑、部件組成等因素。

2.認真聆聽老師的總結(jié)，加深對本節(jié)課重點知識的理解，認識到物理知識在實際生活中的重要性。1.通過回顧總結(jié)，幫助學(xué)生梳理本節(jié)課的知識框架，強化重點知識，加深記憶。

2.強調(diào)物理知識與實際應(yīng)用的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動力，培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決實際問題的意識和能力。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

制作微型密度計判斷酒精是否合格

二、項目分析

1.工作原理：物體漂浮時，F(xiàn)浮=G物，F(xiàn)浮=ρ