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

《跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)》（教學(xué)設(shè)計(jì)）-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(shí)踐活動(dòng)。

它不僅是對前面知識的綜合應(yīng)用，更是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)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(huì)物理知識與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)：

從項(xiàng)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(jì)這一任務(wù)。

接著進(jìn)行項(xiàng)目分析，深入探討設(shè)計(jì)微型密度計(jì)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(xiàng)目實(shí)施，詳細(xì)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(rèn)識，這為理解密度計(jì)的工作原理和制作微型密度計(jì)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(shí)踐活動(dòng)來強(qiáng)化。

2.能力水平：

八年級學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心和動(dòng)手欲望，具備一定的動(dòng)手操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

然而，他們在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析以及解決實(shí)際問題時(shí)，可能會(huì)遇到困難，需要教師的引導(dǎo)和幫助。

3.認(rèn)知特點(diǎn)：

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(dòng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更感興趣。

在教學(xué)中，應(yīng)多采用實(shí)驗(yàn)、實(shí)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(jì)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(jì)算公式及應(yīng)用，能運(yùn)用阿基米德原理分析密度計(jì)在不同液體中的受力情況。

2.科學(xué)思維：

通過設(shè)計(jì)和制作微型密度計(jì)，學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識進(jìn)行分析、推理和估算，培養(yǎng)邏輯思維能力。

能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)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(jì)的全過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般步驟，包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價(jià)等。

學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅x擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)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(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，在實(shí)驗(yàn)過程中，認(rèn)真測量、記錄數(shù)據(jù)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識，學(xué)會(huì)與他人交流、合作，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

體會(huì)物理知識在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的責(zé)任感。教學(xué)重難點(diǎn)1.

教學(xué)重點(diǎn)：

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

學(xué)會(huì)使用微型密度計(jì)測量液體密度，理解測量原理和操作要點(diǎn)。

2.

教學(xué)難點(diǎn)：

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

提高微型密度計(jì)的測量精度，分析并減小實(shí)驗(yàn)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(jì)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(rèn)識。

2.實(shí)驗(yàn)法：學(xué)生通過動(dòng)手制作微型密度計(jì)，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)動(dòng)手能力和實(shí)踐操作能力。

3.討論法：組織學(xué)生討論設(shè)計(jì)微型密度計(jì)時(shí)需要考慮的因素、實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)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(jìn)步。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入新課播放一段工業(yè)生產(chǎn)中利用密度計(jì)測量液體密度的視頻，提問：“在視頻中，我們看到了密度計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，那大家想不想自己動(dòng)手制作一個(gè)微型的密度計(jì)呢？”認(rèn)真觀看視頻，思考老師提出的問題，對制作微型密度計(jì)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(jì)。項(xiàng)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(jì)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(jì)體積較大，很難放入小瓶酒精中進(jìn)行測量。所以，我們今天的任務(wù)就是設(shè)計(jì)制作一個(gè)微型密度計(jì)，放入小瓶中，方便、快速地判斷酒精是否合格。”認(rèn)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(jì)。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(qiáng)學(xué)習(xí)的針對性。項(xiàng)目分析1.

提問：“要制作一個(gè)能滿足要求的微型密度計(jì)，我們需要考慮哪些因素呢？先想一想密度計(jì)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(jì)是利用物體漂浮在液面上時(shí)，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(jì)的微型密度計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)的質(zhì)量和標(biāo)度桿的直徑這兩個(gè)因素。

5.

提問：“密度計(jì)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(jì)測量時(shí)排開12mL的酒精，一般不會(huì)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(jì)的微型密度計(jì)的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右。

7.

提問：“那密度計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(jì)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(jì)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(huì)下沉，因此還要在標(biāo)度桿上固定一個(gè)浮子來增大浮力。這樣，微型密度計(jì)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(jì)的工作原理。

2.認(rèn)真聆聽老師講解，理解密度計(jì)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(jì)微型密度計(jì)應(yīng)滿足的要求。

4.認(rèn)真聆聽老師對密度計(jì)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(jì)算過程。

5.思考并回答密度計(jì)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(jì)的工作原理和制作原理奠定基礎(chǔ)。

2.詳細(xì)講解密度計(jì)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(jì)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(tuán)隊(duì)合作精神和語言表達(dá)能力。項(xiàng)目實(shí)施制作材料選擇1.展示制作微型密度計(jì)的材料：小泡沫塑料球、圓珠筆芯、細(xì)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(gè)直徑約1.2cm的泡沫塑料球作為浮子，增大浮力；下端繞的細(xì)銅絲作為配重，降低重心使密度計(jì)能豎直漂??；紅色膠布用于標(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(jì)所需的材料及各材料的作用，為后續(xù)制作做好準(zhǔn)備。項(xiàng)目實(shí)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(xì)銅絲作為配重，初步做成一個(gè)密度計(jì)。

把這個(gè)密度計(jì)漂浮在水中調(diào)節(jié)配重，改變細(xì)銅絲的長度，使密度計(jì)在水中漂浮時(shí)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(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中，待微型密度計(jì)靜止時(shí)，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個(gè)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(jì)就做好了。

2.

強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)：繞銅絲時(shí)要緊密纏繞，確保配重穩(wěn)定；調(diào)節(jié)配重時(shí)要耐心細(xì)致，觀察密度計(jì)在水中的漂浮狀態(tài)；標(biāo)記液面位置時(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)問題并給予指導(dǎo)，如密度計(jì)不能豎直漂浮、配重不合適等問題。1.認(rèn)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(qiáng)調(diào)的注意事項(xiàng)，牢記制作過程中的要點(diǎn)。

3.小組內(nèi)分工合作，按照老師的示范和要求進(jìn)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(jì)的方法和步驟，降低制作難度。

2.強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)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(tuán)隊(duì)合作精神和動(dòng)手能力，讓學(xué)生在實(shí)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(jì)：邀請各小組代表上臺(tái)展示他們制作的微型密度計(jì)，并介紹制作過程中的經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(jìn)行分析。

4.

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

2.用自制的微型密度計(jì)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(shí)密度計(jì)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(huì)和收獲，如對浮力和密度知識的理解更深刻了，團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會(huì)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(dá)能力和自信心。

2.讓學(xué)生實(shí)際測量酒精密度，檢驗(yàn)制作的微型密度計(jì)的實(shí)用性，加深對密度計(jì)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(huì)從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

4.組織學(xué)生分享體會(huì)，促進(jìn)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(jià)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(jì)的任務(wù)，然后分析了制作需要考慮的因素，接著大家動(dòng)手制作了微型密度計(jì)，最后進(jìn)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(jì)需要考慮哪些因素呢？”

2.

總結(jié)強(qiáng)調(diào)：總結(jié)制作微型密度計(jì)的關(guān)鍵知識點(diǎn)，包括密度計(jì)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(qiáng)調(diào)物理知識與實(shí)際應(yīng)用的緊密聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中，多運(yùn)用物理知識解決實(shí)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(jì)需要考慮密度計(jì)的質(zhì)量、標(biāo)度桿的直徑、部件組成等因素。

2.認(rèn)真聆聽老師的總結(jié)，加深對本節(jié)課重點(diǎn)知識的理解，認(rèn)識到物理知識在實(shí)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(qiáng)化重點(diǎn)知識，加深記憶。

2.強(qiáng)調(diào)物理知識與實(shí)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(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的意識和能力。板書設(shè)計(jì)第4節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)

一、項(xiàng)目提出

制作微型密度計(jì)判斷酒精是否合格

二、項(xiàng)目分析

1.工作原理：物體漂浮時(shí)，F(xiàn)浮=G物，F(xiàn)浮=ρ