資源簡介

Lesson 4浮沉子
教學內容
潛水艇通過改變蓄水艙內水的體積，調整自身重量，改變浮力與重力的關系，上浮和下沉。蓄水艙內水體積增多時，自身重量增加，下沉；蓄水艙內水體積減少時，自身重量降低，上浮。本節課，通過使用塑料瓶裝滿清水模擬水體環境，使用“項鏈瓶”保存氣體放入水中，通過建立假設、實驗測試、觀察實驗現象、改變實驗條件等過程，擠壓瓶身改變項鏈瓶中的水的體積，使“項鏈瓶”在水中上浮和下沉，揭示潛水艇通過調節蓄水艙內水的體積實現上浮和下沉的科學原理。
教學目標
科學知識：潛水艇通過改變蓄水艙內水的體積，調整自身重量，改變浮力與重力的關系，上浮和下沉。
科學探究：通過使用塑料瓶裝滿清水模擬水體環境，使用“項鏈瓶”保存氣體放入水中，通過擠壓等作用，
改變項鏈瓶中的水的體積，使“項鏈瓶”在水中上浮和下沉，驗證實驗假設，得出實驗結論。科學應用：潛水艇上浮和下沉。
跨學科內容：技術（T）：通過擠壓實現項鏈瓶中水體積改變。
教學重點
蓄水艙內水體積增多時，自身重量增加，下沉；蓄水艙內水體積減少時，自身重量降低，上浮。
教學難點
物體重力的改變影響在水中的運動。
教學準備
解決問題所需材料：帶蓋塑料瓶（記得回收，Losson6會用到）、項鏈瓶、色素、橡皮泥。
工具包：透明大塑料盒、方形塑料盒、量杯。
教師需要準備：清水。
教學活動流程
一、引入（5min）
師：STEAM科學大課堂開始啦！
讓我們看一段爆眼球的視頻。
教師根據爆眼球視頻內容，引導學生展開討論。
＊主題引入
師：視頻中的潛水艇在做什么運動？（提示：下沉。）
師：潛水艇在下沉時，發生了什么現象？（提示：潛水艇噴出氣體，開始下沉）
＊ 實驗引入
師：讓我們來認識一下潛水艇的結構。為什么那么重的潛水艇可以上浮和下沉呢？（提示：學生大膽推測）
師：思考：如果潛水艇內蓄水艙中的水發生變化，潛水艇會如何運動（上浮或下沉）？（提示：學生大膽推測）
今天，讓我們一起動手讓項鏈瓶在裝滿水的塑料水瓶中來模擬潛水艇運動的過程吧！
二、實驗過程（30min）
＊認識材料
師：請取出袋子中的材料，看看它們如何幫助你解決實驗問題？
教師帶領學生從袋子里取出實驗材料，根據學生水平及實驗需要引導學生初步觀察并了解不同材料的特征及使用方法。
開始實驗
教師引導學生開展探究實驗。（注意：探究過程中，應以學生自主探究為主，如果學生遇到操作問題，教師可根據情況選擇為學生展示相應的手部操作視頻，幫助學生了解操作方法。）
1．建立假設，制作模型
師：（提示：播放手部視頻）根據手部視頻的內容，將塑料瓶中裝滿水，在水中滴入幾滴色素水，蓋上瓶蓋混勻色素后打開塑料瓶，打開項鏈瓶瓶塞，嘗試將項鏈瓶（無瓶塞）放入塑料瓶口；蓋上塑料瓶瓶蓋，將瓶子倒置。觀察項鏈瓶此時的現象。
2．驗證推測，確定最優模型
師：項鏈瓶發生了什么現象？觀察一下此時瓶內的水有什么變化。
學生多次嘗試，觀察并記錄項鏈瓶在裝滿水且倒置的塑料瓶中浮起來時的情況。
師：現在如果用手捏一捏塑料瓶的瓶身再放松，再次觀察瓶內項鏈瓶的運動情況，說一說項鏈瓶中有什么變化。
學生使用手邊材料（小瓶子），測試并觀察項鏈瓶的上浮和下沉時項鏈瓶中氣體的情況。
師：讓我們一起來看看視頻中老師是如何讓項鏈瓶上浮和下沉的。（提示：若學生多次嘗仍未成功，教師播放手部視頻，演示操作后，再次讓學生進行操作，保證學生觀察到項鏈瓶上浮和下沉的實驗過程）
3．優化方案，再次測試
師：說一說，你是如何將項鏈瓶放入水中的？如果反復擠壓塑料瓶，項鏈瓶會發生什么現象？項鏈瓶在什么情況下，無法浮起來？
學生嘗試反復擠壓塑料瓶，觀察項鏈瓶的運動情況。（提示：反復擠壓后，項鏈瓶內進入過多的水后，則無法再浮起）
4．改變實驗條件，設置實驗變量，收集數據
師：說一說項鏈瓶上浮和下沉與什么有關？空氣越多項鏈瓶就能浮的更好嗎？如果我們將項鏈瓶口封起來，捏一捏瓶身項鏈瓶還會浮起來嗎？請測試一下？
師：如果用橡皮泥將瓶子填滿，瓶子會變重，小瓶子還能浮起來嗎？
5．分析數據，得出結論
說一說項鏈瓶浮與沉是如何發生的？它們分別經歷了哪些過程？（提示：手部的動作以及項鏈瓶中水的多少之間的聯系）
學生分析已有實驗數據，將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
6．拓展活動
師：接下來，用剛剛做成的浮沉子模型，嘗試一下讓它停在瓶子中間，可以做到嗎？
三、分享與討論（10min）
教師引導學生對以下問題展開討論，分享自己的觀點。
1．你是如何讓項鏈瓶上浮與下沉的？
2．項鏈瓶的上浮與下沉與什么現象有關？
3．請說一說，潛水艇上浮與下沉時，其水艙內水的體積可能如何變化？
4．在生活中你還見過其他在水中上下運動的現象嗎？（水中氣泡，越往上越大，魚在水中上下游動時，魚鰾的形態）
四、實驗結論（5min）
師：通過這個實驗，請陳述一下你所看到的現象，并解釋這個實驗現象背后的科學原理。（教師可根據學生分享與討論的內容，結合以下信息做簡要總結。）
總結：
師：雖然項鏈瓶的體積一定，但它當中的氣體體積隨著擠壓瓶身而發生變化，而該變化導致項鏈瓶排出水的體積發生變化，項鏈瓶浮力和重力之間的關系變化，最終導致上浮和下沉的現象。當擠壓塑料瓶瓶身，項鏈瓶中空氣被擠壓，水進入項鏈瓶，項鏈瓶水體積增多，所受的項鏈瓶重力大于它受到的浮力，于是項鏈瓶沉入水底。當手離開塑料瓶，項鏈瓶內水排出，空氣體積增大，瓶內水的體積減少，項鏈瓶的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。當手對塑料瓶施加的壓力適當時，項鏈瓶便懸浮在水中的任意深度上。項鏈瓶的浮沉是在外加壓力作用下，靠改變它的排水體積來實現的。潛水艇靠改變潛艇的自身重量來實現的。潛艇它有多個蓄水艙。當潛艇要下潛時就往蓄水艙中注水，使潛艇重量增加超過它的排水重量，潛艇就下潛；反之，則上浮。
（提示：教師可根據師訓視頻中的實驗總結部分，了解本次實驗的原理。）
五、拓展與遷移（5min）
教師可利用“科學大講堂”視頻幫助學生拓展本節課相關知識。
師：科學大講堂中發生了哪些有意思的事情和有趣的實驗呢？讓我們一起去看看吧。播放科學大講堂視頻。
六、回顧與總結（5min）
教師請學生拿出活動單頁，引導學生完成自我反思與評價。
師：經過本節課的學習，你得到哪些收獲和成長？請將你本節課的實驗收獲和心得以及還需提高和優化的部分記錄在《回顧與總結》表中，并對自己本堂課在科學興趣、科學實踐、科學思維方面的成長給予評價。(共20張PPT)
浮沉子
1.視頻中的潛水艇在做什么運動？
2.潛水艇在下沉時，發生了什么現象？
讓我們來認識一下潛水艇的結構。為什么那么重的潛水艇可以上浮和下沉呢？
思考：如果潛水艇內的蓄水艙中的水發生變化，潛水艇會發生什么變化？
今天，讓我們一起讓項鏈瓶在塑料瓶中像潛水艇一樣上浮和下沉吧！
塑料瓶
食用色素
橡皮泥
項鏈瓶
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、透明大塑料盒來自工具包，使用后請將其放回工具包中。
1.制作浮沉子模型
a,將塑料瓶裝滿水，滴入幾滴色素，混勻；
b,打開塑料瓶，打開項鏈瓶瓶塞，嘗試將項鏈瓶（無瓶塞）放入塑料瓶口；
c,蓋上塑料瓶瓶蓋。
思考如何才能讓項鏈瓶浮起來？
2.讓浮沉子動起來
捏緊塑料瓶，項鏈瓶發生了什么現象？
觀察一下項鏈瓶內的水是什么樣的。
松開手，項鏈瓶里的水有什么變化，它是如何運動的？
將實驗結果填寫在實驗記錄單上。
3.反復擠壓后項鏈瓶的變化
如果反復擠壓塑料瓶，項鏈瓶會發生什么現象？
項鏈瓶在什么情況下，無法浮起來？
4.裝滿空氣的項鏈瓶會如何運動？
說一說：項鏈瓶上浮和下沉與什么有關？
空氣越多項鏈瓶就能浮的更好嗎？
如果我們將項鏈瓶口封起來，捏一捏瓶身項鏈瓶還會浮起來嗎？
請測試一下,如果用橡皮泥將瓶子填滿，瓶子會變重，小瓶子還能浮起來嗎？
5.根據現象，得出結論
項鏈瓶浮與沉是如何發生的？它們分別經歷了哪些過程？
分析已有實驗數據，將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
6.拓展活動
用剛剛做成的浮沉子模型，嘗試一下讓它停在瓶子中間，可以做到嗎？
1.你是如何讓項鏈瓶上浮與下沉的？
2.項鏈瓶的上浮與下沉與什么現象有關？
3.潛水艇上浮與下沉時，其水艙內水的體積如何變化？
4.在生活中你還見過其他在水中上下運動的現象嗎？
雖然項鏈瓶的體積一定，但它當中的氣體體積隨著擠壓瓶身而發生變化，而該變化導致項鏈瓶排出水的體積發生變化，項鏈瓶浮力和重力之間的關系變化，最終導致上浮和下沉的現象。
當擠壓塑料瓶瓶身，項鏈瓶中空氣被擠壓，水進入項鏈瓶，項鏈瓶水體積增多，所受的項鏈瓶重力大于它受到的浮力，于是項鏈瓶沉入水底。當手離開塑料瓶，項鏈瓶內水排出，空氣體積增大，瓶內水的體積減少，項鏈瓶的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。
當手對塑料瓶施加的壓力適當時，項鏈瓶便懸浮在水中的任意深度上。項鏈瓶的浮沉是在外加壓力作用下，靠改變它的排水體積來實現的。潛水艇靠改變潛艇的自身重量來實現的。潛艇它有多個蓄水艙。當潛艇要下潛時就往蓄水艙中注水，使潛艇重量增加超過它的排水重量，潛艇就下潛；反之，則上浮。
請你回顧本堂課的學習過程
用心記錄下自己的成長與收獲吧！

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