潜水艇与浮沉子

潜水艇与浮沉子

简介 潜水艇靠改变自身重量来实现上浮下潜，当潜艇要下潜时就往蓄水舱中 注水，使潜艇重量增加超过它的排水量，潜艇就下潜。本实验用吸管、 回形针和塑料瓶来制作小潜艇，同时，通过调整不同的吸管长度与不同 的实验器具，实现不同的沉浮效果。总而言之，就是采用不同的方法制 作浮沉子，以模拟潜艇的工作原理。 警示 实验中会用到剪刀，以防划伤。 实验中会用到玻璃制品，需要小朋友们轻拿轻放。 实验中会用到漆包线，当心扎手。

演示 1 器具 2 4 6 8 耗材 9 目录 ME-1 5min ME-2 10min 自制吸管浮 20min 沉子 自制火柴浮 20min 沉子 ME-4 ME-3 体会浮沉子 利用现成的小型胶头滴管或者小玻璃药瓶实现浮沉子 的效果。 利用吸管和回形针制作自己的浮沉子。 浮力的感知 实学生感知到空气的多少对于浮力的影响。 吸管 20 根 10 回形针 若干 20 个 矿泉水瓶 烧杯 弯折好的打捞用细铁丝 小玻璃药瓶 20 个 10 个 10 个 10 个 3 5 7 小型胶头滴管 剪刀 火柴梗 10 对 10 把 10 个 制作完成的浮沉子系统 1个

11 漆包线

利用火柴与漆包线制作异型浮沉子。

0 min：点评报告

【时长 8 分钟】

老师先点评一下你们的实验报告。 这是某某的实验报告，某某地方做的非常好！大家可以传看一下。 【教师先点评，然后再传看】 【教师点评完，也可以让学生点评别人的实验报告有什么优点】 你们的实验记录和报告交回来后，都会有相应的猫币积分，而积分到期末是可以兑换小礼 物的！希望大家每次都可以写哦！如果不写，老师不会批评你们，但是损失了和大家交流 的机会，而且又损失了积分和礼物，那可是非常可惜的。

点评的原则：

鼓励与引导学生写实验报告，润滑师生之间的关系。正式实验前的情绪和状 态调整。具体：

（1） 鼓励交回实验报告和实验记录的学生，但不批评没有交回的学生。 （2） 教师指出学生实验报告的优点，但切记不能说缺点，不能打击学生。 （3） 引导学生回忆上次实验的内容、趣事、细节等，引导学生说出自己的发散思维 和引申——他们当时在实验中或回家，又想怎么做？ （4） 引导学生谈论和上次实验相关的一切话题。

8 min：纪律宣讲

【时长 2 分钟】

大家安静一下。我们就要开始我们今天的实验了。在实验开始前，老师要再次强调量子猫 的实验纪律：停。老师说“停”的时候，你们要立即停止，放下手里的东西，抬头看着老 师，而不管你当时正在做什么。听清楚了吗？（学生：听清楚了！） 如果有不听从老师命令的，老师会给予一次警告，第二次就需要请离实验室。

【请教师严格执行实验室纪律】

大家愿不愿意遵守量子猫的实验室纪律呢？（学生：愿意！）

纪律宣讲原则：从复习阶段的活跃转到严谨实验阶段，强化纪律，保障安 全。

10 min：实验导入

【时长 5 分钟】

今天我们要做一个潜水艇。大家都知道宇宙浩渺无际，遨游太空探索宇宙的奥秘是人类自 古以来梦寐以求的美好愿望。无论路途多么遥远。无论征程多么凶险，人类却锲而不舍地 要挣脱地球的引力，亲身去投入到太空拥抱，但是小朋友们是不知道几万米下的深海是什 么样的呢？ 【如果有人说知道，就让他们发言描述】 你们知道海洋到底有多大吗？ 地球的表面 70.8%被海水覆盖，其中超过 2000 米的深海区占海洋面积的 84%,并且深海几乎 就是漆黑一团，再加上巨大的压力和低温，生物很难在此生存。但是那里还是生活着形形 色色的生物（http://www.youlovedna.com/show/1259.html）。 我们要探索这片无尽的海域，需要借助潜水器材，今天，咱就做一个简易潜水艇。 【演示浮沉子】 这种简易潜水艇咱们又叫他浮沉子，制作起来非常简单，每个小朋友都可以制作。 可是我们今天要做的这个浮沉子呢，我们可以很容易就控制他的上浮还有下潜的。到时候 我们用手捏瓶子就可以实现它的上浮还有下潜。 【板书——浮沉子】 咱们要制作浮沉子首先要了解浮力是怎么回事，有小朋友知道物体为什么会浮起来呢？ 【如果有人说知道，就让他们发言描述】 好的，大家都很聪明，大家想不想探索浮力的奥秘，跟老师一起做一个小潜艇来探索深海 呢？ 【学生：想！】 【教师一定要有热情，激发学生强烈做实验的冲动】

15 min：ME-1——浮力的感知

ME-1 导入

【时长 5 分钟】

既然要做浮沉子，就要知道到底沉与浮究竟是怎么回事，所以，我们要用小药瓶来感知浮 力的大小。 ME-1 任务

根据小药瓶倒扣放入水中所留空气的多少，使学生感受到空气泡大小对小药瓶浮力的影 响 ME-1 讨论 药瓶放入的姿势对于浮力是否有影响？ 药瓶是空心的物体，那么实心的物体也会浮起来吗？ ME-1 操作 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-1 引导 可以用其他的东西代替药瓶吗？ a） b） c） ME-1 完善 请大家牢记刚才浮力什么时候大什么时候小，这么去改变。 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-1 发散（Thought Experiment） 1.1 人类是如何利用浮力的？ 【轮船，抽水马桶，救生衣】 1.2 水有浮力，空气是否也是有浮力？ 【气球就是利用空气浮力制作出来的】 可以将装水的烧杯放入更大的盆内 可以将面前的吸管捆成一捆放入烧杯内，根据吸管数目不同改变浮力 可以有把面前的胶头滴管放入烧杯内

20 min：ME-2——体会浮沉子

【时长 10 分钟】

ME-2 导入

大家是不是感觉浮力很神奇呢？ 那我们现在就用水瓶来实现浮沉子的下沉。 ME-2 任务 加入水瓶，以实现下沉的现象。 摸索出使不同的物体实现浮沉子的方法 ME-2 讨论 1- 药瓶或者胶头滴管如何摆放？ 2- 药瓶或者胶头滴管内留多少水才能成功？ ME-2 操作 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-2 引导 1- 药瓶或者胶头滴管如何摆放？ a） b） 先尝试正着放入水瓶 尝试倒扣进入水瓶

2- 药瓶或者胶头滴管内留多少水才能成功？ a） 如果药瓶或者胶头滴管内留水过多，药瓶或者胶头滴管内留会直接下沉。

b） 如果药瓶或者胶头滴管内留水过少，无论怎么捏瓶子药瓶或者胶头滴管都不会 下沉。 ME-2 完善 请大家按照我们刚才讨论的结果，药瓶或者胶头滴管内的水要使药瓶或者胶头滴管内留只 是恰好浮起来为最好 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-2 发散（Thought Experiment） 2.1 怎么样使浮沉子上浮或者下潜更灵敏？ 【药瓶或者胶头滴管所受的重力恰好只比药瓶或者胶头滴管所受的浮力小一点点的时候】 2.2 瓶子里装的水多少对浮沉子有什么影响？

【水越少浮沉子的上浮还有下潜越不灵敏，这是由于空气和水对于压力的传导不一样引起 的】 2.3 我们能做出封闭的浮沉子吗？ 【可以用封闭的小气球实现，下面再介绍利用火柴棍制作浮沉子】

30 min：ME-3——自制吸管浮沉子

【时长 20 分钟】

ME-3 导入 我们刚才已经测试了 2 种不同的物体实现浮沉子的方法，现在我们要利用吸管和回形针制 作我们自己的浮沉子。 ME-3 任务 用一小节吸管和一个回形针，制作出一个沉浮子。 用一整节吸管和若干个回形针，制作出一个浮沉子。 ME-3 讨论 1- 制作吸管浮沉子的时候，吸管剪多长比较合适呢？ 2- 如何用回形针固定吸管，实现浮沉子的功能？ ME-3 操作 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-3 引导 制作吸管浮沉子的时候，吸管剪多长比较合适呢？ a） 吸管长，浮力大，怎么捏都不下来，需要剪短。

b） 孔洞越小，时间越长。吸管短，浮力小，放入水中直接下沉，需要重新剪个长 点的吸管。 如何用回形针固定吸管，实现浮沉子的功能？ 重点是形成一个空气泡，开口朝下，沉浮子重心在下。 ME-3 完善 请大家按照我们刚才讨论的结果，用吸管和回形针制作我们自己的浮沉子。 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】

ME-3 发散（Thought Experiment） 3.1 除了剪短或者加长吸管的长度调整浮力，我们还能怎么做？ 【在水中放入盐，改变水的密度】 3.2 同样的一个浮沉子，如果将其放入一个更大更深的瓶子内，还能成功吗？ 【还能成功，物体所受浮力与其深度无关】

50 min：ME-4——自制火柴浮沉子

【时长 20 分钟】

ME-4 导入 之前的浮沉子都是用可以用空心的器具制作的，我们可以用实心的物体制作浮沉子吗？ ME-4 任务 利用干火柴梗与漆包线制作浮沉子。 ME-4 讨论 1- 为什么可以利用火柴棍制作浮沉子，干火柴与湿火柴有什么区别？ 2- 缠绕多少漆包线合适？ ME-4 操作 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-4 引导 1- 为什么可以利用火柴棍制作浮沉子，干火柴与湿火柴有什么区别？ a） b） 看起来火柴梗是实心的其实火柴梗内有很多空气。 由于水分会填充受潮的火柴梗，故湿火柴梗效果没有干的好。

3- 缠绕多少漆包线合适？ a） 根据之前实验的学习，将沉浮子先放入小烧杯进行测试，火柴-漆包线的密度刚 好略小于水为佳 b） ME-4 完善 请大家按照我们刚才讨论的结果，利用干火柴梗与漆包线制作浮沉子。（由于挤压瓶子以 后空气会跑出火柴梗，故松开手后上浮可不必强求） 【注意安全】【注意观察】【注意记录】 太轻剪短漆包线长度，太重增加漆包线

【教师要做协调：让做得好的孩子深入做，做细致。实在做得没啥做的孩子，要鼓励他们 帮助别人，做教师的小助手】 ME-4 发散（Thought Experiment） 4.1 为什么利用火柴制作的浮沉子很难再上浮？ 【由于挤压瓶子以后空气会跑出火柴梗后空气很难再入火柴】 4.2 怎样利用浮沉子比较手掌握力的大小？ 【上浮或下潜速度较快的自然握力较大】

70 min：演讲总结

【时长 10 分钟】

【大家全部停下手里的操作】 下面我们依次请大家站起来发言。发言的内容是我们今天的实验，随便怎么样讲都可以。 例如：说一下你做了什么实验，你对哪个地方感兴趣，你哪里还想进一步操作，你的实验 哪里有失误，你通过这个实验想到了什么„„无论什么都可以讲，但是限时 1 分钟，老师 到时间会要求你停下来的。 „„ 好的，大家讲的都不错，老师最后再给你们总结一下： 我们今天做的实验名称是“潜水艇与浮沉子”，这个实验让大家体会到潜水艇的工作原 理。我们学会怎么改变物体所受浮力的大小。学会如何改变，使得 2 种力可以相互抗衡。 我们还可以利用不同的器材来制作不同的浮沉子。 如果想要改变浮力的大小，我们要改变瓶子或者吸管里面空气的体积。 需要大家注意的是，除了空气的体积外，还可以改变水的密度，同时水深浅对浮力没有影 响。 大家回家可以自己用别的器材制作浮沉子，达到不同的效果。不过，你们回家后在实验中 会遇到各种问题，希望你们能够尝试去解决。 当然，最好可以在实验报告中描述一下你的各种设想和回家的尝试哦！

80 min：整理

【时长 5 分钟】

现在，大家一起把自己面前的桌子整理干净，把自己的实验盘也要摆放整洁。 整理过程中，要注意安全，小心谨慎。

85 min：点评记录

【时长 5 分钟】

好，我来看看你们的实验记录。 你们看，×××这样记就非常好，大家可以传下去看看。 【教师先点评，尽量找优点，不找缺点。点评一个，传看一个】 【如果时间有闲，可以让学生点评别人的实验记录】 下课后，大家拿着自己的实验记录回家哦，而且回家后，还要记得写自己的实验报告。当 然，无论怎样写都可以，即便不写也可以。但是，下次如果你没有实验报告，会丧失和大 家交流的机会，而且没有自己的猫币积分，那样会很可惜的哦。不过，老师不会批评你 们。

90 min：下课

【时长 0 分钟】