阿基米德原理說課稿。
教育是有規(guī)律可循的,但并沒有固定不變的教學方法,不同的教師可以采用不同形式的教案,內容也可以有所不同。為了寫好教案,教師需要具備哪些能力呢?幼兒教師教育網的編輯為您準備了一份“阿基米德原理說課稿”,相信可以幫助您更好地提升教學水平!
第七章密度與浮力 第四節(jié)阿基米德原理(第一課時)
一、教學目標:
1、通過實驗探究,認識浮力。
2、經歷探究浮力大小的過程,知道阿基米德原理。
二、課型與課時:科學探究型課2課時
三、重點:在探究浮力的過程中,怎樣引導學生去猜想。
難點:設計探究浮力大小的實驗。
四、教學準備:彈簧測力計、石塊、細線、溢水杯、燒杯、水。
五、教學思路:本節(jié)課的教學順序沒有按照課本的順序來,因為在“什么是浮力?”后,探究阿基米德原理比較好。從阿基米德洗澡的故事提出問題,再教學生進行猜想,可以直奔主題,且猜想也能很好的實施。中間可以不要對“浮力的大小與哪些因素有關”的內容進行過渡。但“浮力的大小與哪些因素有關”的內容能培養(yǎng)學生的動手能力,訓練學生的思維,可以作為第二課時的內容進行。
本節(jié)內容分兩課時進行:
第一課時,內容是浮力的概念和探究浮力的大小。關于浮力的大小要經歷提出問題、猜想、、設計實驗與收集證據、評估、交流等環(huán)節(jié)。
第二課時,探究浮力的大小與哪些因素有關和無關。這要經歷分析論證、實驗驗證兩個環(huán)節(jié),主要是訓練學生的思維能力,培養(yǎng)學生的動手能力
六、教學過程:1、引入新課
師:同學們平時都喜不喜歡聽故事呀!
生:喜歡。
師:今天,在上新課之前先給同學們講一個故事。相傳,20xx多年前古希臘的亥尼洛國王做了一頂金王冠。但是,這個國王相當多疑,t他懷疑工匠用銀子偷換了王冠中的金子。國王便要求阿基米德查出王冠是否是由純金制造的,而且提出要求不能損壞王冠。阿基米德捧著這頂王冠整日苦苦思索卻找不到問題的答案。有一天,阿基米德去浴室洗澡,當他跨入盛滿水的浴桶后,隨著身子進入浴桶,他發(fā)現有一部分水從浴桶中溢出,阿基米德看到這個現象頭腦中馬上意識到了什么,便高呼:“我找到了!我找到了!”他忘記了自己還光著身子,便從浴桶中一躍而出奔向王宮。一路上高呼:“我找到了!我找到了!”科學家們發(fā)現真理時的喜悅是讓人無法想象的,他這一聲高呼便宣告了阿基米德原理的誕生。同學們想知道阿基米德原理的具體內容是什么嗎?
生:想。
師:今天我們就來學習阿基米德原理。生活中我們都見過萬噸巨輪能夠載貨遠航,巨大的熱氣球能夠騰空而起,究竟是什么原因導致了這些現象的發(fā)生呢?哪位同學能給我們說一下呢?
生:是因為它們都受到了浮力。
師:這位同學解釋的很好!那么究竟什么是浮力呢?這就是我們這節(jié)課要解決的第一個問題。首先,我們要通過實驗來探究一下什么是浮力。在進行實驗探究之前,請同學們聽清老師的要求,明白自己在實驗中應該做些什么:
第一,同學們先測出石塊在空氣中的重力G
第二,將石塊完全浸入水中,記下此時彈簧測力計的示數,將數據記錄在125業(yè)藍筐內??匆豢矗緮档降资亲兇罅?,還是變小了。
第三,將鉤碼拿出水中,看看用什么樣的方法能夠達到與第二步相同的結果。
(學生分組實驗,教師巡視指導)
師:同學們,現在你們的實驗都做完了嗎?
生:做完了。
師:實驗做完了,哪位同學能夠告訴我,你用什么方法能夠使空氣中彈簧測力
記的示數與第二步相同。
生:用手向上托物體。
師:通過這個實驗你能夠得到一個怎樣的實驗結論呢?
生:我得到的實驗結論為:液體對浸在其中的物體有一個豎直向上的托力。
師:這位同學回答得很好。液體對浸在其中的物體有一個豎直向上的托力,那么,
氣體對浸在其中的物體是否有托力的作用呢?現在同學們一起來跟我看一下這個實驗。
(教師演示書上124業(yè)實驗7-20)
師:在剛才這個實驗中,我們可以看到當把氣球的氣針插入籃球后,氣球膨脹,而此時的杠桿為什么不平衡呢?
生:是因為左邊籃球受到的浮力增大的原因。
師:通過剛才的這個實驗,同學們又能夠得到怎樣的一個實驗結論呢?
生:氣體對浸在其中的物體也有豎直向上的托力。
師:這兩個實驗都做完了,通過這兩個實驗同學們又能夠得到怎樣一個實驗結論呢?
生:液體和氣體對浸在其中的物體都有豎直向上的托力。
師:這位同學總結的很好,液體和氣體對浸在其中的物體都有豎直向上的托力,物理學中把這個托力叫做浮力(buoyancyforce)
現在我們仍然回到剛才第一個實驗中,我們作實驗時可以看到把石塊放入水中時,彈簧測力記的示數變小了,是因為受到豎直向上的浮力?,F在我們就來分析一下浸入水中的石塊到底受到幾個力的作用。
生:石塊受到重力G、浮力和拉力,
師:很好,這個物體在這三個力的作
用下處于靜止狀態(tài)。所以。
這便是我們學習測量浮力大小的第一種方法,
稱之為用稱量法計算物體的浮力。浮力是否是力的一種呢?
生:是。
師:它是否滿足力的三要素呢?
生:滿足。
師:因此,浮力也有它的大小、方向和作用點。由力的平衡的知識可知,物體在向上的浮力和拉力,在向下的重力作用下處于平衡狀態(tài),因此浮力的方向與重力的方向相反,是豎直向上的。而這三個力都作用在物體上,所以浮力的作用點在物體上。
師:以上便是我們這堂課所要解決的第一個問題,什么是浮力,以及如何用稱量量法計算物體的浮力大小。
剛才通過實驗得到的稱量法計算浮力的公式:
應用這個公式計算浮力是相當有限的,因為萬噸巨輪的重力是不可能用彈簧測力記來測量的,因此我們有必要進一步探究浮力的大小如何計算。
師:上課前,給大家講的故事,就是20xx多年前阿基米德發(fā)現計算浮力大小的另一種方法。在阿基米德發(fā)現中,他發(fā)現浸在液體中的物體所受的浮力與它排開液體的重力有一定的關系。那么,今天我們就要通過實驗來重溫阿基米德的發(fā)現。首先,請同學們來認識一下這個特殊的杯子,它被稱為溢水杯,當向溢水杯倒入水后,水高于溢水口時,水便會從溢水口向外流出,等溢凈后。將物體放入溢水杯,用燒杯將水接住,就知道物體放入溢水杯后有多少水被排出。那么,哪位同學能大膽的猜想一下,物體所受浮力與物體排開液體的重力有什么樣的關系呢?
生:我的猜想結果是:浸在液體中的物體所受的浮力等于物體排開液體所受的重力。
師:我們的猜想究竟是否正確呢?我們就要通過實驗來驗證一下。在這個實驗中,我們要驗證物體所受浮力與此物體排開液體所受重力的關系。
一、教學設計思路
二期課改物理新課程的核心理念是以學生發(fā)展為本,倡導物理學習的自主性、探究性、合作性,讓學生主動參與學習,體驗和感悟科學探究的過程和方法,激發(fā)他們持久的學習興趣和欲望,并在探究過程中培養(yǎng)自主學習的能力,逐步實現學習方式的轉變,使學生逐步養(yǎng)成敢于質疑,善于交流,樂于合作,勇于實踐的科學態(tài)度。本節(jié)課是《阿基米德原理》這節(jié)內容的第2課時,希望讓學生通過科學探究經歷《阿基米德原理》形成的過程:發(fā)現問題→提出猜測→設計方案→實驗驗證→歸納結論。
教學目標的制定是多維的,就知識和技能包括理解阿基米德原理,重點放在探究過程;此外要求能夠正確使用溢杯。過程和方法包括通過情景觀察體驗,培養(yǎng)學生實驗觀察和科學猜想的能力;通過交流討論、實驗設計,培養(yǎng)學生自主探究的能力;通過同桌和小組的討論,培養(yǎng)學生實驗歸納能力。情感、態(tài)度和價值觀包括以學生自身體驗,猜想的引入,激發(fā)學生分析研究物理問題的強烈興趣,促進學生積極參與和主動探究;通過對實驗數據分析、歸納得出結論的過程,培養(yǎng)學生合作精神和實事求是的科學精神。
為了很好落實上述的教學目標,達到預期的教學效果,我對教材及學習活動卡的內容做了調整。教學的開展以阿基米德在浴缸中思考皇冠之謎的動畫引入,讓學生體驗阿基米德浸入浴缸的模擬實驗,根據手的感受和觀察到的現象提出猜測“浮力大小可能與排開液體的多少有關”,繼而進一步猜想“浮力大小可能等于排開液體的重力”,進行實驗設計和驗證。而如何讓學生順利提出猜想是本節(jié)課的一個難點,課堂小實驗和問題的設置起了關鍵性作用。
考慮到班級里學生的學力和個性的不同,不是所有學生都能自我設計實驗,因此在設計教學中先讓全班討論,請同學發(fā)言介紹、演示實驗方案,其他同學補充、完善,充分發(fā)揮學生的自主性,同時也幫助部分學生清楚實驗過程。并且在實驗過程中分兩人一桌,八人一組,為了在有限的時間內,進行有向的探究,每一組都有不同的要求,分工合作。在各組活動中,每個小組成員都參與實驗,可以相互交流,在小組中每個人都有機會發(fā)表自己的觀點與看法,傾聽他人的意見,實驗結束后各小組請代表匯報他們的實驗結論,全班交流,與其它各組分享,最后進行相應的總結。這樣的設計在平等、輕松的環(huán)境中充分發(fā)揮學生的能動性、積極性,培養(yǎng)學生運用科學方法研究物理問題的能力,促進學習方式的改變。同時,在課堂教學中對學生的評價也做了改變,不是一味地由老師判斷誰對誰錯,而是把“評價權”交給學生。從最初將他們提出的猜想都羅列在黑板上,適度的點撥,由學生判斷確定最合理的猜想;之后的實驗設計,也由學生來補充、完善;最后歸納實驗結論,也由各小組共同完成。
二、教學過程設計簡述
“阿基米德原理”的教學設計由動畫情景引入,阿基米德在浴缸中思考皇冠之謎;小實驗,如右圖在滿水的燒杯中,將泡沫塑料塊向下壓;根據觀察到的現象和體驗到的感受,提出初步猜測“浮力的大小可能與排開水的多少有關”;通過設問,進一步提出猜測“浮力的大小可能等于排開液體的重力”;接著全班交流討論、設計實驗方案驗證猜測;最后分析歸納得出結論,阿基米德原理,并交流學習收獲。
在探究阿基米德原理的過程中,我先后在三個班級進行教學實踐。通過一次次的實踐,一次次的反思,對最初的教學設計許多方面做了相應的修改。在第一次教學實踐后,發(fā)現存在這樣幾個問題:
一是學生沒能提出我所希望的猜想。有學生提出跟泡沫塊浸入的深度有關;有提出跟燒杯中的水有關;也有提出跟泡沫塊的體積有關等等,就是沒能提出跟排開液體的多少有關。課后反思中,就教師的啟發(fā)提問做了調整。第一次上課時問,(1)“你把物體慢慢浸入水中時,你有什么感受?觀察到什么現象。”;(2)“你覺得浮力的大小可能與什么有關?”。感覺第2個問題問得太快,學生不能將觀察到的現象和手上的感受與浮力聯系起來進行猜想。于是在第二次上課時,我將問題細分了,并且將第1個問題中的“浸入”換成“按入”,(1)“請你把泡沫塊慢慢按入水中,體驗你手的感受,并仔細觀察實驗現象”,看似不經意的換了一個詞,但實際上是強調了手上的感覺,以及實驗的現象,讓學生方向明確。隨后問(2)“請描述一下你手的感受?!薄斑@說明了什么?”“手受到的力有什么變化?”“這又說明了什么?”,通過這一系列的問題學生能很清楚的回答到“當泡沫塊慢慢按入水中的過程中,受到的浮力在變大”。最后再問(3)“通過剛才的實驗和同學的描述,你覺得浮力的大小可能和什么有關?”。在第三次上課時,又將最后一問改成“通過剛才實驗中你的感受和觀察到的實驗現象,你覺得浮力的大小可能和什么有關?”在層層深入的問題后,學生順利的提出了猜測。一個好的提問,能使全班學生個個都處于思考問題、回答問題、參與討論問題的積極狀態(tài),取得最佳教學效果。而一個不恰當的提問,會使學生思想分散、蒙頭轉向、無所適從、甚至打亂教學過程。因此,在以后的課堂教學中我還要加強對課堂提問的設計。
二是在學生設計實驗時沒有頭緒,不清楚需要測量比較哪些物理量,如何收集排開的水等,花了很多時間,直接影響到整堂課的效率。要在有限的四十分鐘課堂教學時間內,進行自主探究并不是無向的,并且對于初中學生而言,教師更需要通過一定的提示,進行有方向的引導。這同樣離不開恰當的設問。最初只有籠統的一句“請大家設計一個方案來證明你們的猜測”,這個問題指向不明,一下就把學生給問蒙了,學生不知道該用什么方法來證明。后來改為“用實驗來驗證剛才的猜測需要測量哪些物理量?”;“如何測量浮力呢?”“如何收集排開的液體并測出排開液體的重力?”。在有序的三個問題后,學生踴躍回答,并上臺來演示具體的操作,在有不足的地方時,其他同學跟著糾正,優(yōu)化操作。在明確了實驗方案后,在接下去的學生實驗過程中,分成四組不同的情況,分別進行驗證,第一組:鉤碼浸沒在水中;第二組:鉤碼浸沒在濃鹽水中;第三組:鋁塊或銅塊浸沒在水中;第四組:鉤碼部分浸在水中。在學生交流匯報實驗結果和歸納結論的安排上,我也做了修改。在前兩次上課時,小組的位置是縱向的,相對距離較遠,很難達到交流的目的。在第三次上課時,從新安排,將前后左右的四桌學生為一組,這樣能夠做到小組交流的目的,所選代表也能反映小組的實驗結果。此外,板書的設計也做了改進。在第一次課堂教學中,由于時間緊張,小組匯報實驗結果時沒有在黑板上做記錄,因此之后的實驗歸納存在一定困難;在第二次課堂教學時,先將每一組的實驗前提寫在黑板上,然后在學生匯報實驗結果時填寫完整。第一組:浸沒在水中的鉤碼所受的浮力等于它排開水的重力;第二組:浸沒在濃鹽水中的鉤碼所受的浮力等于它所排開濃鹽水的重力;第三組:浸沒在水中的鋁塊或銅塊所受的浮力等于排開水的重力;第四組:部分浸沒在水中的鉤碼所受的浮力等于排開水的重力。每一組同學的實驗都存在一定的局限性。把第一組與第二組的實驗結論綜合起來,可以得出結論1:是浸沒在液體中的鉤碼所受的浮力等于它所排開液體的重力。結論1與第三組同學的結論歸納起來,可以得出結論2:浸沒在液體中的物體所受的浮力等于它所排開液體的重力。結論2與第四組同學的結論歸納起來,可以得出結論3:浸在液體中的物體所受的浮力等于它所排開液體的重力。在全班同學的共同努力下,歸納得出“阿基米德原理”。
最后同學們在小結自己的收獲的過程中,不僅是知識上的獲得,更是能力上和精神上的收獲。
三、磨課、改進的過程(盧灣區(qū)教師進修學院成曉俊)本節(jié)課教師的設計意圖是希望學生通過對小實驗的觀察和體驗,經歷提出問題、作出假設、制定計劃、使用工具搜集證據、處理數據解釋問題、表達與交流實驗結論等科學探究的過程,并在探究過程中逐步落實三維目標。在試教過程中,遇到了一些問題,通過對教學設計的不斷優(yōu)化,問題逐步得到解決,同時也給了我們一些啟示。
圖2(a)(b)圖1(a)(b)
在第一次試教中,教師讓學生先模仿阿基米德做小實驗[如圖1(a)、(b)所示],然后設問“通過剛才的實驗你發(fā)現了什么?”,希望學生能發(fā)現浮力有大小,提出浮力大小與排開液體的多少有關的猜測,并進一步提出浮力大小等于排開液體的重力的假設。做完實驗后,學生提出了許多看法,如:浮力可能跟泡沫塊浸入水的深度有關;可能跟燒杯中的水有關;可能跟泡沫塊的面積有關??等,還有一些看法并沒有結合實驗,如:浮力大小可能與液體密度有關??等,課堂上的實際情況并沒有按老師事先設計的方向發(fā)展。課后,通過教研員、執(zhí)教教師和學校教研組的反思、討論和交流,我們發(fā)現之所以學生的探究方向發(fā)生偏移,與教師創(chuàng)設的情景和問題的設計有關,一方面實驗的設計沒有將“排開的液體”凸現出來,另一方面學生的學習水平在客觀上是有差異的,針對不同層次的學生,所設計的問題也應該是有差異的。于是,我們重新設計了小實驗[如圖2(a)、(b)所示],讓學生感受到浮力會增大的同時又看到了排開的水越來越多。根據學生的實際情況,將設問分為以下幾個層次:(1)“請描述一下你手的感覺和觀察到的實驗現象”(2)“手受到的力有什么變化”,“這說明了什么?”;(3)“結合剛才實驗中你的感受和觀察到的實驗現象,你覺得浮力的大小可能和什么有關?”。在第二次試教中,學生非常順利地進入到老師事先設計的方案中。這給了我們一個這樣的啟示,情景具有誘導功能——創(chuàng)設恰當的情景(問題情景)不但可以激發(fā)興趣,引發(fā)問題、引導思考,同時也能誘導探究活動的方向。
在第一次試教中,我們還發(fā)現了這樣幾個問題:(1)雖然學生能夠根據情景提出浮力大小與排開液體的多少有關的猜測,但很難進一步作出浮力大小等于排開液體的重力的假設;(2)如果完全放手讓學生自己設計實驗方案進行實驗來驗證假設,限于學生的能力,只有極個別小組能順利完成,而大部分小組連實驗方案都未弄清,只是模仿別的小組,動動手而已,這樣既浪費了大量的時間,又無法使教學目標得到落實,課堂教學效率低下。在我們又對原先的教學設計作了這樣的處理:(1)在學生提出浮力大小與排開液體的多少有關的猜測后,由教師直接設問“那么浮力大小是否就等于排開液體的多少?”,通過對“多少”應該是指哪一個物理量的討論,引導學生進一步作出浮力大小等于排開液體的重力的假設。(2)在實驗前安排學生討論、交流實驗方案,一方面通過學生間的相互交流、思維碰撞,可以逐步優(yōu)化實驗方案;另一方面也為一部分存在困難的學生理清思路、明確操作方法。實踐證明,這些改進方案確實起到了提高探究活動的效果和效率的作用。我們深刻地體會到,探究活動的組織和對學生探究能力的培養(yǎng),應該循序漸進,由簡單到復雜,從有序到無序,探究活動中要結合學生的實際情況,如果讓學生一步進入較高的探究要求,就會使學生迷失方向。另外,在學生的探究活動中,教師決不應該是一位旁觀者,應該是參與者、學習者、組織者、指導者和評價者,學生的探究應當是在教師適時、適度的引導下進行。
在試教中,教師安排學生進行分組實驗,讓每一大組實驗情況各不相同,而每個大組中的各小組的實驗情況相同,想通過對小組交流和大組交流的形式,歸納得出阿基米德原理。讓學生感悟“合作”的重要性,經歷完全歸納的科學過程。但由于大組中各小組間的位置安排是縱向的,相對距離較遠,使小組交流的目的很難實現,學生所歸納的結論只代表個人意見,無法感受合作的作用,也無法體會科學歸納是需要多次實驗的。這樣一個細小的環(huán)節(jié)就導致這部分設計的目標得不到落實,讓我們深刻體會到了“細節(jié)決定成敗”,在活動的設計中,應關注細節(jié)問題。
阿基米德原理是初中物理教學的重要內容,在力學知識的學習過程中起著承上啟下的作用。學好這部分內容既有利于深入理解液體壓強、壓力、二力平衡和二力合成等知識,又為進一步學習機械效率打好了基礎。由于這部分內容涉及到的計算公式比較多,內容又有一定的難度,學生學起來總有種望而生畏的感覺。因此,教學過程中我注重學生對知識的理解,通過實驗、推理等方法,努力激發(fā)使這一部分教學不枯燥,爭取調動全體學生學習興趣提高學生成績。
我所教的班級,學生學習意識比較淡漠,學習基礎比較差,在學習過程中體現的問題主要表現在:學習很被動、計算能力比較差。在前面的教學過程中,已經重點強調了相關內容,為進一步學習《阿基米德原理》做好了準備。如何調動他們的學習興趣是一個關鍵問題。
1、知識與技能:
(1)經歷從提出猜想和假設到進行實驗探究的過程,發(fā)現浮力的大小與液體的密度及排開液體的體積有關。理解阿基米德原理,學會一種計算浮力的方法。
(2)進一步練習使用彈簧測力計測力。
2、過程與方法:
(1)經歷科學探究,培養(yǎng)探究意識,發(fā)展科學探究能力。
(2)培養(yǎng)學生的觀察能力和分析概括能力,發(fā)展學生收集、處理、交流信息的能力。
3、情感、態(tài)度與價值觀:
(1)增加對物理學的親近感,保持對物理和生活的興趣。增進交流與合作的意識。
(2)通過阿基米德原理的學習,使學生認識到規(guī)律是可以被認識的,并可利用規(guī)律去解釋自然現象。
(3)保持對科學的求知欲望,勇于、樂于參與科學探究。
(1)重點:浮力概念,阿基米德原理。
(2)難點:
①探索阿基米德原理的實驗設計及操作過程;
②對阿基米德原理的理解。
鐵架臺、燒杯、圓柱小物塊、圓柱小木桶(與小物塊體積相同)、溢水杯、彈簧測力計。
實驗、猜想與推理,啟發(fā)式教學,討論法
一、新課引入
我們已經認識了浮力,并且得到了三種計算浮力的方法,它們分別是(師生共同回憶,教師板書):
1、當物體漂浮在液面上時,其所受浮力F浮=G物;
2、用彈簧秤測定物體浮力。把物體掛在彈簧秤上,當物體靜止時,彈簧秤的示數為F1,將物體浸入水中,彈簧秤的示數為F2,則物體所受浮力為F浮=F1—F2;
3、利用物體上、下表面的壓力差求得浮力:F浮=F下—F上。
師生討論:這三種方法都有其局限性,第一種只適用于計算漂浮在液面上的物體所受浮力,第二種不適用于質量過大的物體,第三種不適用于形狀不規(guī)則的物體。
教師;今天我們學習一種既簡單又普遍適用的方法,這種方法是20xx年前由古希臘學者阿基米德發(fā)現的,所以稱之為阿基米德原理。(板書:阿基米德原理)。
二、進行新課
1、創(chuàng)設問題情境
教師:首先,我們一起來做兩個實驗:
實驗一:每組分發(fā)一塊大小相等的橡皮泥(當眾分發(fā),增加可信度),給大家3—5分鐘的時間,利用橡皮泥做一條小船,看哪一組的船裝"貨物"最多"貨物"是規(guī)格相同的釘子。
分組實驗:
(由于問題具有挑戰(zhàn)性且貼近學生實際,極大地調動了同學們的積極性,各組成員分工協作,爭先恐后,開始行動。有的用手捏,有的先用筆桿軋成"餅",再把四周折起,做成"船",做完后紛紛放入水中,投放"貨物"。"……10、11、12……20……"。在這九個組中,有八個組"裝貨"在十個以上,有兩個組在20枚釘子以上。在整個過程中,同學們興奮不已,繼而每個同學卻為自己的"小船"最終"沉沒"而惋惜頓足。雖然老師還沒有提出做船的目的,但事實上他們在做的過程中都在思考著這樣一個問題:"怎樣做,才能裝貨更多?")
實驗二:請同學們拿出自備的空易拉罐,慢慢地壓入水中,感受手掌受力變化。(教師示范表演)
2、提出問題
教師:通過前面的兩個實驗,請大家思考這樣一個問題:浮力的大小可能與什么因素有關?
3、猜想與假設
教師:請同學們根據前面的兩個實驗作出自己的猜想,并說出猜想的根據。(正如課前預料,同學們紛紛作出反應)
學生:底面積,因為把船底做大,"貨物"裝的才多;物體密度,有些物體在水中漂浮,有些物體則會沉底;液體密度,因為同一物體在水中可以沉底,在水銀中則可以漂?。唤胍后w的深度,因為易拉罐越往下壓,越費勁;浸入液體的深度和物體的底面積,因為用粗細不同的易拉罐,壓入水中相同的深度,用力大小不同。
教師:(把各種猜想結果寫在黑板上)我們今天著重研究浮力與浸入液體的深度和物體的底面積是否有關。(并引導學生取得共識)這就是浮力與物體浸入液體的體積,也就是物體排開液體的體積是否有關?有什么關系?但是測量液體體積的量筒,對少量液體而言,誤差是比較大的。對某種確定的物質而言,體積和質量、重力是—一對應的。為了測量的方便(從結果出發(fā)指導實驗),我們研究浮力與物體排開液體的重力之間的關系。
4、制定計劃(設計實驗)
教師:我們應該如何設計實驗去驗證我們的猜想?
(經過組內同學之間的交流,大部分同學可以確定研究方案)用彈簧秤測量物體所受浮力,用老師提供的紙杯把物體從溢水杯中排出的水收集起來,用彈簧秤測定其重力。最后尋找并比較兩者之間的關系。
5、收集證據(進行實驗)
學生活動一:分組實驗探究浮力的大小。
6、分析論證分組分析數據
在得到測量結果后,同學們自發(fā)地對數據進行了分析。各組交流:他們發(fā)現物體所受浮力大小等于物體排開液體所受重力之大小,即F浮=G排。從而得出阿基米德原理:
浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于被物體排開的液體受到的重力的大小。
其公式表達式為:F浮=G排=m排g=ρ液V排g。
7、運用阿基米德原理解題。
學生活動二:自主學習課本91—92頁例題。
交流討論運用阿基米德原理解題正確解題過程。
三、課堂小結:通過本節(jié)課你學到了什么?學生交流展示,進行評價。
四、鞏固新課:93頁自我評價與作業(yè)。
9.2阿基米德原理
一、阿基米德原理:
浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于被物體排開的液體受到的重力的大小。
二、其公式表達式為:F浮=G排=m排g=ρ液V排g
三、通過實驗表明:浸在液體中的物體受到的浮力大小只與液體的密度和物體排開的液體的體積有關。
(一)教學要求:
1.知道驗證阿基米德原理實驗的目的、方法和結論。
2.理解阿基米德原理的內容。
3.會運用阿基米德原理解答和計算有關浮力的簡單問題。
(二)教具:
學生分組實驗器材:溢水杯、燒杯、水、小桶、彈簧秤、細線、石塊。
(三)教學過程
一、復習提問:
1.浮力是怎樣產生的?浮力的方向是怎樣的?
2.如何用彈簧秤測出浸沒在水中的鐵塊所受浮力的大小。要求學生說出方法,并進行實驗,說出結果。
3.物體的浮沉條件是什么?物體浮在液面的條件是什么?
二、進行新課
1.引言:我們已經學習了浮力產生的原因。下面來研究物體受到的浮力大小跟哪些因素有關系?下面我們用實驗來研究這一問題。
2.阿基米德原理。
學生實驗:實驗1。
②按本節(jié)課文實驗1的說明,參照圖12-6進行實驗。用溢水杯替代“作溢水杯用的燒杯”。教師簡介實驗步驟。說明注意事項:用細線把石塊拴牢。石塊浸沒在溢水杯中,不要使石塊觸及杯底或杯壁。接水的小桶要干凈,不要有水。
結論:_________________________________
④學生分組實驗:教師巡回指導。
⑤總結:
由幾個實驗小組匯報實驗記錄和結果。
總結得出:浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重相等。
3.學生實驗本節(jié)課文中的實驗2。
①明確實驗目的:浮在水上的木塊受到的浮力跟它排開的水重有什么關系?
②實驗步驟按課本圖12-7進行
③將實驗數據填在下表中,并寫出結論。(出示課前寫好的小黑板)
結論:_________________________________
④學生分組實驗、教師巡回指導。
⑤總結:
幾個實驗小組分別匯報實驗記錄和結果。
教師總結得出:漂浮在水上的木塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力。
說明:實驗表明,木塊漂浮在其他液體表面上時,它受到的浮力也等于木塊排開的液體受到的重力。
4.教師總結以上實驗結論,并指出這是由2000多年前希臘學者阿基米德發(fā)現的著名的阿基米德原理。
板書:“
二、阿基米德原理
1.浸入液體里的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力”
教師說明:
根據阿基米德原理可得出計算浮力大小的數學表達式,即:F浮=G排液=ρ液·g·V排。
介紹各物理量及單位:并板書:“F浮=G排液=ρ液·g·V排”
指出:浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關。強調物體全浸(浸沒)在液體中時V排等于物體的體積,部分浸入液體時,V排小于物體的體積。
例1:如圖12-3所示(教師板圖),A、B兩個金屬塊的體積相等,哪個受到的浮力大?
教師啟發(fā)學生回答:
由于,F浮=G排液=ρ液·g·V排,A、B浸入同一容器中的液體,ρ液相同,但,VB排VA排,所以FB浮FA浮,B受到的浮力大。
例2:本節(jié)課本中的例題。
提醒學生注意:
(1)認真審題、弄清已知條件和所求的物理量。
(2)確定使用的物理公式,理解公式中每個符號所代表的物理量。在相同的物理量符號右下角寫清角標,以示區(qū)分:
(3)解題過程要規(guī)范。
5.教師講述:阿基米德原理也適用于氣體。體積是1米3的氫氣球,在空氣中受到的浮力等于這個氣球排開的空氣受到的重力。
板書:“2.阿基米德原理也適用于氣體。
浸在氣體里的物體受到的浮力等于它排開的氣體受到的重力?!?/p>
三、小結本節(jié)重點知識:阿基米德原理的內容。計算浮力大小的公式。
四、布置作業(yè):本節(jié)課文后的練習1~5各題
一、 說教材。
1、教材的地位作用。
這一節(jié)課是第九章的核心內容,又是初中物理的一個重點內容。
2、教學目標的確定。
阿基米德原理是通過實驗來研究浮力規(guī)律,所以這節(jié)課又是通過學生自主探究、經歷科學探究過程、培養(yǎng)各種能力的好素材。所以,確定這節(jié)課的目標如下:
(1)知道阿基米德原理,會用阿基米德原理解決一些簡單的問題。
(2)經歷探究阿基米德原理的實驗過程,進一步練習使用彈簧測力計測浮力。
(3)通過阿基米德原理的探究活動,體會科學探究的樂趣;通過運用阿基米德原理解決實際問題,意識到物理與生活的密切聯系。
3、教學的重點與難點。
重點:阿基米德原理及其探究過程。
難點:正確理解阿基米德原理的內容。
二、說教法
這一節(jié)課以啟發(fā)性教學、討論法、交流學習法、實驗法,歸納法為主,并使用多媒體等工具輔助教學。為保證學生的實驗能夠合理、有序地進行,引導學生通過 下列問題來明確實驗步驟:
①實驗的目的是什么?
②浮力大小怎樣測量?
③怎樣收集的水恰為排開的水?如何測排開的水的重力?
④怎樣安排實驗順序最為合理,為什么?
三、說學法
作為八年級的學生,他們已經掌握了一定的物理實驗基本技能,例如:怎樣使用彈簧測力計測量力大小。同時,他們上一節(jié)課已經學習了《認識浮力》,掌握了怎樣測量浮力的大小。在學生有一定的動手能力和理論知識的前提下,讓學生在教師的引導下自主進行實驗探究并得出實驗結論是可行的,這樣既可以發(fā)揮學生在課堂上的主體能動作用和培養(yǎng)學生的各種能力,學生也能接受和完成任務。
四、 說教學過程
1、 新課引入
通過學生實驗,讓學生體驗物體在液體中受到浮力的作用。同時通過設計問題,引導學生尋求浮力大小與排開液體的關系。同時也體現了從生活到物理的理念。
2、 探究浮力的大小
(1)猜想
通過實驗并設計問題讓學生討論的形式,引導學生提出猜想。
(2)制定計劃與設計實驗
這個實驗難度較大,涉及的器材多,步驟繁瑣,為保證學生的實驗能夠合理、有序地進行,引導學生通過 下列問題來明確實驗步驟:
①實驗的目的是什么?
②浮力大小怎樣測量?
③怎樣收集的水恰為排開的水?如何測排開的水的重力?
④怎樣安排實驗順序最為合理,為什么?
通過討論,要達到的目的有三點,第一,設計、討論實驗的可行性,發(fā)展思維水平,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。第二、培養(yǎng)學生初步的提出問題、解決問題能力。第三、學習擬定簡單的實驗方案。
(3)分析與論證。
實驗完畢后,各小組對自己得到的實驗數據進行分析處理。教師提問:浮力的大小與物體排開液體的重力有怎樣的關系呢?進而引導學生得出實驗結論:浸在液體里的 受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于被物體排開的液體的重力。
(4)正確理解阿基米德原理的內容。
通過實物演示讓學生形象直觀地認識“物體浸在液體中的兩種情況”。
全部浸入(浸沒):V排=V物
部分浸入:V排=V浸<V物
3、 練習
通過設計習題讓學生加深對阿基米德原理的理解,同時也讓學生運用阿基米德原理解決生活中一些簡單的問題。體現了從物理走向生活的理念。
4、 課堂小結
讓學生通過思考自己對節(jié)課進行小結,這樣可以培養(yǎng)學生的歸納能力。
5、 布置作業(yè)
通過布置作業(yè),讓學生加深對所學知識的理解,同時也可以鞏固新學的知識。
五、教學反思
這節(jié)課的設計主旨,面向全體學生,突出科學探究過程,讓學生經歷探究阿基米德原理的實驗過程,體會科學探究的樂趣;通過運用阿基米德原理解決實際問題,意識到物理與生活的密切聯系。
本節(jié)課的亮點有:
一、注重培養(yǎng)學生的科學探究能力。在這一節(jié)課的開始,以學生實驗的方式讓學生體驗物體在液體中受到浮力的作用,并引導學生進行猜想、制定計劃與設計實驗。 然后以學生分組實驗的方式,讓學自己動手去完成“探究浮力的大小”這個實驗,并引導學生分析實驗數據進而得出實驗結論。這樣不僅符合新課標的要求,也能培養(yǎng)學生的動手能力,激發(fā)學生學習物理的興趣,充分發(fā)揮學生在物理教學中的主體作用,更有利于提高物理課堂的學習效率。
二、 重點突出、難點突破。縱觀整節(jié)課是突出了阿基米德原理的實驗探究過程。對于正確理解阿基米德原理的內容的這一難點,采用了教師拿實物演示的方法來突破,使學生形象直觀地認識到物體浸在液體中的兩種情況。
三、教學環(huán)節(jié)齊全、教學思路清晰、環(huán)節(jié)過渡自然。
四、體現了從生活走向物理,從物理走向社會的理念。
本節(jié)課的不足之處:
一、在課堂上沒有和學生打成一片,使得課堂氛圍不夠活躍。
二、在授課過程中語言沒有幽默感,語調千篇一律。
三、上課時間把握的不夠合理。
四、板書設計的不夠合理。
一、教學目標:
1.知識目標:
知道什么情況下物體受浮力;知道與浮力大小有關的因素;理解阿基米德原理。 2.能力目標:
能用已掌握的知識,根據實驗目的,設計、完成實驗,得出實驗結論并歸納出阿基米德原理的內容。培養(yǎng)學生初步的觀察、實驗能力,初步的分析、概括能力。 3.情感目標:
在觀察實驗的基礎上,歸納、概括出物理規(guī)律,培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,培養(yǎng)學生愛科學,探求真理的愿望。
二、教學重難點:
1.重點:浮力的概念,阿基米德原理。
2.難點:浮力產生的原因;設計實驗,歸納出實驗定律。
三、教具:
1.演示用:彈簧測力計、溢水杯、水、圓柱形金屬物(鉛塊)、石塊、細線、小桶、杠桿、籃球、打氣筒、氣針、氣球、長圓柱形玻璃筒。
2.學生用:兩人一組。每組配備器材有彈簧測力計、燒杯、水、石塊、細線、小桶。
四、教學方法:
實驗探究法。
五、課時:
1課時
六、課型:
實驗探究課
七、教學過程:
(一) 引入新課:
講述:萬噸巨輪,在水中為什么不下沉?熱氣球為什么能騰空而起?這些現象都與浮力有關。這是一個有關浮力的問題。那么什么是浮力?它的大小與哪些因素有關呢?今天我們就來學跟浮力有關的阿基米德原理。
(二) 進行新課:
1、 什么是浮力?
設置情景:如圖1所示。
置疑:為什么金屬塊沉在水底,木塊浮在水面? 充分讓學生猜想假設,學生可能會有如下想法:
① 木塊受到水對它的浮力,所以浮了起來。
② 金屬塊比木塊重,不受浮力。
③ 金屬塊比木塊密度大,不受浮力。
④ 金屬塊沉在水底,所以未受到水的浮力。
釋疑:實驗探究1(探究過程如圖
2、圖
3、圖
4、圖
5、圖6所示。) 圖2彈簧測力計有示數;圖3木塊放入水中后,彈簧測力計無示數; 圖4木塊比金屬塊重,卻浮在水面; 圖5金屬塊沉入水底,金屬盒卻浮在水面; 圖6加水前后彈簧的形變不同。
圖
2、圖3探究說明猜想①正確,木塊在水中受浮力; 圖4探究說明猜想②錯誤; 圖5探究說明猜想③錯誤;
圖6探究說明猜想④錯誤,金屬塊在水中也受浮力。
探究表明,無論物體是沉是浮、是輕是重、密度是大是小,在液體中都受到一個向上 的托力。
結論:物理學中把液體對浸在其中的物體的向上的托力叫做浮力。 教師及時引導學生歸納出兩個實驗結論:
①液體和氣體都會對浸在其中的物體產生豎直向上的浮力;
②稱重法測浮力:浮力=物體重-物體在液體中的彈簧測力計示數,即F=G-F’。
再置疑:不同物體受到的浮力大小是否相同,浮力的大小與哪些因素有關?
2、 浮力的大小與哪些因素有關
由死海不死及日常經驗引發(fā)學生思考,再提出猜想與假設。
教師在這里要注意學生發(fā)散性思維,學生除了提出浮力的大小和液體的密度及排開液 體的體積有關以外,還可能提出浮力和物體的重力、體積等有關,教師應予以鼓勵。
進行課本中P125實驗探究2階段,一定在先使學生弄清實驗目的和方法,然后再動 手實驗。
①對雞蛋加鹽上浮實驗,教師應引導學生從力和運動狀態(tài)變化的關系來認識,雞蛋由 靜止到運動是浮力增大,而浮力增大又是由于加鹽導致液體密度增大的結果。
②觀察物體浸在液體中的體積變化時,浮力是否變化的實驗,教師要向學生講明什么 是物體浸入部分的體積、排開液體的體積。(學生動手實驗)
師生共同歸納結論:物體在液體中所受的浮力的大小不僅與液體的密度有關,還與物 體排開液體的體積有關,而與浸沒在液體中的深度無關。
3、 探究浮力的大小
課本中P126實驗探究3是在前面兩個探究實驗的基礎上,再進一步定量分析,從而進 入更高層次的研究。
在這一過程中,教師更應發(fā)揮指導作用,由浮力的大小和液體的密度及排開液體的體 積有關,進一步引導學生認識到浮力的大小應和排開液體的重力有關 ,這樣才能使學生 有目的地進行實驗探究。
由于學生第一次使用溢水杯,教師也應作一介紹,并示范使用溢水杯的方法。 為了使學生真正認識到總結規(guī)律應具有普遍意義,課本中安排了石塊和金屬塊的兩組 實驗。有條件的還可以用不同的液體及體積相同的不同的金屬塊去進行比較實驗。
教師巡視并指導學生進行實驗、評估、分析在探究過程中哪一環(huán)節(jié)出現問題,并及時 糾正。
在教師的指導下,學生完成了實驗探究過程后,由學生完成自己的實驗結論。教師要 全面準確地介紹阿基米德原理的內容。對學生實驗及時進行肯定與表揚,使學生充分感受 探究的發(fā)現并獲成功的一種愉悅。
(三)、小結:引導學生歸納出本節(jié)課的主要內容:
1.什么是浮力
2.阿基米德原理的內容及相關因素
3.求浮力的方法——彈簧測力計法(稱量法),阿基米德原理法(公式法)。
(四)、布置作業(yè)
八、板書設計
阿基米德原理
1.內容:浸入液體里的物體受到向上的浮力, 浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。 2.公式:F浮=G排= m液·g=ρ液·g·V排 3.適用條件: 適于液體、氣體。
九、課后反思:
教學目標
一、知識與技能
1、知道阿基米德原理,會求浮力的大小;
2、嘗試用阿基米德原理解決簡單的問題,能解釋生活中一些與浮力有關的物理現象。
二、過程與方法
1、經歷科學探究浮力大小的過程,培養(yǎng)探究意識,提高科學探究能力;2.培養(yǎng)學生的觀察、分析、概括能力,發(fā)展學生處理信息的能力;3.經歷探究阿基米德原理的實驗過程,進一步練習使用彈簧測力計測浮力。
三、情感、態(tài)度與價值觀
1、通過阿基米德原理的探究活動,體會科學探究的樂趣;
2、通過運用阿基米德原理解決實際問題,意識到物理與生活的密切聯系。教學重點
阿基米德原理的實驗探究及其應用。教學難點
實驗探究浮力與排開液體重力的關系,正確理解阿基米德原理的內容。教學方法
觀察、討論、實驗探究。課時安排
1課時教學準備
學生用的實驗器材包括:彈簧測力計、石塊、細線、溢水杯、大燒杯、小桶、空飲料瓶、水等。
教學過程
一、復習導入新課
1、提問:(1)什么是浮力?(2)怎樣用彈簧測力計測浮力?(3)決定浮力大小的因素?
2、直接提出浮力的大小究竟與哪個或是哪些物理量有怎樣的定量關系?從而引出阿基米德這個科學家,進而引出本節(jié)課的課題—《阿基米德原理》。
二、新課教學
1、阿基米德的靈感
(1)展示阿基米德鑒別王冠真假的故事和阿基米德的頭像,激發(fā)學生的興趣,并從故事中得到:物體浸在液體中的體積就等于物體排開液體的體積這個等量關系。并猜想浮力的大小與排開液體的體積與液體的密度有關。
(2)學生通過“想想做做”進一步驗證“物體排開液體的體積越大,他所受的浮力越大”這個猜想。
(3)對猜想進行推理得出浮力的大小跟排開液體的重力有關。
2、探究—浮力的大小跟排開液體所受重力的關系。(1)學生討論并設計實驗方案。
(2)教師出示實驗過程圖片并介紹溢水杯和注意事項。(3)學生進行實驗并記錄數據。(4)各小組進行數據展示。
(5)分析數據得出結論:浮力的大小等于它排開液體所受的重力。
3、阿基米德原理
(1)內容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。(2)數學表達式:F浮=G排液=ρ液·g·V排。
(3)適用范圍:液體和氣體(F浮=G排=ρ氣gV排)
4、例題:有一重7N的鐵球,當它浸沒在水中時受的浮力多大?(g=10N/Kg)
三、課堂練習:
1、比較下列物體受的浮力
(1)如圖所示,A、B兩個物體的體積相等,哪個受到的浮力大?
(2)如圖所示,A、B兩個金屬塊的體積相等,哪個受到的浮力大?
2、傳說有一天,阿基米德跨進盛滿水的浴缸時,看見浴缸里的水向外溢,澡盆的水溢出給了阿基米德啟發(fā),由此他鑒別出了國王的王冠是否由純金所制。若阿基米德坐進去后排開400牛的水,則他受到的浮力為
N。
3、20xx年7月,我國首臺自主設計自主集成的,體積約為50m3的潛水器蛟龍?zhí)枺樌瓿?000米級海底試驗主要任務,求那時蛟龍?zhí)柺艿降母×槎嗌倥#?g=10N/kg
ρ海水=1×103kg/m3)
四、談談收獲:
五、課后作業(yè):課本56頁
3、4題
六、板書設計
第2節(jié)
阿基米德原理求浮力的方法
(1)稱量法:F浮=G物-F示
(2)阿基米德原理法:F浮=G排液=ρ液·g·V排教學反思:
(一)教學要求:
1.知道驗證阿基米德原理實驗的目的、方法和結論。
2.理解阿基米德原理的內容。
3.會運用阿基米德原理解答和計算有關浮力的簡單問題。
(二)教具:
實驗器材:溢水杯、燒杯、水、小桶、彈簧秤、細線、石塊。
(三)教學過程
一、復習提問:
1.浮力是怎樣產生的?浮力的方向是怎樣的?
2.如何用彈簧秤測出浸沒在水中的鐵塊所受浮力的大小。要求學生說出方法,并進行實驗,說出結果。
3.物體的浮沉條件是什么?物體浮在液面的條件是什么?
二、進行新課
1.引言:我們已經學習了浮力產生的原因。下面來研究物體受到的浮力大小跟哪些因素有關系?下面我們用實驗來研究這一問題。
2.阿基米德原理。
實驗1①簡介溢水杯的使用:將水倒入溢水杯中,水面到達溢水口。將物體浸入溢水杯的水中,被物體排開的這部分水從溢水口流出。用空小桶接住流出的水,桶中水的體積和浸入水中物體的體積相等。
②按本節(jié)課文實驗1的說明,參照圖7—24進行實驗。用溢水杯替代“作溢水杯用的燒杯”。教師簡介實驗步驟。說明注意事項:用細線把石塊拴牢。石塊浸沒在溢水杯中,不要使石塊觸及杯底或杯壁。接水的小桶要干凈,不要有水。
③將所測得的實驗數據填在下表中,結論:_________________________________
④學生分組實驗:教師巡回指導。
⑤總結得出:浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重相等。
說明:如果換用其他液體來做上述實驗,結論也是一樣。即使物體不是浸沒,而是一部分體積浸入液體中,它所受的浮力的大小也等于它排開的液體受到的重力。
3.教師總結以上實驗結論,并指出這是由20xx多年前希臘學者阿基米德發(fā)現的著名的阿基米德原理。
板書:“二、阿基米德原理1.浸入液體里的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力”
教師說明:根據阿基米德原理可得出計算浮力大小的數學表達式,即:F浮=G排液=ρ液gV排。
介紹各物理量及單位:并板書:“F浮=G排液=ρ液gV排”
指出:浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關。強調物體全浸(浸沒)在液體中時V排等于物體的體積,部分浸入液體時,V排小于物體的體積。例1:如圖12—3所示(教師板圖),A、B兩個金屬塊的體積相等,哪個受到的浮力大?
教師啟發(fā)學生回答:由于,F排液=ρ液gV排,A、B浸入同一容器中的液體,ρ液相同,但,VB排VA排,所以FB浮FA浮,B受到的浮力大。
例2:本節(jié)課本中的例題。
提醒學生注意:
(1)認真審題、弄清已知條件和所求的物理量。
(2)確定使用的物理公式,理解公式中每個符號所代表的物理量。在相同的物理量符號右下角寫清角標,以示區(qū)分:
(3)解題過程要規(guī)范。
5.教師講述:阿基米德原理也適用于氣體。體積是1米3的氫氣球,在空氣中受到的浮力等于這個氣球排開的空氣受到的重力。
板書:“2.阿基米德原理也適用于氣體。
浸在氣體里的物體受到的浮力等于它排開的氣體受到的重力?!?/p>
三、小結本節(jié)重點知識:阿基米德原理的內容。計算浮力大小的公式。
四、布置作業(yè):本節(jié)課文后的練習1、2、3各題
(一)教材:《物理通報》編初中物理第一冊
(二)教學目標(用小黑板展示)
1 知道阿基米德原理的內容和運用范圍。
2 理解阿基米德原理。
3 會用阿基米德原理計算簡單的浮力問題。
(三)教學過程
1 診斷性目標測試
1.1 什么叫浮力?它的方向朝哪?
學生:浸在液體或氣體里的物體,都要受到液體或氣體向上托的作用。這種作用力叫浮力。它的方向是豎直向上的。
1.2 浮力產生的原因是什么?
學生:浸沒在液體中的物體受到向上的壓力比向下的壓力大,這個上下的壓力差就是浮力產生的原因。
2 新課教學
2.1 通過實驗觀察、提問、引入新課。
教師將一個癟的空牙膏管放進一個盛水的容器里,則見它沉入水底(課前布置學生帶一個空牙膏管和一只杯子,進行邊教邊讓學生自己動手做實驗)。這時教師提問:這個癟的空牙膏殼為什么沉不下去呢?學生答:因為這個牙膏管比水重。
教師對于學生這樣的回答,即不肯定也不否定。接著將癟的牙膏管整成鼓狀,再放進水里,鼓的牙膏管卻浮于水面并未下沉(圖1)。這時教師提問:為什么同一個牙膏管(其重力不變),癟的就下沉,而鼓的就上浮呢?
學生面對這種“矛盾”的事實,思想活躍,開動腦筋尋找理由來進行解釋。這時教師讓學生進行討論。在討論中有些學生想到:鼓的牙膏管體積變大了,它受到的浮力也變大了,所以上浮了。在這個過程中教師進一步啟發(fā)學生思考,提出問題:牙膏管浮在水面時,它受到幾個力的作用?它們之間的關系怎樣?
學生答:受二個力作用,即重力和浮力。接著教師在空牙膏管中加一些細砂粒,并引導學生觀察牙膏管將隨著加進去的重物的增多而逐漸下沉。
這時教師問:一個浸在水中的物體,它受到的浮力的大小,跟什么因素有關呢?讓學生從上述一系列的事實中,通過自己的.思考用自己的語言來回答。開始時,學生回答的不準確,不完整,再讓同學們討論補充,然后通過分析、比較得出比較正確的結論:浸在水中的物體受到的浮力的大小跟它浸在水中的體積有關,浸入的體積越大,它受到的浮力越大。
2.2 根據實驗、推理導出阿基米德原理。
通過上述實驗、觀察、分析、討論,學生對浮力的大小有了初步認識,接著教師提出問題:浸在水中的物體受到的浮力究竟有多大呢?讓我們通過下面的兩種方法去研究它。
①實驗法導出阿基米德原理。
根據教科書(物理通報雜志社編北京出版社出版)118頁,演示圖2實驗,讓學生仔細觀察分析。溢水杯中盛水,使水面跟溢水杯管口相平,彈簧秤甲吊著鐵塊,彈簧秤乙吊著一個小容器,并使溢水杯中溢出的水能流入小容器中。
將鐵塊部分浸入水中,讓學生觀察、比較知道:彈簧秤甲減小的示數與彈簧秤乙增大的示數相等。再將鐵塊全部浸入水中,引導學生觀察甲、乙彈簧秤示數的變化。發(fā)現甲彈簧秤示數減小的仍等于乙彈簧秤示數增加的。這時教師進行分析:甲彈簧秤示數減小的原因是因為鐵塊在水中受到浮力,浮力大小就是彈簧秤甲的示數減小數值,彈簧秤乙示數增加的原因就是因為溢水杯中流出的水使其重力增大。溢水杯溢出的水就是鐵塊在水中所排開的水。通過實驗、討論、分析得出結論:鐵塊在水中受到的浮力大小總是跟它排開水的重力相等。
然后提出把上述的鐵塊換成石塊和鋁塊等其他物體,把溢水杯中的水換成煤油或鹽水等其他液體,得出的結論仍相同。最后教師進行總結得出阿基米德原理:浸在液體里的物體受到向上的浮力;浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。
上述通過實驗法已導出了阿基米德原理,為了使學生進一步理解、掌握、應用阿基米德原理。教師對阿基米德原理又做了幾點說明:a.物體在液體中,不論是部分浸入還是全部浸入,均受到浮力作用;b.浮力的大小和排開的液體所受的重力的大小相等;c.本原理不僅適用于液體,也適用于氣體;d.原理的教學表達式為
F浮=G排液
或 F浮=ρ液V排液g
或 F浮=ρ液V物浸g
②推理法導出阿基米德原理
為了使學生加深對阿基米德原理的理解,達到熟練應用。教師又用了另外一種方法——推理法,導出了阿基米德原理。過程如下:
如圖3所示,一圓柱體浸入某液體中,上下底面都為S,高為h,則其體積為V=Sh,設圓柱體上底面的壓強為p0,則液體對上底面的壓力p0S,液體對下底面的壓強為:p0+ρ液gh,則下底面所受液體對它的壓力為:p0S+ρ液ghS。由浮力產生的原因可知:浸在液體中的物體所受浮力是由上下兩底面的壓力差產生的。即F浮=F下底-F上底,而F下的方向豎直向上,F上的方向豎直向下,且F下>F上。故浮力的方向與下底面所受壓力的方向一致,豎直向上。浮力大小為
F浮=F下-F上=p下S-p上S
=p0S+ρ液ghS-p0S=ρ液gsh
=ρ液V物浸g=ρ液V排液g=m排液g
=G排液
③例題:有一邊長為10厘米的正方體,完全浸入水中,它的上表面離水面10厘米,且與水面平行。計算正方體在水中所受的浮力大小。
對上述例題教師采用了計算壓力差和應用阿基米德原理兩種方法講解(過程略)。
3 鞏固新課(略)
4 布置作業(yè)(略)
(四)教學說明
這節(jié)課在引入新課時,教師讓學生親自動手做實驗,學生對牙膏皮的沉浮即感到迷惑,又覺得有趣,從而激發(fā)了學生的求知欲望。接著教師又用實驗法、推理法兩種不同的方法導出了阿基米德原理。實驗法直觀、簡明、易懂,推理法邏輯思維性強。通過兩種不同的方法導出阿基米德原理,使學生認識由淺入深,由知道到理解,突出了重點,又突破了難點。接著教師又舉了一個例子,用兩種方法解答了它,使學生掌握了運用阿基米德原理解題的思路和方法,達到了理論聯系實際的目的,起到了良好的效果。
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