阿基米德原理(精选11篇)
阿基米德原理 篇1
青岛市第四十八中学 徐海虹
【教材分析】
【教学设计说明】
1. 本节课的教学设计中有多个探究活动穿插进行,环环相扣,有利于引起学生的探究欲望,自发进行探究活动。
2. 本节课的教学设计中注意到了运用多种办法解决问题,不仅运用到了物理教学中常用的转换法、控制变量法、对比法、实验法,还运用到了学生在生活中常用的排除法、推导法等,可以开阔学生解决问题的思路,有利于学生今后的物理学习和发展。
【教学流程简案】
附:
1. 利用“称重法”测量出物体所受浮力的大小的表格记录:
2. 办法一的表格记录:
办法二的表格记录:
3. 收集排开液体的办法:
(1)利用烧杯制作溢水杯(办法见书)。
(2)将塑料袋(或矿泉水瓶)的一定高度剪一个小孔,加入水,多余的水就会从空中流出,当水不流时,见袋内放入物体,将此时孔中流出的水用烧杯(塑料袋等)接住即可。
(3)将小烧杯加满水后放入大烧杯中,将物体放入小烧杯时,溢出的水会被大烧杯收集。
(4)将量筒中放入一定量的水,记录此时的体积,将物体浸入量筒的水中,记录此时体积,溢出的水的体积即为。
阿基米德原理 篇2
第七章 密度与浮力
第四节 (请记得收藏本站-一路高升范文网,以获取更多新鲜内容) (第一课时)
一、教学目标 :1、通过实验探究,认识浮力。
2、经历探究浮力大小的过程,知道。
二、课型与课时:科学探究型课 2课时
三、重点:在探究浮力的过程中,怎么样引导学生去猜想。
难点:设计探究浮力大小的实验。
四、教学准备:弹簧测力计、石块、细线、溢水杯、烧杯、水。
五、教学思路:本节课的教学顺序没有按照课本的顺序来,因为在“啥是浮力?”后,探究比较好。从阿基米德洗澡的故事提出问题,再教学生进行猜想,可以直奔主题,且猜想也能很好的实施。中间可以不要对“浮力的大小与哪些因素有关”的内容进行过渡。但“浮力的大小与哪些因素有关”的内容能培养学生的动手能力,训练学生的思维,可以作为第二课时的内容进行。
本节内容分两课时进行:
第一课时,内容是浮力的概念和探究浮力的大小。关于浮力的大小要经历提出问题、猜想、设计实验与收集证据、评估、交流等环节。
第二课时,探究浮力的大小与哪些因素有关和无关。这要经历分析论证、实验验证两个环节,主要是训练学生的思维能力,培养学生的动手能力
六、教学过程 :1、引入新课
师:同学们平时都喜不喜欢听故事呀!
生:喜欢。
师:今天,在上新课之前先给同学们讲一个故事。相传,2000多年前古希腊 的亥尼洛国王做了一顶金王冠。但是呢,这个国王相当多疑,t他怀疑工匠用银子偷换了王冠中的金子。国王便要求阿基米德查出王冠是否是由纯金制造的,而且提出要求不能损坏王冠。阿基米德捧着这顶王冠整日苦苦思索却找不到问题的答案。有一天,阿基米德去浴室洗澡,当他跨入盛满水的浴桶后,随着身子进入浴桶,他发现有一部分水从浴桶中溢出,阿基米德看到这个现象头脑中马上意识到了啥,便高呼:“我找到了!我找到了!”他忘记了自己还光着身子,便从浴桶中一跃而出奔向王宫。一路上高呼:“我找到了!我找到了!”科学家们发现真理时的喜悦是让人无法想象的,他这一声高呼便宣告了的诞生。同学们想知道的具体内容是啥吗?
生:想。
师:今天我们就来学习。生活中我们都见过万吨巨轮能够载货远航,巨大的热气球能够腾空而起,究竟是啥原因导致了这些现象的发生呢?哪位同学能给我们说一下呢?
生:是因为它们都受到了浮力。
师:这位同学解释的很好!那么究竟啥是浮力呢?这就是我们这节课要解决的第一个问题。首先,我们要通过实验来探究一下啥是浮力。在进行实验探究之前,请同学们听清老师的要求,明白自己在实验中应该做些啥:
第一, 同学们先测出石块在空气中的重力G
第二, 将石块完全浸入水中,记下此时弹簧测力计的示数,将数据记录在125业蓝筐内。看一看,示数到底是变大了,还是变小了。
第三, 将钩码拿出水中,看看用啥样的办法能够达到与第二步相同的结果。
(学生分组实验,教师巡视指导)
师:同学们,现在你们的实验都做完了吗?
生:做完了。
师:实验做完了,哪位同学能够告诉我,你用啥办法能够使空气中弹簧测力
记的示数与第二步相同。
生:用手向上托物体。
师:通过这个实验你能够得到一个怎么样的实验结论呢?
生:我得到的实验结论为:液体对浸在其中的物体有一个竖直向上的托力。
师:这位同学回答得很好。液体对浸在其中的物体有一个竖直向上的托力,那么,
气体对浸在其中的物体是否有托力的作用呢?现在同学们一起来跟我看一下这个实验。
(教师演示书上124业实验7-20)
师:在刚才这个实验中,我们可以看到当把气球的气针插入篮球后,气球膨胀,而此时的杠杆为啥不平衡呢?
生:是因为左边篮球受到的浮力增大的原因。
师:通过刚才的这个实验,同学们也能够得到怎么样的一个实验结论呢?
生:气体对浸在其中的物体也有竖直向上的托力。
师:这两个实验都做完了,通过这两个实验同学们也能够得到怎么样一个实验结论呢?
生:液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的托力。
师:这位同学总结的很好,液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力(buoyancy force)
现在我们仍然回到刚才第一个实验中,我们作实验时可以看到把石块放入水中时,弹簧测力记的示数变小了,是因为受到竖直向上的浮力。现在我们就来分析一下浸入水中的石块到底受到几个力的作用。
生:石块受到重力G、浮力 和拉力 ,
师:很好,这个物体在这三个力的作
用下处于静止状态。所以 。
这便是我们学习测量浮力大小的第一种办法,
称之为用称量法计算物体的浮力。浮力是否是力的一种呢?
生:是。
师:它是否满足力的三要素呢?
生:满足。
师:因此,浮力也有它的大小、方向和作用点。由力的平衡的知识可知,物体在向上的浮力和拉力,在向下的重力作用下处于平衡状态,因此浮力的方向与重力的方向相反,是竖直向上的。而这三个力都作用在物体上,所以浮力的作用点在物体上。
师:以上便是我们这堂课所要解决的第一个问题,啥是浮力,以及怎样用称量量法计算物体的浮力大小。
刚才通过实验得到的称量法计算浮力的公式:
应用这个公式计算浮力是相当有限的,因为万吨巨轮的重力是不可能用弹簧测力记来测量的,因此我们有必要进一步探究浮力的大小怎样计算。
师:上课前,给大家讲的故事,就是2000多年前阿基米德发现计算浮力大小的另一种办法。在阿基米德发现中,他发现浸在液体中的物体所受的浮力与它排开液体的重力有一定的关系。那么,今天我们就要通过实验来重温阿基米德的发现。首先,请同学们来认识一下这个特殊的杯子,它被称为溢水杯,当向溢水杯倒入水后,水高于溢水口时,水便会从溢水口向外流出,等溢净后。将物体放入溢水杯,用烧杯将水接住,就知道物体放入溢水杯后有多少水被排出。那么,哪位同学能大胆的猜想一下,物体所受浮力与物体排开液体的重力有啥样的关系呢?
生:我的猜想结果是:浸在液体中的物体所受的浮力等于物体排开液体所受的重力。
师:我们的猜想究竟是否正确呢?我们就要通过实验来验证一下。在这个实验中,我们要验证物体所受浮力与此物体排开液体所受重力的关系。
阿基米德原理 篇3
设计理念
1.从生活走向物理,从物理走向社会
创设富于挑战性、贴近学生实际的问题情境,利用生活中常见器材例如:橡皮泥,易拉罐等设计实验,拉近物理与社会、物理与生活的距离,使学生对物理有亲近之感,激发并保持学生的学习兴趣。
2.注重科学探究,注重知识的形成过程
引导学生运用已有知识和技能,在解决问题的探究过程中获得成功的愉悦,了解科学研究办法,培养学生的科学探索精神、实践能力和创新意识。
教学目标
一、知识与技能
1.理解阿基米德原理,学会一种计算浮力的办法。
2.进一步练习使用弹簧秤测力。
二、过程与办法
1.经历科学探究,培养探究意识,发展科学探究能力。
2.培养学生的观察能力和分析概括能力,发展学生收集、处理、交流信息的能力。
三、情感、态度与价值观
1.增加对物理学的亲近感,保持对物理和生活的兴趣。
2.增进交流与合作的意识。
3.保持对科学的求知欲望,勇于、乐于参与科学探究。
教学准备
空易拉罐(自备,每组2/5个)、小容器(自备,每组至少1个)、弹簧秤2×9只、纸杯9只、固体物块9个、溢水杯9只、橡皮泥9块、钉子若干。
教学过程
一、新课引入
我们已经认识了浮力,并得到了三种计算浮力的办法,它们分别是(师生共同回忆,教师板书):
1.当物体漂浮在液面上时,其所受浮力f浮=g物;
2.用弹簧秤测定物体浮力。把物体挂在弹簧秤上,当物体静止时,弹簧秤的示数为f1,将物体浸入水中,弹簧秤的示数为f2,则物体所受浮力为f浮=f1-f2;
3.利用物体上、下表面的压力差求得浮力:f浮=f下-f上。
师生讨论:这三种办法都有其局限性,第一种只适用于计算漂浮在液面上的物体所受浮力,第二种不适用于质量过大的物体,第三种不适用于形状不规则的物体。
教师;今天我们学习一种既简单也普遍适用的办法,这种办法是2000年前由古希腊学者阿基米德发现的,所以称之为阿基米德原理。(板书:阿基米德原理)。
二、进行新课
1.创设问题情境
教师:首先,我们一起来做两个实验:
实验一:
每组分发一块大小相等的橡皮泥(当众分发,增加可信度),给大家3-5分钟的时间,利用橡皮泥做一条小船,看哪一组的船装“货物”最多“货物”是规格相同的钉子。
分组实验:
(由于问题具有挑战性且贴近学生实际,极大地调动了同学们的积极性,各组成员分工协作,争先恐后,开始行动。有的用手捏,有的先用笔杆轧成“饼”,再把四周折起,做成“船”,做完后纷纷放入水中,投放“货物”。“……10、11、12……20……”。在这九个组中,有八个组“装货”在十个以上,有两个组在20枚钉子以上。在整个过程中,同学们兴奋不已,继而每个同学却为自己的“小船”最终“沉没”而惋惜顿足。虽然老师还没有提出做船的目的,但事实上他们在做的过程中都在思考着这样一个问题:“怎么样做,才能装货更多?”)
实验二:
请同学们拿出自备的空易拉罐,慢慢地压入水中,感受手掌受力变化。(教师示范表演)
2.提出问题
教师:通过前面的两个实验,请大家思考这样一个问题:浮力的大小可能与啥因素有关?
3.猜想与假设
教师:请同学们根据前面的两个实验作出自己的猜想,并说出猜想的根据。
(正如课前预料,同学们纷纷作出反应)
学生:底面积,因为把船底做大,“货物”装的才多;物体密度,有些物体在水中漂浮,有些物体则会沉底;液体密度,因为同一物体在水中可以沉底,在水银中则可以漂浮;浸入液体的深度,因为易拉罐越往下压,越费劲;浸入液体的深度和物体的底面积,因为用粗细不同的易拉罐,压入水中相同的深度,用力大小不同。
教师:(把各种猜想结果写在黑板上)我们今天着重研究浮力与浸入液体的深度和物体的底面积是否有关。(并引导学生取得共识)这就是浮力与物体浸入液体的体积,也就是物体排开液体的体积是否有关?有啥关系?但是呢测量液体体积的量筒,对少量液体而言,误差是比较大的。对某种确定的物质而言,体积和质量、重力是—一对应的。为了测量的方便(从结果出发指导实验),我们研究浮力与物体排开液体的重力之间的关系。
4.制定计划(设计实验)
教师:我们应该怎样设计实验去验证我们的猜想?
(经过组内同学之间的交流,大部分同学可以确定研究方案)用弹簧秤测量物体所受浮力,用老师提供的纸杯把物体从溢水杯中排出的水收集起来,用弹簧秤测定其重力。最后寻找并比较两者之间的关系。
5.收集证据(进行实验)
分组实验
(在这个过程中,学生们展现了一些个性化的作法:有些同学在往溢水杯中放物体的同时,测出了物体所受浮力和物体排开液体所受重力;有些同学是先在自备容器中测定物体全都浸入水中时所受浮力,再利用溢水杯测定物体全部浸入水中时排开水所受重力;有些同学在测定物体排开液体所受重力时,因为杯子太轻,事先在杯子里装了适量的水,测出其重力,再把物体排开的水收集起来,测其总重,二者之差即是物体排开水所受的重力……)
(在实验过程中,一组5人,他们有的提弹簧秤,有的读数,有的记录,同学们对出现的问题时有讨论与争辩。例如有的同学手持弹簧秤的外壳部位;有的同学用弹簧秤提着物体入水中时太快,造成溢出水的体积与物体体积不等;……通过争论,交流,取长补短,集思广益,使实验过程更加合理。)
记录数据 以下是四级学生的实验数据:第一组:
弹簧秤12n1.6n弹簧秤20.1n0.5n
第二组:
弹簧秤12n1.7n弹簧秤20.5n0.8n
第三组:
弹簧秤11.4n0.2n弹簧秤20.1n1.2n
第四组:
弹簧秤11.3n0.2n弹簧秤20.2n1.3n
6.分析论证分组分析数据 在得到测量结果后,同学们自发地对数据进行了分析。各组交流:他们发现两只弹簧秤示数变化量是相同的,其中弹簧秤1示数的减少量是物体所受浮力的大小,弹簧秤2示数的增加量是物体排开水所受重力的大小。 师生共同确认:物体所受浮力大小等于物体排开液体所受重力之大小,即f浮=g排。进而证明同学们前面的猜想是有根据的。 课堂小结与延伸 教师:(在得到f浮=g排之后,首尾呼应)这就是今天我们所要学习的第四种计算浮力的办法。它是一种普遍适用的,比较简单的办法。 现在请同学们对以下问题发表意见。(通过例题,对今天所学进行巩固,同时强化交流与合作及评价意识) 教师:(投影)例:如图所示:有一个
正方体,浸没在液体中,要求出它所受浮力大小,还需要给出哪些条件?
(此题打破常规,没有采用根据已知条件求得未知结果的问题模式,而是已知部分条件和结果,要求同学们给出其他条件)这道题同样调动了同学们的积极性。根据所学浮力知识,纷纷发表自己的见解(教师随堂记录在黑板上):
1.液体密度;物体体积
2.液体密度;物体边长
3.液体密度;物体质量;物体密度
学生:(教师提议)对各组条件进行评价。
(下课之前,教师提议)同学们自己评出第9组为踊跃发言小组(全班45人,共分成9个小组),然后予以鼓励(掌声)。
教师:对于其他猜想因素,课下同学们可以利用教师提供的器材,逐个进行验证,并排除无关因素。
阿基米德原理 篇4
(安徽省临泉县老集一中 236409 邢 秀)
(一)教材:《物理通报》编初中物理第一册
(二)教学目标 (用小黑板展示)
1 知道阿基米德原理的内容和运用范围。
2 理解阿基米德原理。
3 会用阿基米德原理计算简单的浮力问题。
(三)教学过程
1 诊断性目标测试
1.1 啥叫浮力?它的方向朝哪?
学生:浸在液体或气体里的物体,都要受到液体或气体向上托的作用。这种作用力叫浮力。它的方向是竖直向上的。
1.2 浮力产生的原因是啥?
学生:浸没在液体中的物体受到向上的压力比向下的压力大,这个上下的压力差就是浮力产生的原因。
2 新课教学
2.1 通过实验观察、提问、引入新课。
教师将一个瘪的空牙膏管放进一个盛水的容器里,则见它沉入水底(课前布置学生带一个空牙膏管和一只杯子,进行边教边让学生自己动手做实验)。这时教师提问:这个瘪的空牙膏壳为啥沉不下去呢?学生答:因为这个牙膏管比水重。
教师对于学生这样的回答,即不肯定也不否定。接着将瘪的牙膏管整成鼓状,再放进水里,鼓的牙膏管却浮于水面并未下沉(图1)。这时教师提问:为啥同一个牙膏管(其重力不变),瘪的就下沉,而鼓的就上浮呢?
学生面对这种“矛盾”的事实,思想活跃,开动脑筋寻找理由来进行解释。这时教师让学生进行讨论。在讨论中有些学生想到:鼓的牙膏管体积变大了,它受到的浮力也变大了,所以上浮了。在这个过程中教师进一步启发学生思考,提出问题:牙膏管浮在水面时,它受到几个力的作用?它们之间的关系怎么样?
学生答:受二个力作用,即重力和浮力。接着教师在空牙膏管中加一些细砂粒,并引导学生观察牙膏管将随着加进去的重物的增多而逐渐下沉。
这时教师问:一个浸在水中的物体,它受到的浮力的大小,跟啥因素有关呢?让学生从上述一系列的事实中,通过自己的思考用自己的语言来回答。开始时,学生回答的不准确,不完整,再让同学们讨论补充,然后通过分析、比较得出比较正确的结论:浸在水中的物体受到的浮力的大小跟它浸在水中的体积有关,浸入的体积越大,它受到的浮力越大。
2.2 根据实验、推理导出阿基米德原理。
通过上述实验、观察、分析、讨论,学生对浮力的大小有了初步认识,接着教师提出问题:浸在水中的物体受到的浮力究竟有多大呢?让我们通过下面的两种办法去研究它。
①实验法导出阿基米德原理。
根据教科书(物理通报杂志社编北京出版社出版)118页,演示图2实验,让学生仔细观察分析。溢水杯中盛水,使水面跟溢水杯管口相平,弹簧秤甲吊着铁块,弹簧秤乙吊着一个小容器,并使溢水杯中溢出的水能流入小容器中。
将铁块部分浸入水中,让学生观察、比较知道:弹簧秤甲减小的示数与弹簧秤乙增大的示数相等。再将铁块全部浸入水中,引导学生观察甲、乙弹簧秤示数的变化。发现甲弹簧秤示数减小的仍等于乙弹簧秤示数增加的。这时教师进行分析:甲弹簧秤示数减小的原因是因为铁块在水中受到浮力,浮力大小就是弹簧秤甲的示数减小数值,弹簧秤乙示数增加的原因就是因为溢水杯中流出的水使其重力增大。溢水杯溢出的水就是铁块在水中所排开的水。通过实验、讨论、分析得出结论:铁块在水中受到的浮力大小总是跟它排开水的重力相等。
然后提出把上述的铁块换成石块和铝块等其他物体,把溢水杯中的水换成煤油或盐水等其他液体,得出的结论仍相同。最后教师进行总结得出阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力;浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
上述通过实验法已导出了阿基米德原理,为了使学生进一步理解、掌握、应用阿基米德原理。教师对阿基米德原理也做了几点说明:a.物体在液体中,不论是部分浸入还是全部浸入,均受到浮力作用;b.浮力的大小和排开的液体所受的重力的大小相等;c.本原理不仅适用于液体,也适用于气体;d.原理的教学表达式为
F浮=G排液
或 F浮=ρ液V排液g
或 F浮=ρ液V物浸g
②推理法导出阿基米德原理
为了使学生加深对阿基米德原理的理解,达到熟练应用。教师也用了另外一种办法——推理法,导出了阿基米德原理。过程如下:
如图3所示,一圆柱体浸入某液体中,上下底面都为S,高为h,则其体积为V=Sh,设圆柱体上底面的压强为p0,则液体对上底面的压力p0S,液体对下底面的压强为:p0+ρ液gh,则下底面所受液体对它的压力为:p0S+ρ液ghS。由浮力产生的原因可知:浸在液体中的物体所受浮力是由上下两底面的压力差产生的。即F浮=F下底-F上底,而F下的方向竖直向上,F上的方向竖直向下,且F下>F上。故浮力的方向与下底面所受压力的方向一致,竖直向上。浮力大小为
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例题:有一边长为10厘米的正方体,完全浸入水中,它的上表面离水面10厘米,且与水面平行。计算正方体在水中所受的浮力大小。
对上述例题教师采用了计算压力差和应用阿基米德原理两种办法讲解(过程略)。
3 巩固新课(略)
4 布置作业 (略)
(四)教学说明
这节课在引入新课时,教师让学生亲自动手做实验,学生对牙膏皮的沉浮即感到迷惑,也觉得有趣,进而激发了学生的求知欲望。接着教师也用实验法、推理法两种不同的办法导出了阿基米德原理。实验法直观、简明、易懂,推理法逻辑思维性强。通过两种不同的办法导出阿基米德原理,使学生认识由浅入深,由知道到理解,突出了重点,也突破了难点。接着教师也举了一个例子,用两种办法解答了它,使学生掌握了运用阿基米德原理解题的思路和办法,达到了理论联系实际的目的,起到了良好的效果。
阿基米德原理 篇5
一、教学分析
(1)教材分析
本节的主要内容有:探究阿基米德原理;用阿基米德原理解释轮船漂浮的原因,学习用阿基米德原理计算物体所受浮力的大小。
阿基米德原理是流体静力学中的一条基本定律,是解决浮力问题的重要依据之一。从知识体系上来看,本节内容是在定性探究“浮力大小跟哪些因素有关”的基础上,进一步定量探究浮力的大小,是上一节知识的延续和深化,并为下一节进一步学习物体的浮沉条件奠定基础
(2)教法建议
本节是让学生在实验探究的基础上归纳总结阿基米德原理,所以让学生做好探究浮力大小的实验,是学好本节课的关键。浮力的产生及阿基米德原理的学习向来是初中物理教学的难点之一。为了在这部分给学生的学习做好铺垫、搭好台阶,修订教科书利用前面学过的液体内部不同深度压强不同的知识,分析了浮力产生的原因;另外,从浮力与排开液体的体积有关、与液体的密度有关,引导学生得出与排开的液体所受的重力有关。这样就较原教科书的设计梯度更小些,利于学生理解。不然学生在得出排开的液体越多所受的浮力越大后,总是很难想到为啥要称排开的液体所受的重力。
(3)学情分析
教材通过探究浸在液体中的物体所受的浮力大小与物体排开液体所受重力的关系,归纳出阿基米德原理。当然,根据阿基米德原理的数学表达式f浮=g排液,还可推导出f浮=,进而了解浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与其它因素无关。但在实际教学中,由于初二学生的思维多停留在感性阶段,抽象思维能力还比较薄弱,学生很难完全理解这一点,更不能熟练应用。因此,进行阿基米德原理内容教学之前,首先安排了一课时时间,让学生探究影响浮力大小的因素。通过探究影响浮力大小的因素,使学生亲身感受浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的材料、形状、物体在液体中所处的深度无关。同时,通过该探究活动,也可培养学生研究解决问题的办法、探索问题的精神和合作交流的能力。这一切,都能为学习阿基米德原理打下很好的基础。
(4)学法建议
促进学生自主学习,并通过“课内课外”、“个体合作”的相结合,提高获取信息、分析信息和处理信息的能力,培养学生的自学能力,独立钻研的精神以及创造性思维的办法,让学生真正成为学习的主人
二、教学目标
知识与技能
知道阿基米德原理,会用阿基米德原理进行有关的简单计算。
过程与办法
经历探究阿基米德原理的实验过程,进一步练习使用弹簧测力计测浮力。
情感态度与价值观
通过阿基米德原理的探究活动,体会科学探究的乐趣;通过运用阿基米德原理解决实际问题,意识到物理与生活的密切联系。
三、重点难点
由于上节课探究了“认识浮力”,本节教材在此基础上进一步提出猜想,进行探究,集中一个目标探究阿基米德原理,这样循序渐进,同时减少了本节课的容量,易学便教。另外,教材没有给出具体的实验步骤,而只给出实验设计的基本思路,并用明了的图示提示实验办法,有利于培养学生的观察能力和自主探究的能力。本节教学重点:阿基米德原理及其探究过程是本节教学的重点。本节教学难点:学习阿基米德原理时,由于学生的认识水平所限,常有一些容易混淆的概念,比如“浸在”和“浸没”的区别,“排开液体的体积”和“物体体积”的关系等,因此,正确理解阿基米德原理的内容,是本节课教学的难点。
四、教学流程
(一)复习旧知
师提问:上一节我们学习了浮力的概念,那么啥是浮力呢?
回答:浮力是浸在液体中的物体受到的液体向上和向下的压力差
师:用秤重法测量物体受到的浮力时,需要采用哪些具体的步骤?
生:先测重力g;再测视重f拉;浮力f浮=gf拉
老师讲解:浮力的测量办法 二次称重法(可以直观的看出物体所受到的浮力大小)
师:看看视频演示实验,观察弹簧测力计的示数怎么变化的,请大家想一想为啥呢?
二)学生感受活动:把空的饮料瓶轻轻的压入水中(不要装满),观察水面的变化,并说说你手臂的感受。
学生回答老师总结:结论1.浸在液体中的物体受到了来自于液体向上的浮力
2.把饮料瓶压的越深,水面上升越多
3.把饮料瓶压的越深,瓶子受到的浮力越大
引入上节课我们已经感受了,浮力的大小和液体的密度和物体排开液体的体积有关,既然同时和液体的密度和体积有关,大家能想到这两个量实际上决定了啥吗?
物体的密度和体积决定了物体的质量(物体的重量)
(三)提出问题:浮力与物体排开液体的重力能建立怎么样的直接的数量关系?
老师引导合作探究:解决问题怎么样测出被液体排开的液体的重力?
学生过程整理收集排开的液体,并测量出这些液体的重力(排水法测物体的体积,阿基米德的贡献)
学生动手探究浮力与排开液体重力的关系
a.如图1放置烧杯,使水正好不溢出(装满水)
b.如图2用弹簧测力计测出石块重g
c.如图3用弹簧测力计测出空桶重g1
d.如图4将石块浸入烧杯中,弹簧测力计的示数将减小, 石块排开的水从溢水口流到小桶中,当石块完全浸没时,记下弹簧测力计的示数f
e.如图5测出小桶和排开水的重力g2
f.利用公式,算出石块受到的浮力
物重g/n 空桶重g1/n 物块浸入水中后测力计的读数f/n 空桶和排开水重g2/n 物块受到水的浮力f浮/n 物块排开的水受到的重力g排/n 换其他物体再做一次
物重g/n 空桶重g1/n 物块浸入水中后测力计的读数f/n 空桶和排开水重g2/n 物块受到水的浮力f浮/n 物块排开的水受到的重力g排/n
(四)分析评估
师:我们通过表格可以看出啥吗?引导学生分析表中数据可以得到
生:物体受到的水的浮力的数量和物体排开的水的重力大小相等
先用弹簧测力计测出铁块在浸没水中和部分浸入水中时受到的浮力,再用溢水杯和薄塑料袋收集所溢出的水,并测出所排的水重即g排液,进而进一步建立浮力与所排液体重力大小的关系:f浮=g排液。
(五)老师针对阿基米德原理总结:1.物体排开液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。2.液体密度相等时,物体排开液体体积越大,浮力越大3.阿基米德原来适用于气体。
(课后可以建议学生再利用酒精做相类似的实验,得出相关的结论。)(六)阿基米德原理简单的应用
师:人们游泳时,会有这样的体验:慢慢走入水池,发现身体慢慢要浸没时,池底对脚的支持力一直减小,到最后,没有了脚踏实地的感觉,支持力几乎为零。这是为啥呢?
生:因为人在慢慢走入水池的时候排开水的体积不断增大,所以他受到的浮力增大,水池底部给她的支持力也减小。
师:假如一位重500n的同学正在体验这种感受,求人所受浮力的大小?排开水的体积是多少?(g=10n/kg,水的密度1.0×103kg/m3)
生:解答。
阿基米德原理 篇6
(安徽省临泉县老集一中 236409 邢 秀)
(一)教材:《物理通报》编初中物理第一册
(二)教学目标 (用小黑板展示)
1 知道阿基米德原理的内容和运用范围。
2 理解阿基米德原理。
3 会用阿基米德原理计算简单的浮力问题。
(三)教学过程
1 诊断性目标测试
1.1 啥叫浮力?它的方向朝哪?
学生:浸在液体或气体里的物体,都要受到液体或气体向上托的作用。这种作用力叫浮力。它的方向是竖直向上的。
1.2 浮力产生的原因是啥?
学生:浸没在液体中的物体受到向上的压力比向下的压力大,这个上下的压力差就是浮力产生的原因。
2 新课教学
2.1 通过实验观察、提问、引入新课。
教师将一个瘪的空牙膏管放进一个盛水的容器里,则见它沉入水底(课前布置学生带一个空牙膏管和一只杯子,进行边教边让学生自己动手做实验)。这时教师提问:这个瘪的空牙膏壳为啥沉不下去呢?学生答:因为这个牙膏管比水重。
教师对于学生这样的回答,即不肯定也不否定。接着将瘪的牙膏管整成鼓状,再放进水里,鼓的牙膏管却浮于水面并未下沉(图1)。这时教师提问:为啥同一个牙膏管(其重力不变),瘪的就下沉,而鼓的就上浮呢?
学生面对这种“矛盾”的事实,思想活跃,开动脑筋寻找理由来进行解释。这时教师让学生进行讨论。在讨论中有些学生想到:鼓的牙膏管体积变大了,它受到的浮力也变大了,所以上浮了。在这个过程中教师进一步启发学生思考,提出问题:牙膏管浮在水面时,它受到几个力的作用?它们之间的关系怎么样?
学生答:受二个力作用,即重力和浮力。接着教师在空牙膏管中加一些细砂粒,并引导学生观察牙膏管将随着加进去的重物的增多而逐渐下沉。
这时教师问:一个浸在水中的物体,它受到的浮力的大小,跟啥因素有关呢?让学生从上述一系列的事实中,通过自己的思考用自己的语言来回答。开始时,学生回答的不准确,不完整,再让同学们讨论补充,然后通过分析、比较得出比较正确的结论:浸在水中的物体受到的浮力的大小跟它浸在水中的体积有关,浸入的体积越大,它受到的浮力越大。
2.2 根据实验、推理导出阿基米德原理。
通过上述实验、观察、分析、讨论,学生对浮力的大小有了初步认识,接着教师提出问题:浸在水中的物体受到的浮力究竟有多大呢?让我们通过下面的两种办法去研究它。
①实验法导出阿基米德原理。
根据教科书(物理通报杂志社编北京出版社出版)118页,演示图2实验,让学生仔细观察分析。溢水杯中盛水,使水面跟溢水杯管口相平,弹簧秤甲吊着铁块,弹簧秤乙吊着一个小容器,并使溢水杯中溢出的水能流入小容器中。
将铁块部分浸入水中,让学生观察、比较知道:弹簧秤甲减小的示数与弹簧秤乙增大的示数相等。再将铁块全部浸入水中,引导学生观察甲、乙弹簧秤示数的变化。发现甲弹簧秤示数减小的仍等于乙弹簧秤示数增加的。这时教师进行分析:甲弹簧秤示数减小的原因是因为铁块在水中受到浮力,浮力大小就是弹簧秤甲的示数减小数值,弹簧秤乙示数增加的原因就是因为溢水杯中流出的水使其重力增大。溢水杯溢出的水就是铁块在水中所排开的水。通过实验、讨论、分析得出结论:铁块在水中受到的浮力大小总是跟它排开水的重力相等。
然后提出把上述的铁块换成石块和铝块等其他物体,把溢水杯中的水换成煤油或盐水等其他液体,得出的结论仍相同。最后教师进行总结得出阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力;浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
上述通过实验法已导出了阿基米德原理,为了使学生进一步理解、掌握、应用阿基米德原理。教师对阿基米德原理也做了几点说明:a.物体在液体中,不论是部分浸入还是全部浸入,均受到浮力作用;b.浮力的大小和排开的液体所受的重力的大小相等;c.本原理不仅适用于液体,也适用于气体;d.原理的教学表达式为
F浮=G排液
或 F浮=ρ液V排液g
或 F浮=ρ液V物浸g
②推理法导出阿基米德原理
为了使学生加深对阿基米德原理的理解,达到熟练应用。教师也用了另外一种办法——推理法,导出了阿基米德原理。过程如下:
如图3所示,一圆柱体浸入某液体中,上下底面都为S,高为h,则其体积为V=Sh,设圆柱体上底面的压强为p0,则液体对上底面的压力p0S,液体对下底面的压强为:p0+ρ液gh,则下底面所受液体对它的压力为:p0S+ρ液ghS。由浮力产生的原因可知:浸在液体中的物体所受浮力是由上下两底面的压力差产生的。即F浮=F下底-F上底,而F下的方向竖直向上,F上的方向竖直向下,且F下>F上。故浮力的方向与下底面所受压力的方向一致,竖直向上。浮力大小为
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例题:有一边长为10厘米的正方体,完全浸入水中,它的上表面离水面10厘米,且与水面平行。计算正方体在水中所受的浮力大小。
对上述例题教师采用了计算压力差和应用阿基米德原理两种办法讲解(过程略)。
3 巩固新课(略)
4 布置作业 (略)
(四)教学说明
这节课在引入新课时,教师让学生亲自动手做实验,学生对牙膏皮的沉浮即感到迷惑,也觉得有趣,进而激发了学生的求知欲望。接着教师也用实验法、推理法两种不同的办法导出了阿基米德原理。实验法直观、简明、易懂,推理法逻辑思维性强。通过两种不同的办法导出阿基米德原理,使学生认识由浅入深,由知道到理解,突出了重点,也突破了难点。接着教师也举了一个例子,用两种办法解答了它,使学生掌握了运用阿基米德原理解题的思路和办法,达到了理论联系实际的目的,起到了良好的效果。
阿基米德原理 篇7
(一)教学要求:
1.知道验证阿基米德原理实验的目的、办法和结论。
2.理解阿基米德原理的内容。
3.会运用阿基米德原理解答和计算有关浮力的简单问题。
(二)教具:
学生分组实验器材:溢水杯、烧杯、水、小桶、弹簧秤、细线、石块。
(三)教学过程
一、复习提问:
1.浮力是怎么样产生的?浮力的方向是怎么样的?
2.怎样用弹簧秤测出浸没在水中的铁块所受浮力的大小。要求学生说出办法,并进行实验,说出结果。
3.物体的浮沉条件是啥?物体浮在液面的条件是啥?
二、进行新课
1.引言:我们已经学习了浮力产生的原因。下面来研究物体受到的浮力大小跟哪些因素有关系?下面我们用实验来研究这一问题。
2.阿基米德原理。
学生实验:实验1。
②按本节课文实验1的说明,参照图12-6进行实验。用溢水杯替代“作溢水杯用的烧杯”。教师简介实验步骤。说明注意事项:用细线把石块拴牢。石块浸没在溢水杯中,不要使石块触及杯底或杯壁。接水的小桶要干净,不要有水。
结论:_________________________________
④学生分组实验:教师巡回指导。
⑤总结:
由几个实验小组汇报实验记录和结果。
总结得出:浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重相等。
3.学生实验本节课文中的实验2。
①明确实验目的:浮在水上的木块受到的浮力跟它排开的水重有啥关系?
②实验步骤按课本图12-7进行
③将实验数据填在下表中,并写出结论。(出示课前写好的小黑板)
结论:_________________________________
④学生分组实验、教师巡回指导。
⑤总结:
几个实验小组分别汇报实验记录和结果。
教师总结得出:漂浮在水上的木块受到的浮力等于它排开的水受到的重力。
说明:实验表明,木块漂浮在其他液体表面上时,它受到的浮力也等于木块排开的液体受到的重力。
4.教师总结以上实验结论,并指出这是由2000多年前希腊学者阿基米德发现的著名的阿基米德原理。
板书:“二、阿基米德原理
1.浸入液体里的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力”
教师说明:
根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式,即:F浮=G排液=ρ液·g·V排。
简介各物理量及单位:并板书:“F浮=G排液=ρ液·g·V排”
指出:浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。强调物体全浸(浸没)在液体中时V排等于物体的体积,部分浸入液体时,V排小于物体的体积。
例1:如图12-3所示(教师板图),A、B两个金属块的体积相等,哪个受到的浮力大?
教师启发学生回答:
由于,F浮=G排液=ρ液·g·V排,A、B浸入同一容器中的液体,ρ液相同,但,VB排>VA排,所以FB浮>FA浮,B受到的浮力大。
例2:本节课本中的例题。
提醒学生注意:
(1)认真审题、弄清已知条件和所求的物理量。
(2)确定使用的物理公式,理解公式中每个符号所代表的物理量。在相同的物理量符号右下角写清角标,以示区分:
(3)解题过程要规范。
5.教师讲述:阿基米德原理也适用于气体。体积是1米3的氢气球,在空气中受到的浮力等于这个气球排开的空气受到的重力。
板书:“2.阿基米德原理也适用于气体。
浸在气体里的物体受到的浮力等于它排开的气体受到的重力。”
三、小结本节重点知识:阿基米德原理的内容。计算浮力大小的公式。
四、布置作业 :本节课文后的练习1~5各题
阿基米德原理 篇8
(一)教材 人教版九年义务教育初中物理第一册
(二)教学要求
1.知道浮力的大小只跟液体的密度和排开液体的体积有关,与物体浸入液体中的深度、物体的形状等因素无关。进一步理解阿基米德原理。
2.应用阿基米德原理,计算和解答有关浮力的简单问题。
(三)教具:弹簧秤、玻璃水槽、水、细线、石块、体积相同的铜块、铝块、木块、橡皮泥、烧杯。
(四)教学过程
一、复习提问
1.学生笔答课本章后的“学到了啥”问题1和2。然后由一学生说出自己填写的答案。教师讲评。
2.270克的铝块体积多大?浸没在水中受到的浮力多大?
要求学生在笔记本上演算,一名学生板演。教师巡回指导,并对在黑板上的计算进行讲评。
二、进行新课
1.浮力的大小只跟液体的密度和排开的液体的体积有关,与物体浸入液体中的深度,物体的形状等因素无关。
①浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关。
提问:物体浸没在液体中,在不同深度受到的浮力是否相等?
学生回答并说出分析结果和道理。
教师演示实验:把铁块用较长一些的细线拴好,挂在弹簧秤上。先称出铁块重(可由学生读值)。将铁块浸没在水中,弹簧秤的示数减小,问:这是啥原因?由学生读出弹簧秤的示数,计算出铁块受到的浮力。将铁块浸没在水中的深度加大,静止后,由学生读出此时弹簧秤的示数,求出浮力的大小。比较两次浮力的大小,得出:浮力的大小跟物体浸没在水中的深度没有关系。换用其他液体进行实验,可得出同样的结果。
教师从理论上分析:浸没在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力。当物体浸没在液体中时,无论物体位于液体中的哪一深度,由于液体的密度和它排开的液体的体积不变,所以它排开的液体受到的重力大小不改变。因此,这个物体无论处于液体中的哪一深度,它受到的浮力都是相等的。
②浮力的大小与物体的形状无关。
提问:浸没在同一种液体中的物体体积相同,它们受到的浮力大小是否相同?
演示实验:取一块橡皮泥,将它捏成立方体,用细线拴好,用弹簧秤称出橡皮泥重。将它浸没在水中,读取此时弹簧秤的示数。求出它浸没在水中受到的浮力。(以上读值和计算由学生完成)将橡皮泥捏成球形,按上述实验步骤,求出它浸没在水中时,它受到的浮力。
总结:比较两次实验测得的浮力大小,得出:浮力的大小与物体的形状无关。
提问:由学生用阿基米德原理解释上述实验结果。教师总结。
③浮力的大小与物体的密度无关。
提问:将体积相同的铜块和铝块浸没在水中,哪个受的浮力大?
演示:将体积相同的铜块和铝块用细线拴好,用弹簧秤测出它们浸没在水中受到的浮力。比较它们受到的浮力大小。
总结:比较两次实验结果得出:浮力的大小跟物体的密度无关。
提问:由学生用阿基米德原理解释上述实验结论。教师总结,并结合复习提问2的分析指出,有的同学认为“较轻的物体受的浮力一定大”的看法是错误的。
④浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
提问:体积相同的铁块和木块放入水中后放手,铁球下沉,木块上浮,哪个受的浮力大?
学生讨论,教师用阿基米德原理分析它们受到的浮力一样大。总结出:浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
通过以上的实验和分析,教师总结并板书:“浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关,而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状、密度、物体在液体中是否运动等因素无关。”
2.例题:(出示小黑板)
①如图12-4所示,甲、乙两球体积相同,浸在水中静止不动哪个球受到的浮力大?为啥?哪个球较重?为啥?
学生讨论,教师总结。
解:甲球受到的浮力较大。根据阿基米德原理。甲球浸没在水中,乙球是部分浸没在水中,故,甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积。因此,甲球排开的水重大于乙球所排开的水重。所以,甲球受到水的浮力较大。板书:“F甲浮>F乙浮”
浸在水中的甲、乙两球,甲球较重。分析并板书:“甲球悬浮于水中,G甲=F甲浮
乙球漂浮于水面,G乙=F乙浮
因为:F甲浮>F乙浮
所以:G甲>G乙”
小结:解答浮力问题要学会用阿基米德原理进行分析。对于漂浮和悬浮要弄清它们的区别。对浸在液体中的物体进行受力分析是解答浮力问题的重要办法。
例题:有一个空心铝球,重4.5牛,体积是0.5分米3。如果把这个铝球浸没在水中,它受到的浮力是多大?它是上浮还是下沉?它静止时受到的浮力是多大?
要求全体学生在自己的笔记本上演算,由一个学生到黑板上板演,教师针对演算过程中的问题进行讲评。
要求学生答出:
由于铝球全部浸没在水中,所以V排=V球=0.5分米3=0.5×10-3
米3。
F浮=G排水=ρ水·g·V排=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.5×10-3米3=5牛。
因为:F浮>G球,所以铝球上浮。
铝球在水中上浮,一直到露出水面,当F浮=G球=4.5牛时,铝球静止在水面上。此时铝球受到的浮力大小等于铝球的重。
小结:解答此类问题,要明确铝球是研究对象。判断上浮还是下沉以及最后的状态要对研究对象进行受力分析,应用公式计算求解。
3.总结计算浮力大小的四种办法:
应用弹簧秤进行测量:F浮=G-F。G为物体在空气中的重,F为物体浸入液体中时弹簧秤的示数。
根据浮力产生的原因,求规则固体受到的浮力。F浮=F向上-F向下。
根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液·g·V排。此式可计算浸在液体中任意行体受到的浮力大小。
根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件F浮=G物,应用二力平衡的知识求物体受到的浮力。
三、布置作业 :本章课文后的习题6、7、9。
阿基米德原理 篇9
(一)教材 人教版九年义务教育初中物理第一册
(二)教学要求
1.知道浮力的大小只跟液体的密度和排开液体的体积有关,与物体浸入液体中的深度、物体的形状等因素无关。进一步理解阿基米德原理。
2.应用阿基米德原理,计算和解答有关浮力的简单问题。
(三)教具:弹簧秤、玻璃水槽、水、细线、石块、体积相同的铜块、铝块、木块、橡皮泥、烧杯。
(四)教学过程
一、复习提问
1.学生笔答课本章后的“学到了啥”问题1和2。然后由一学生说出自己填写的答案。教师讲评。
2.270克的铝块体积多大?浸没在水中受到的浮力多大?
要求学生在笔记本上演算,一名学生板演。教师巡回指导,并对在黑板上的计算进行讲评。
二、进行新课
1.浮力的大小只跟液体的密度和排开的液体的体积有关,与物体浸入液体中的深度,物体的形状等因素无关。
①浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关。
提问:物体浸没在液体中,在不同深度受到的浮力是否相等?
学生回答并说出分析结果和道理。
教师演示实验:把铁块用较长一些的细线拴好,挂在弹簧秤上。先称出铁块重(可由学生读值)。将铁块浸没在水中,弹簧秤的示数减小,问:这是啥原因?由学生读出弹簧秤的示数,计算出铁块受到的浮力。将铁块浸没在水中的深度加大,静止后,由学生读出此时弹簧秤的示数,求出浮力的大小。比较两次浮力的大小,得出:浮力的大小跟物体浸没在水中的深度没有关系。换用其他液体进行实验,可得出同样的结果。
教师从理论上分析:浸没在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力。当物体浸没在液体中时,无论物体位于液体中的哪一深度,由于液体的密度和它排开的液体的体积不变,所以它排开的液体受到的重力大小不改变。因此,这个物体无论处于液体中的哪一深度,它受到的浮力都是相等的。
②浮力的大小与物体的形状无关。
提问:浸没在同一种液体中的物体体积相同,它们受到的浮力大小是否相同?
演示实验:取一块橡皮泥,将它捏成立方体,用细线拴好,用弹簧秤称出橡皮泥重。将它浸没在水中,读取此时弹簧秤的示数。求出它浸没在水中受到的浮力。(以上读值和计算由学生完成)将橡皮泥捏成球形,按上述实验步骤,求出它浸没在水中时,它受到的浮力。
总结:比较两次实验测得的浮力大小,得出:浮力的大小与物体的形状无关。
提问:由学生用阿基米德原理解释上述实验结果。教师总结。
③浮力的大小与物体的密度无关。
提问:将体积相同的铜块和铝块浸没在水中,哪个受的浮力大?
演示:将体积相同的铜块和铝块用细线拴好,用弹簧秤测出它们浸没在水中受到的浮力。比较它们受到的浮力大小。
总结:比较两次实验结果得出:浮力的大小跟物体的密度无关。
提问:由学生用阿基米德原理解释上述实验结论。教师总结,并结合复习提问2的分析指出,有的同学认为“较轻的物体受的浮力一定大”的看法是错误的。
④浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
提问:体积相同的铁块和木块放入水中后放手,铁球下沉,木块上浮,哪个受的浮力大?
学生讨论,教师用阿基米德原理分析它们受到的浮力一样大。总结出:浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
通过以上的实验和分析,教师总结并板书:“浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关,而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状、密度、物体在液体中是否运动等因素无关。”
2.例题:(出示小黑板)
①如图12-4所示,甲、乙两球体积相同,浸在水中静止不动哪个球受到的浮力大?为啥?哪个球较重?为啥?
学生讨论,教师总结。
解:甲球受到的浮力较大。根据阿基米德原理。甲球浸没在水中,乙球是部分浸没在水中,故,甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积。因此,甲球排开的水重大于乙球所排开的水重。所以,甲球受到水的浮力较大。板书:“F甲浮>F乙浮”
浸在水中的甲、乙两球,甲球较重。分析并板书:“甲球悬浮于水中,G甲=F甲浮
乙球漂浮于水面,G乙=F乙浮
因为:F甲浮>F乙浮
所以:G甲>G乙”
小结:解答浮力问题要学会用阿基米德原理进行分析。对于漂浮和悬浮要弄清它们的区别。对浸在液体中的物体进行受力分析是解答浮力问题的重要办法。
例题:有一个空心铝球,重4.5牛,体积是0.5分米3。如果把这个铝球浸没在水中,它受到的浮力是多大?它是上浮还是下沉?它静止时受到的浮力是多大?
要求全体学生在自己的笔记本上演算,由一个学生到黑板上板演,教师针对演算过程中的问题进行讲评。
要求学生答出:
由于铝球全部浸没在水中,所以V排=V球=0.5分米3=0.5×10-3
米3。
F浮=G排水=ρ水·g·V排=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.5×10-3米3=5牛。
因为:F浮>G球,所以铝球上浮。
铝球在水中上浮,一直到露出水面,当F浮=G球=4.5牛时,铝球静止在水面上。此时铝球受到的浮力大小等于铝球的重。
小结:解答此类问题,要明确铝球是研究对象。判断上浮还是下沉以及最后的状态要对研究对象进行受力分析,应用公式计算求解。
3.总结计算浮力大小的四种办法:
应用弹簧秤进行测量:F浮=G-F。G为物体在空气中的重,F为物体浸入液体中时弹簧秤的示数。
根据浮力产生的原因,求规则固体受到的浮力。F浮=F向上-F向下。
根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液·g·V排。此式可计算浸在液体中任意行体受到的浮力大小。
根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件F浮=G物,应用二力平衡的知识求物体受到的浮力。
三、布置作业 :本章课文后的习题6、7、9。
阿基米德原理 篇10
一、教学目标
(1)通过对物体在啥情况下受浮力的探究,认识浮力。
(2)经历探究浮力大小以及“浮力大小与哪些因素有关”的过程。
(3)知道阿基米德原理。
(4)在探究浮力的过程中学习科学探究的办法,体验科学探究的乐趣。教学办法实验探究法教具容器、乒乓球(或木块)、金属块、大烧杯、弹簧测力计、细线、鸡蛋、食盐、溢水杯、小烧杯等。
二、教学过程
(一)引入新课
播放巨轮远航、气球腾空的视频或展示巨轮远航、气球腾空的图片引入课题。(板书)四、阿基米德原理
(二)新课教学
(1)板书:1.认识浮力,
演示图1
提出问题:在生活中你遇到的哪些物体受到了浮力的作用?你是怎么样知道它受到了浮力的作用?请举例说明。
[学生开始可能会以在水中上浮或漂浮的物体为主举例,逐步地会有学生意识到在水中下沉的物体也会受到浮力。]
(注:在这里,第2问的提出一是增加学生对第1问的思考深度,二是为后面用弹簧测力计测浮力做好铺垫;对学生举出的不恰当的例子要及时进行处理)
在水中下沉的物体是否也会受到浮力?怎么样知道它是否受到了浮力?
(注:要引导学生学会比较判断物体是否受浮力的各种办法的特点,认识到用弹簧测力计判断物体是否受浮力有独到的好处)
浮力是一种啥样的力?你认为物体在啥情况下会受到浮力?
(注:在学生充分讨论、感受的基础上让学生进行总结、概括)通过前面的讨论我们知道,物体在浸入液体或气体时,会受到液体或气体对它向上托的力,这个力在物理上就叫做浮力。在实验室里,我们可以用弹簧测力计两次测量求出浮力的大小。
在我们举过的事例中,物体都受到了浮力的作用。它们受到的浮力大小是否相同?为啥?
[学生一般会想到在各种不同情况下,物体受到的浮力不相同。]
(注:这一问题的解决要引向用弹簧测力计测出浮力进行比较,使学生养成通过实验研究问题的习惯)
那么,是啥因素影响了浮力的大小?
(2)板书:2.探究浮力
请你对浮力的大小与哪些因素有关提出猜想,并说出猜想的依据。
(注:说出猜想依据是为了保证猜想的科学性,避免出现胡猜乱想的现象)
[学生一般会从浮力的受力物体与施力物体———液体入手进行猜想,浮力大小可能与物体有关,也可能与液体有关。
学生可能猜想出的因素一般有,
①物体的体积;②物体的密度;③物体在液体中的深度。⑵与周围物体有关的因素:①液体的密度;②液体的多少;③被排开的液体体积。]
过分析,我们可以把上述猜想归结为以下4个:
物体的密度;物体浸没在液体中的深度;液体的密度;物体排开的液体的体积。
(注:要引导学生对提出的这些猜想进行分析、归类,去伪存真,以便实验探究更加顺利)
为了验证我们的猜想是否正确,我们应该怎么样来设计这一实验呢?(注:引导学生注意为保证实验结果的可靠性,要控制变量)
将学生分成若干小组,自主选择探究以上的一个或几个猜想,并注意这些因素是怎么样影响浮力的大小的。
(注:因为课堂时间有限,不必每一个人都要进行完全的探究,藉此引导学生意识到合作的重要性)巡视中对学生的实验情况进行指导,兼顾学生对猜想的选择情况,进行正确引导,保证每个猜想都有多组学生来验证。
(注:要让学生感受到大量实验得出的结论才可靠,体会团结起来力量大的道理)
实验过程、实验数据和实验结论的典型展示。
(注:探究成果共享,使实验结论更有说服力;同时,不要忽视错误探究过程的展示,犯错误并及时改正错误是人成长的必经之路)
通过大家的合作探究,我们对提出的猜想进行了验证。大家得出的结论是:浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,与物体的密度和物体浸没在液体中的深度无关。
请大家思考:
物体在密度大的液体中受到的浮力是否一定大?物体排开的液体体积大时,物体受到的浮力是否一定大?在液体的密度和物体排开液体的体积都不同时,物体可否受到相同的浮力?
[学生在思考的基础上,不难回答;况且也有学生在实验中已发现在密度小的液体中,物体排开液体的体积大的话浮力也可较大。]
(注:这是一个极具价值的问题,这样就等于在探究过程中发现了新的问题,可促使探究进一步的深入)
既然在液体的密度和物体排开液体的体积都不同时,物体受到的浮力的大小可能相同。再说“浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关”是否欠妥?那么,浮力大小到底跟啥因素有关?也是怎么样的关系呢?
[学生可能会猜想浮力与排开液体的质量、重力有关;浮力与排开液体的重力相等或成正比]
(注:根据液体密度小、排开液体的体积大与液体密度大、排开液体的体积小的物体受到的浮力的大小可能相同,不难猜出排开液体的质量,进而猜出排开液体的重力;而浮力的大小更可能与排开液体的重力有关,因为它们都是力)
为了验证浮力的大小是否与排开液体的重力大小相等或成正比,也应当怎么样来设计实验呢?
(注:要提醒学生在液体密度不同、排开液体的体积也不同的各种情况下,随机测出浮力的大小和排开液体的重力,然后进行比较)
[学生分成若干小组,用不同物体、不同液体定量探究浮力的大小与排开液体的重力大小的关系。]
(注:因为课堂时间有限,每一个人只要随意测出一组数据即可)
巡视中对学生的实验情况进行指导,进行正确引导,保证每组学生都能得出正确结论。实验过程、实验数据和实验结论的典型展示。
(注:探究成果共享,使实验结论更有说服力;同时,不要忽视错误探究过程的展示,犯错误并及时改正错误是人成长的必经之路)
通过大家的合作探究,我们对提出的猜想进行了验证。大家得出的结论是:浮力的大小与物体排开的液体所受的重力相等。这就是着名的阿基米德原理。
(注:要对学生强调大量实验得出的结论才可靠,在全班同学的努力下,我们一节课解决了智者阿基米德几年都没解决的问题)
(3)板书:3.阿基米德原理
浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。讲述阿基米德洗澡发现阿基米德原理的轶事。阿基米德在洗澡时突然意识到浮力的大小与物体排开的液体所受的重力有关。
通过本节课的探究,对你以后在科学探究中的猜想有啥启示?课下与你的同学一起讨论。
(注:这对提高学生在科学探究中的猜想能力有重要意义)
知识扩展:我们研究的是物体在液体中受到的浮力,物体在气体中是否也受到浮力呢?物体在气体中也会受到浮力。大量实验证明,阿基米德原理同样适用于气体。
(三)回顾小结
引导学生就此次实验探究过程中在知识与技能、过程与办法以及情感态度与价值观方面的收获进行总结。
(四)布置作业(略)
阿基米德原理 篇11
这里所说的“归纳法”教学,是指“讲一种现象,然后再给出其理论解释”的教学办法。例如讲“闪电”,先是给出“闪电”这一现象,然后引导学生根据自己的理解给出解释。与“归纳法”相反的教学办法是“演绎法”,即先学习某些电学理论,然后再用这些理论来解释闪电等诸多有关电现象。在两种教学办法的对比中,我们可以看出“归纳法”在实施新课标理念方面的优势:因为是先给现象,后给解释。学生在教学中互动性强,兴趣高涨,思维活跃。所以“归纳法”教学可以改变学生单纯地接受知识传输的学习方式,帮助学生形成一种对知识的积极探求,并重视解决实际问题的积极的学习方式。进而有效地开展源于课本而也高于课本的自主性学习。
下面笔者就以“浮力阿基米德原理”教学课为例,谈谈对“归纳教学法”的一些尝试:
【教学过程】
一、情境导入,问题驱动
1.教师出示两个等大的小球:一个为白色乒乓球,一个为黑色铁球。
设问1.1 把两个小球浸没在水中,会看到啥现象?(学生回答)
实验一 实验演示,验证学生的回答。
设问1.2 为啥乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?
学生猜想1.1 乒乓球更轻,铁球更重。
学生猜想1.2 轻的物体都会浮上来,重的物体都会沉下去!
教师将学生的猜想稍作整理后写在黑板上。
教师:刚才有的同学说了乒乓球会上浮的原因是乒乓球更轻,铁球更重则下沉;有的同学交流讨论后还总结出了“轻的物体都会浮上来,重的物体都会沉下去”这一“规律”。
设问1.3 是不是“重的物体一定会沉下去,轻的物体一定会浮上来?”
2.学生实验
教师:下面注意你们桌上的小铁块和木块,你们用弹簧秤分别称一下它们的重量后都浸在水中,可以得出啥结论?
实验二 学生实验后笑着否定了猜想1.1和猜想1.2。
教师:同学们通过实验否定了上述自己的猜想。物体“浮起来”还是“沉下去”与物体的重量无关。实际上,一个完全不会游泳的人跳到深水里会怎么样(学生笑着回答)?但根据你们语文课本上的“死海不死”知识,他跳到“死海”里却是另一番情景了。(后记:学生对语文这一不同学科的知识迁移很有兴趣)。
出示课件“死海不死”,引导学生观看课本插图。
教师:为啥人在“死海”中“不死”及“为啥乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?”这就是我们本章所要讨论的话题──“浮力阿基米德原理”。
二、引导学生定性研究浮力
指导学生做“称重法测浮力”实验。
实验三 学生做“称重法测浮力”实验,教师指导。
设问2.1 刚才同学们实验时有两种不同的测试步骤:先在空气中测铁球重量和先在水中测铁球重量。这两种做法有啥不同,有啥后果?
引导学生思考,解决学生实验中存在的错误。
设问2.2 铁球在空气中和水中时,弹簧秤的示数变化说明了啥?你能试着得出啥结论?
学生猜想2.1 在水中的铁球受到了一个向上的力。
学生猜想2.2 在水中的铁球变轻了。
引导学生由g=mg=ρgv证明猜想2.2的不正确性;请出支持猜想2.1的同学来说明理由。
用受力分析来引导归纳浮力的定义,再由此引导出f浮=g-f′。用平衡力的知识,明确浮力的作用点和方向。教师由f浮=g-f′引出的实验是用弹簧秤两次称重量法求浮力,给出“称重法”求浮力的定义。
三、对影响浮力大小因素的探讨
教师:我们现在来研究浮力的另一因素:浮力的大小,看看浮力的大小与哪些因素有关?
实验四 (溢水杯盛满水,水面上有一空金属盆,溢水口处下方置一烧杯,如图1所示)往空盆中逐渐加入小石块,可看到溢出的水越来越多。
学生(看到石块越多,物体越重却未下沉,则说明浮力越大)交流、讨论。
猜想3.1 物体的重量(质量)越大,浮力越大;
猜想3.2 浮力的大小与浸没的体积有关;
猜想3.3 浮力的大小与物体排开的水的体积有关。
教师:这个实验是历史上“曹冲称象”的简单模型(讲述“曹冲称象的启示”)。刚才同学们的猜想3.1的浮力的大小与物重有关,是不是这样呢?不同猜想的支持者相互讨论一下,然后自己动手做一下实验。
实验五(学生实验)
(1)逐渐用手向下按木块,观察溢水量,同时体会这只手的感觉(如图2所示)。
(2)两个一样大小的小球(一个为铁球,一个为橡皮泥球),“称重法”比较两者浸在水中所受的浮力的大小。
引导学生归纳(否定学生猜想3.1)浮力的大小与物体的质量无关,而与排开的水的多少有关。
四、浮力大小定量分析
教师:我们已经知道,浮力的大小与排开的水的多少有关,到底是啥关系呢?下一个实验要研究这一问题的,有两个小问题:(1)浮力的大小;(2)排开水的多少(怎样衡量多少?)。
设问4.1 请同学们看看,①需要哪些实验器材?②实验步骤怎样设计?
学生交流讨论,教师提示:①称重法测浮力实验的步骤可不可以颠倒?②怎样测水的多少?
在教师的引导、启发下学生选定器材,制定实验方案。
学生的选用不同的器材方案:①选用了量筒;②选用了天平;③系好了绳子的小烧杯。
两种略有不同的实验方案:一种为以m排水、g排水来衡量水的多少,另一种为v排水来衡量水的多少。
实验六 浮力的大小与排开的水的多少的关系研究。
学生实验,教师在旁指导。(后记:大部分学生是用g排水来衡量水的多少,且他们是用量筒测体积,利用了公式g排水=ρ水gv水)实验结果:
①浮力f的大小与v排水成正比;
②浮力f的大小与m排水成正比;
③浮力f=g排。
引导学生从浮力的方向、大小对前面的实验结果进行归纳、小结:
a.浸在水(液体)中的物体受到竖直向上的浮力;
b.浮力的大小等于被物体排开的水(液体)受到的重力的大小。(即阿基米德原理)
五、气体的浮力(略)
六、小结(逐一回顾学生的各猜想)
1.小结:在本节课,我们学到了啥?可以解释啥问题?
2.根据本节课探讨的内容,你对我们黑板上的哪些猜想能得到证实或明确排除?
3.本节课中老师的哪些问题用本节课的内容还无法解决?
教师:对于“为啥乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?”。我们现在无法解答,这将是我们后面所要讨论的话题──物体的沉浮条件。请同学们课后自己去交流、讨论、预习一下。
七、作业(课件、实物同时出示)一个两端开口的矿泉水瓶倒立,
置一乒乓球(如图3)。一手悬空拿住瓶子,一手往里面快速注入水,乒乓球会怎么样?如果用手托住(堵住)瓶口,乒乓球也怎么样?自己回去之后反复多做几次,把你的观察到的现象记录下来,同时再查资料试着用自己的语言去解释一下,写一篇小论文。
结束语 这次作业的内容将是我们下节课讨论的问题:“浮力产生的原因”。
【教学设计说明】
长期以来,教师们对物理课都是采用“理论──现象──例子──练习”这一模式,很少有学生参与的虚拟主机。由于教师是先给出一个理论(这个理论常常是无可厚非的),再给出现象让学生解释。这样会窒息学生“提问题”的意识和“质疑”意识,不利开展研究性学习和学生自主探索学习。
本节课的教学设计注重培养学生的“质疑”意识、同学间的合作交流能力和自主探索学习能力。
1.本节课采用“边讲边实验”的教学形式。课堂上对于学生有条件做的实验都安排了学生实验,对于一些重要的实验现象还用课件来强调。一方面注重学生的动手能力和观察能力的培养,另一方面让学生明白:“我为啥要做这个实验,做这个实验有啥用”。本节课安排了6~7个实验,每一个实验都有它明确的目的:要么是用来判断“学生猜想”的正误,要么是用来探索规律的。尤其是在学生自主探索中,实验起到了举足轻重的作用,这不是多媒体课件和教师讲解所能取代的。
2.有效地营造了学生的合作、交流、讨论气氛。本节课的教师设问,都引发了学生猜想。学生在合作、交流中支持某一观点达成共识,也与另一猜想的支持者发生争论。例如在讨论“浮力的大小与啥因素有关”时,支持“与物重有关”和支持“与排开的水的多少”、“物体浸没的体积”的两组就有激烈的争论,最后由实验五的a、b两实验验证后也归于讨论。同时,本节课鼓励学生猜想、学生实验,使每一个学生都有事可做,每一种声音都有反馈。顾及了全体学生的参与性。
3.激发学生思考的火花。本节课在实验的设计,方案、器材的选取上都给了学生思考余地。例如实验六,接收溢水杯排出的水有的同学想到用量筒(而不是书上的“用细绳系好的烧杯”),使实验大大简化;且在这个实验上,学生的设计方案多种多样(虽然有些不尽合理),包括实验的结论五花八门,很好的再现了科学家们艰难的真理探索之路。
4.让学生带着问题走进课堂,也带着问题走出课堂。本节课是以教师的设问1.2为问题驱动、引导学生进入课堂,但要到学了本章第三节“物体的沉浮条件”后才能解决。同时“作业”的布置也是下一节课“浮力产生的原因”的引导素材。以“问题”驱动教学,虽有本节课未解决的问题,却未显拖沓而有“启后”之感。不过,本节课对于基础较差的班级来说,实施上有一定的难度,需要长期积累,在设问方面应给予足够的引导和较小的梯度。
原载《中学物理教学参考》2004.7
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