一、教學目標
(一)知識與技能
1.能複述阿基米德原理並書寫出其數學表達式。
2.能利用公式F浮=G排和F浮=ρ液gV排計算簡單的浮力問題。
(二)過程與方法
1.經歷探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關係的實驗過程,做到會操作、會記錄、會分析、會論證。
2.通過實驗過程,初步進行信息的收集和處理,嘗試從物理實驗中歸納科學規律,解釋簡單物理現象,進行簡單的計算。
(三)情感態度和價值觀
1.保持對物理和生活的興趣,增強對物理學的親近感,樂於探究科學奧秘。
2.通過參與實驗活動,體驗科學探究的樂趣,學習科學研究的方法,培養實踐能力以及創新意識。
二、教學過程
(一)引入新課
我們已經認識了浮力,並且得到了兩種計算浮力的方法,它們分別是(師生共同回憶,教師板書,同時用NB物理實驗進行操作演示):
1.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;
2.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:這兩種方法都有其局限性,第一種不適用於質量過大的物體,第二種不適用於形狀不規則的物體。
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2000年前由古希臘學者阿基米德發現的,所以稱之為阿基米德原理。(板書:阿基米德原理)。
(二)新課教學
講述阿基米德的故事。
體驗一:體驗阿基米德的靈感
讓學生將空易拉罐慢慢按入水中,學生在實驗時觀察易拉罐浸入水的多少與排開水的多少的關係,同時感受浮力的大小。
易拉罐浸入水中的體積越大,排開水的體積就越大,所受的浮力越大。即:物體浸入水中的體積=物體排開水的體積。
教師引導:因為物體浸在液體中的體積就等於物體排開液體的體積,所以我們就把決定浮力的兩個因素就改成:物體排開液體的體積和液體的密度。
請思考:物體排開液體的體積和液體的密度,跟液體的質量有什麼關係?跟液體的重力有什麼關係?進一步思考浮力和物體排開的液體的重力可能是什麼關係呢?
學生回答:物體排開液體的體積和液體的密度的乘積就是物體排開液體的質量。物體排開液體的重力跟物體所受的浮力相等。
(三)探究實驗
浮力的大小跟物體排開液體所受重力的關係。
引導學生思考設計實驗方案需要解決的兩方面的問題:
1.怎樣測浮力?
2.怎樣收集排開的液體?
3.怎樣測量被物體排開的液體的重力?
學生思考討論並回答:可以用「稱重法」測量浮力;要收集被物體排開的液體;測量被物體排開的液體的重力,方法是讓排開的液體流進小桶,用彈簧測力計測出小桶和液體的總重力,減去空桶的重力就是排開液體的重力。
通過NB物理實驗引導學生總結步驟實驗:
①用彈簧測力計測出空小桶的重力G桶;
②用彈簧測力計測出小石塊的重力G物;
③將石塊體浸沒在盛滿水的溢水杯中,記下彈簧測力計的示數F拉;
④用彈簧測力計測出盛水小桶的總重力G桶+水;
⑤計算出小石塊受到水的浮力F浮和排出水的重力G排。實驗數據記錄在表格中。
學生分組實驗。(注意溢水杯要裝滿水,實驗要多次測量)
師生分析數據,總結歸納出阿基米德原理:
(1)內容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等於它排開的液體所受的重力。
(2)表達式:F浮=G排
(3)導出式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
(四)理解阿基米德原理
1.強調統一單位。
2.通過F浮=ρ液gV排可以看出,物體受到的浮力與哪些因素有關?
只與液體的密度和物體排開液體的體積有關,與物體的重力、密度、體積、形狀等無關,與容器中液體的重力等無關。
3.討論V排和V物的大小關係:
①物體全部浸沒於液體中時V排=V物
②物體部分浸入於液體中時V排<V物
4.G排是指被物體排開的液體所受的重力,它不是物體的重力,也不是物體浸入的液體的重力。
(五)例題講解
略
四、教學反思
本節課的難點是如何讓學生提出浮力大小與排開液體的多少有關的猜測,並進一步提出浮力大小等於排開液體的重力的猜想。浮力的測量第一節課中已經學過,通過NB物理實驗演示,快速回憶前面知識,進一步鞏固測量浮力的各種方法,但是物體排開的液體所受的重力又是學生思考的一個難點,為了突破這個難點就設計了一個體驗:把礦泉水瓶慢慢浸入水中,感受浮力變大的同時水會上升或者溢出,自己設計測量物體排開的液體所受的方法,這個環節是開放的,學生的思維也得到了發散,接著提出猜想,層層引導,讓學生感受猜想、設計方案、實驗驗證、分析歸納等研究物理問題的方法,讓學生體驗阿基米德原理知識的發生、發展過程,提供學生活動空間、思維空間、表現空間,進行合作學習,提高學生的科學素養、培養學生科學精神;藉助於信息技術,使用NB物理實驗,引導學生一起直觀的探究實驗方案,達成共識,演示基本操作後學生分組進行實驗,提高實驗效率;最後是阿基米德原理的應用採用的課本例題,解決例題的時候只是和學習分析思路,讓孩子養成思考問題的習慣而不是只是追求一個得數,並讓學生板演做題步驟。整個過程採用實驗探究的方式,強化學生建立阿基米德原理的認識過程。