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八年级上册第四章第四节《水的浮力》第二课时教案
一、核心概念与跨学科概念
1.核心概念
运动与相互作用：阿基米德原理指出“物体所受浮力等于它排开液体或气体的重力”
科学史与科学方法：通过故事-探究-建模的完整过程，体验“等效替代”的科学思想。
2.跨学科概念
系统与模型（把“物体+液体或气体”视为相互作用系统）
等效替代（用“排开水重”替代“浮力”）
二、教学目标
维度 目标内容
科学观念 复述阿基米德故事；准确表述F浮=G排；知道等效替代含义。
科学思维 能用等效替代思想推导F浮=ρ液gV排；能用实验数据验证G排与F浮差值≤2%。
探究实践 完成“等效替代验证”实验，测V排、G排、F浮三组数据，绘制G排-F浮对应图。
态度责任 认识科学发现源于生活观察；愿意在社区科普“浮力安全”小故事。
教学重难点
重点：F浮=G排的实验得出；等效替代思想的建立。
难点：G排与F浮的同步测量误差控制；等效替代的抽象理解。
四、教学准备
教师：阿基米德故事动画（皇冠→浴缸→Eureka！）、溢水杯、接水桶、弹簧测力计、金属块、铁架台、天平。
学生：任务单、红蓝笔
五、教学过程
1 故事引入 播放动画：皇冠→浴缸→Eureka！→提问：“浴缸水溢出与浮力有何关系？” 帮助学生理解：铝块浸在水中时，它占据了原来由水占据的空间→排开了这个空间中的水
→表述为“铝块排开水的体积”→铝块排开水的体积越大，它受到的浮力就越大。而物体的质量跟体积有关，根据铝块质量与体积的关系推测，铝块浮力大小跟排开水的质量有关，也就是跟排开水所受的重力有关。
设计意图：科学史情境
2 提出假设 板书：F浮与V排关系？与G排关系？学生猜想
设计意图：暴露前概念
3 等效替代实验
任务：a.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出排开水的体积，再计算出排开水所受的重力。→接溢水→称G排→结论：G排=m排g=ρ液gV排
b.用图所示器材，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。→结论：排开水越多，物体受到的浮力越大
c.定量研究水的浮力大小与物体排开水所受的重力的关系。实验中需要直接测量些量？→测量数据：G、F、V排；测量次数：至少3次；③数据处理：F浮、G排。
d.完成如下实验记录表的设计。
e.进行实验，并把实验数据记录在表格中
f.分析实验数据，写出实验结论→物体浸入水中所受的浮力等于物体排开水所受的重力，即F浮=G排
设计意图：等效实证
4 数据建模 各组G排——F浮→发现1:1直线→板书F浮=G排
阿基米德公式：如果把水换成别的液体，仍然可以得出相同的关系。这个关系称为阿基米德原理，它可表述为: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。用公式表示为:F浮=G排=ρ液gV排 （不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。） 浮力只跟ρ液和V排有关
注意：V排不是液体体积，也不一定等于V物
设计意图：数据→定律
5 等效替代解释 用“排开水重”等效替代“浮力”→等效替换是指用与研究对象特征相同的等效对象，替换原来的对象的研究方法。在研究阿基米德原理时，用溢水杯把溢出的水收集起来，再称出溢出的水所受的重力，得到物体所受的浮力等于物体排开水所受的重力。→省去直接测F浮 用手势比“替代”
设计意图：思想升华
6 生活应用 案例：游泳圈充气量→浮力估算；热气球升力计算 口算：1m 空气Δρ→浮力≈12N
设计意图：迁移应用
7 安全责任 新闻：游泳圈充气不足溺亡→讨论：“怎样判断浮力够？” 写1条“浮力安全”提示
设计意图：责任内化
六、板书设计
4.4.2阿基米德原理
故事：皇冠→浴缸→Eureka！
定律：F浮 = G排 = ρ液gV排
等效替代：用“排开水重”替代“浮力”
应用：游泳圈、热气球、浮力安全
七、作业设计
A 基础巩固
作业本对应作业；
家庭实验：用溢水杯测石块浮力并验证F浮=G排。
B 拓展提升
设计“浮力安全提示卡”
八、教学反思
学生G排与F浮差值平均1.8%——数据吻合好，要增加“电子天平”精度。
等效替代思想掌握率90%，但3组仍用F浮直接读——下次加“替代必要性”讨论。
浮力安全提示已贴游泳区，学生留言12条，拟做社区科普展板。(共20张PPT)
4.4 水的浮力
【第四单元 水与人类】
八年级上册
在此基础上，进一步研究，总结出著名的浮力原理
阿基米德原理
铝块浸在水中时，它占据了原来由水占据的空间
排开了这个空间中的水
表述为“铝块排开水的体积”
铝块排开水的体积越大，它受到的浮力就越大。而物体的质量跟体积有关，根据铝块质量与体积的关系推测，铝块浮力大小跟排开水的质量有关，也就是跟排开水所受的重力有关。
探究阿基米德原理
目标
实验探究阿基米德原理，用等效替代法理解阿基米德原理
器材
溢水杯、量筒、烧杯、弹簧测力计、圆柱形物块、铁架台、水
过程
1.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出排开水的体积，再计算出排开水所受的重力。
结论：G排=m排g=ρ液gV排
2.用图所示器材，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。
3.定量研究水的浮力大小与物体排开水所受的重力的关系。实验中需要直接测量些量？
结论：排开水越多，物体受到的浮力越大
①测量数据：G、F、V排
②测量次数：至少3次
③数据处理：F浮、G排
测量值 组别 G/N F/N V排 /cm3 F浮/N G排/N
1
2
3
0.52
0.51
0.25
0.24
0.82
1.2
1.2
1.2
0.95
0.68
0.38
52
24
84
0.82
6.分析实验数据，写出实验结论
物体浸入水中所受的浮力等于物体排开水所受的重力
即F浮=G排
4.完成如下实验记录表的设计。
5.进行实验，并把实验数据记录在表格中
如果把水换成别的液体，仍然可以得出相同的关系。这个关系称为阿基米德原理，它可表述为: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。用公式表示为:
F浮=G排=ρ液gV排
不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
探究阿基米德原理
V排液
=
F浮
ρ液 g
ρ液
=
F浮
g V排液
公式变形
浮力只跟ρ液和V排有关
ρ液
液体的密度
Kg/m3
V排
物体排开液体的体积
m3
注意：
V排不是液体体积，也不一定等于V物
部分浸入 V排完全浸入 V排=V物
（浸没）
阿基米德公式理解
等效替换
等效替换是指用与研究对象特征相同的等效对象，替换原来的对象的研究方法。在研究阿基米德原理时，用溢水杯把溢出的水收集起来，再称出溢出的水所受的重力，得到物体所受的浮力等于物体排开水所受的重力。
在水中划出任意形状的一部分水，边长为d的正方体水块。
这块正方体水块静止在水中，其所受的浮力等于它自身所受的重力。
若将同样大小的正方体物块浸没在水中这个位置时，物体浸入水中，它占据了原来由水占据的空间，相当于用该物块替换了原来的正方体水块、也就是物块排开了这块正方体水块，即：物体所受浮力等于排开的这块水所受的重力。
游泳圈充气量 30-100升 ，估算在水中的浮力？
中型热气球的体积一般2,000 到 3,000 立方米，估算在空气中的浮力？
空气密度：1.2——1.3Kg/m3
在一只很薄的塑料袋中装满水，使袋中的空气全部排出，用细线把袋口扎紧，挂在弹簧测力计上。然后将塑料袋缓慢浸没水中，观察弹簧测力计的示数将如何变化。用阿基米德原理解释这一实验现象。
例题：在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积为0.7m3的竹筏，放入河水中时有1/5体积浸入水中
（1）此时竹筏受到的浮力有多大？
（2）要使水对竹筏产生4500N的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？
运用阿基米德原理
进行计算时，体积的单
位必须用立方米（m），
密度的单位必须用千克
（公元前287～公元前212年）是希腊的哲学家、科学家。他在数学上有着极为光辉灿烂的成就，尤其在几何学方面；在科学上的贡献主要有两项，一是关于平衡问题的研究，提出杠杆平衡条件，二是关于浮力问题的研究，提出浮力原理；在机械工程方面，发明了一种螺旋提水器，运用杠杆原理制造出投石机用作武器。
当罗马军队攻入阿基米德居住的叙拉古城，一个士兵闲入阿基未德的居室时，阿基米德正在沙堆上专心研究一个几何问题由于他过于专注
阿基米德
练习与应用
3、将重6N的物体浸没在水中，它排开的水重5N，则物体在水中受到的浮力是多少牛？
4、测得苹果浸人水中的体积为1.2×10-4m3，求苹果受到的浮力大小（g取10N/kg)
1.小聪同学“探究影响浮力大小因素”的实验过程中呈现的几个实验状态(容器中为同种液体)：
(1)分析1、2图可得出的结论是 。
(2)比较2、3、4图可得到结论 。
(3)图中4、5、6三个实验是为探究 。
练习与应用
练习与应用
2．绳子的下端系着一个铁块，当铁块浸没在水中后剪断绳子，铁块下沉的过程中它受到的浮力将（ ）
A．逐渐变大 B．逐渐变小
C．保持不变 D．变为零
C
3.小玲将一块矿石挂在弹簧测力计下，然后又将此矿石浸没在水中，测力计两次示数分别如图甲、乙所示。
(1)矿石受到浮力的大小多大？
(2)若将此矿石浸没在密度为1.8×103 kg/m3的液体中，矿石受到浮力多大？弹簧测力计的示数多大？
练习与应用
【解析】由图可知：物体的重力 G =8.8 N
在水中浸没时弹簧测力计示数为7.2 N
则：F浮＝G－F= 8.8 N－7.2 N = 1.6 N
若 r液 = 1.8×103 kg/m3，即 r水的1.8倍，
F浮′＝ 1.8 F浮＝1.8×1.6 N=2.88 N
弹簧测力计示数：
F ′＝G－F浮′
=8.8 N－ 2.88 N
=5.92 N
甲 乙

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