资源简介

9．2　阿基米德原理
1．物理观念：
(1)知道阿基米德原理的内容及其公式。
(2)运用阿基米德原理解决简单的浮力问题。
2．科学思维：
(1)在实验顺序的讨论中，能够评价容易产生误差的实验操作，培养质疑能力。
(2)用具体的实验数据，分析得出物体所受浮力的大小与排开液体所受的重力大小相等。
3．科学探究：
(1)经历科学探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系的过程，培养探究意识，提高科学探究能力。
(2)培养观察、分析、概括能力，能分析、处理数据，对实验得出的结果作出解释。
4．科学态度与责任：
(1)通过阿基米德原理的探究活动，体会科学探究的乐趣。
(2)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。
教学重点：阿基米德原理及其探究过程。
教学难点：正确理解阿基米德原理的内容。
水桶，饮料瓶，弹簧测力计，小石块，溢水杯，空杯，水，食盐，细线等。
一、情境引入
学生实验：在水桶中装满水，让学生把饮料瓶向下慢慢压入水桶中，体会浮力大小的变化，注意观察现象。
讨论：将饮料瓶下按过程中，饮料瓶所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。浮力的大小和排开液体的多少是否存在定量的关系呢？
二、新课教学
探究点一　阿基米德原理
1．猜想与假设
教师点拨，学生猜想：由前面实验我们知道，物体浸入液体的体积越大(即物体排开液体的体积越大)，液体的密度越大，物体所受的浮力越大。也就是说浮力与物体排开液体的重力是有关的，它们之间有什么数量关系呢？
2．制订计划与设计实验
学生讨论：参考教材P106图9－2－2，设计出实验的方案。
教师评价。
3．进行实验与收集证据
学生实验：(1)根据实验方案选取实验器材：弹簧测力计、小石块、溢水杯、空杯、水、食盐、细线等。
(2)各实验小组用体积不同的小石块、水或盐水做实验，将测量得到的数据记录在教材P106“活动”中。
(3)根据实验数据进行推算：小石块受到的浮力F浮＝G－F，小石块排开的水重G排＝G′杯－G杯，比较F浮和G排的大小。
4．分析与论证
学生交流与讨论：把实验结果中物体所受浮力F浮与被物体排开水的重力G排进行比较。
得出结论：浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。用公式表示为：F浮＝G排。
教师讲述：阿基米德早在两千多年前就已发现上述结论，所以它被称为阿基米德原理。实验证明，这个结论对气体同样适用。例如空气对气球的浮力大小就等于被气球排开的空气所受的重力。
探究点二　浮力大小的计算
要利用阿基米德原理计算浮力的大小，则根据重力的公式G＝mg＝ρVg可知，物体排开液体所受的重力G排＝ρ液V排g，即F浮＝G排＝ρ液V排g，已知液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排，即可计算物体在液体中所受浮力的大小。
【例题讲解】在教材P102图9－1－4所示的实验中，如果铁块的体积V＝50 cm3，g取10 N/kg，试问：
(1)把铁块浸没在水中时，它排开水的重力为多少？它受到的浮力多大？
(2)把铁块浸没在密度为1.1×103 kg/m3的盐水中时，它排开盐水的重力为多少？它受到的浮力多大？
解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。
(1)铁块浸没在水中时，它排开的水的体积V排＝V＝50 cm3＝5×10－5 m3。
它排开的水的重力G排＝m水g＝ρ水V排g＝1×103 kg/m3×5×10－5 m3×10 N/kg＝0.5 N，所以铁块受到水的浮力F浮＝G排＝0.5 N。
(2)浸没在盐水中时，被铁块排开的盐水的体积V′排＝V＝5×10－5 m3，排开的盐水的重力G′排＝m盐水g＝ρ盐水V′排g＝1.1×103 kg/m3×5×10－5 m3×10 N/kg＝0.55 N，所以铁块受到盐水的浮力F′浮＝G′排＝0.55 N。
答：(1)铁块浸没在水中时，受到的浮力为0.5 N；(2)铁块浸没在盐水中时，受到的浮力为0.55 N。
学生练习：1.体积是50 m3的氢气球在地面附近受到的浮力是________N。(ρ空气＝1.29 kg/m3，ρ氢气＝0.09 kg/m3，g取10 N/kg)
2．把重为38 N、体积为5×10－4 m3的实心金属球浸没在盛满水的容器内，溢出的水重为________N，金属球所受浮力的大小为________N。(g取10 N/kg)
提醒学生注意浮力是随重力产生的，引导学生阅读教材P108的“信息浏览”，进一步了解浮力相关知识。
三、板书设计
9．2　阿基米德原理
1．阿基米德原理：F浮＝G排。
2．浮力大小的计算：F浮＝ρ液V排g。
1．本节综合运用了以前所学的大量基础知识和基本概念，建立在“密度”“二力平衡”“液体内部压强”等基础上，是力学知识的大综合，所以本节内容很重要，学生学习有较大困难。本节又是本章的核心，对全章内容的顺利展开起着决定性作用。因此教师和学生一起设计好阿基米德的探究实验，在实验过程中探究出物理规律，一方面降低浮力知识点的难度；另一方面增强学生主动学习的动力，从而使学生知识水平得到提高，进一步使学生各方面能力得到全面的发展。
2．在浮力的应用题中，常常有多种解题方法，而学生对各种解题方法的应用条件不明确，会乱用公式，甚至可能无从下手。所以在教学中更应让每个学生明确求解浮力的方法，一般可分为：称重法、阿基米德原理法、平衡法、压力差法，对每一种方法的主要特点或应用该方法需要的已知条件进行归纳。

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