资源简介

3 科学探究：浮力的大小
素养目标
1．物理观念：
(1)知道浮力的大小与哪些因素有关。
(2)知道阿基米德原理的内容及其表达式。
(3)运用阿基米德原理解决简单的浮力问题。
2．科学思维：
(1)采用控制变量法来进行探究浮力的大小与哪些因素有关的实验，得出相关规律。
(2)在实验顺序的讨论中，能够批判容易产生误差的实验操作，培养质疑创新的能力。
(3)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跟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)培养学生的观察、分析、概括能力，提升处理信息的能力。
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。
教学重点和难点
教学重点：通过实验探究知道影响浮力大小的因素。
教学难点：浮力的大小与哪些因素有关；浮力产生的原因。
教学过程
情景导入
我们学习物质的密度时说过一个故事：两千多年以前，古希腊学者阿基米德为了鉴定王冠是否是用纯金制成的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在流体中的体积，不就是物体排开流体的体积吗？随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题。这次洗澡的偶然实验，总结出了著名的阿基米德原理。原理的内容是什么呢？今天我们大家一起来学习。
教学活动
一、浮力大小与什么因素有关 　　
浸在液体中的物体受到浮力的大小与什么因素有关呢 你有什么猜想？
学生甲：船运载货物的多少与船的大小有关，我猜想浮力可能与物体的体积有关。
学生乙：木头能漂在水面上，铁块会沉入水底，所以我猜想浮力和物体的密度有关。
学生丙：浮力是液体中产生的，不同深处，液体压强不同，浮力也可能不同……
学生丁：液体对物体产生浮力，浮力的大小可能与液体的密度有关。
阅读教材P62，做“实验探究：探究浮力大小与哪些因素有关”。如图10-3-3所示。
1.引导猜想：你认为浮力的大小与什么有关系？ 　　
根据上面学生的分析、讨论，可得出猜想：
猜想1：浮力可能与液体的密度有关。
猜想2：浮力可能与物体的密度有关。
猜想3：浮力可能与物体浸在液体中的深度有关。
猜想4：浮力可能与物体浸在液体中的体积有关。
2. 进行实验：强调控制变量法。
　 在研究一个物理量与另一个物理量的关系时，我们常常运用“控制变量法”，也就是说我们现在要研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系，那么我们必须控制其他的实验条件相同，我们用同一个物体浸入同一种液体中，那么我们就可以研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系了。
验证猜想1：浮力可能与液体的密度有关。取相同的物块，浸入清水和浓盐水中相同的深度。如下图所示。
得出结论：浮力的大小跟液体的密度有关。
验证猜想2：浮力可能与物体的密度有关。取相同体积的不同物块，浸入相同深度的清水中。如下图所示。
得出结论：浮力的大小跟物体的密度无关。
验证猜想3：浮力可能与物体浸没在液体中的深度有关。取相同物块，浸没在不同深度的清水中。如下图所示。
得出结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的深度无关。
验证猜想4：浮力可能与物体浸在液体中的体积有关。取相同的物块，分别浸入清水中不同的体积。如下图所示。
得出结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。
3.在探究结束后，总结出以上各个猜想的正误，引导学生自己得出浮力与哪些因素有关。对照教材上的相关部分，看看自己写的和书上的表述哪个更好。
学生自己总结出“浮力的大小与浸入液体的体积和液体的密度有关”。
教师总结：
实验结果表明：浸在液体中的物体受到的浮力大小，跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关；浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
4.启发学生明白“浸入液体的体积”就是“排开液体的体积”，“浸入液体的密度”就是“排开液体的密度”，那么我们可以猜想一下浮力的大小是否与排开液体的重力有关。
学生分析、讨论作答。
二、阿基米德原理
由上面的实验探究，进一步分析。
学生甲：物体浸在液体中的体积，就是物体排开液体的体积。
学生乙：质量等于密度乘体积。
学生丙：可见，上面的结论也可表述为：物体所受浮力的大小与它排开液体质量有关。
阅读教材P73，做“演示实验：浮力大小与排开液体重力的关系”。如图10-3-6。
1．实验器材：溢水杯、弹簧测力计、石块、烧杯、小桶、水。
思考问题：如何测出石块排开的水所受的重力呢？
（1）溢水杯中的水应为多少？
（2）先测空桶的重力呢，还是先测桶和排开水的总重力呢？
2．实验步骤：
(1)如图所示，测出石块所受的重力G和小桶所受的重力G桶。
(2)将溢水杯中注满水，把石块浸入溢水杯中，让排出的水全部流入小桶中，读出此时弹簧测力计的示数F，同时用小桶收集物体排开的水。
(3)用弹簧测力计测出小桶和水的总重力G桶，则排开水的重力G排＝G总－G桶。
(4)根据F浮＝G－F弹，算出浮力，与G排比较大小。
3．实验数据记录表格：
石块重G/N 小桶重G桶/N 石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F/N 小桶和水总重G总/N 浮力的大小F浮/N 排开水所受重力G排/N
4.分析与讨论：
通过比较F浮和G排得出结论。
结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。这就是著名的阿基米德原理。用公式表示为F浮＝G排。
讲述：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到的重力。
三、阿基米德原理的应用
阅读教材P74，讨论交流：死海之谜。如图10-3-8所示。
在死海，海水的密度很高。人们可以轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！你知道这是什么道理吗？提出你的解释。和同学交流。
气体和液体都是流体，因此物体在气体中也受到浮力。
无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于排开的水所受的重力。
氢气球脱手后会上升，是因为受到空气对它的浮力，因此阿基米德原理也适用于气体。
举出在生活中物体受到浮力的例子。
学生举例：轮船受到浮力；热气球、飞艇受到浮力；水里的鱼受到浮力。
四、浮力计算
浮力计算的方法：
（1）实验室测量浮力的方法可以计算浮力（称重法） 。
（2）浮力产生的原因可以计算浮力（压力差法）。
（3）阿基米德原理可以计算浮力（公式法）。
例子：书上的例题“橡皮泥捏成的小船”。
（1）F浮＝F1－F2。
（2）F浮＝F下－F上。
（3）F浮＝G排。
板书设计
3 科学探究：浮力的大小
教学反思
本节我采用探究教学方法，使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程，从而更深刻地理解这一原理的内涵，同时有利于学生对科学本质的认识。学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去验证这一假设。在教学的各个环节中，有意识地促进学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。

展开更多......

收起↑