资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 八年级 学期 春季
课题 第2节　阿基米德原理
教学背景
1．教学内容分析 阿基米德原理是初中物理的一个重要规律，是力学知识的延伸拓展，是重要的教学内容，其对日常生活、生产实践、科学研究有广泛意义。上节课浮力的大小跟哪些因素有关的实验已经使学生明白了物体在液体中所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积、液体的密度的定性关系。本节完成的定量关系探究是对上一节探究结果的进一步完善和深化，是本章教学内容的核心。学好这部分内容有利于深入理解影响浮力大小的因素等知识。本节由“阿基米德灵感的启示”和“浮力的大小”两部分内容构成，教学的重点是让学生经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，概括、归纳出阿基米德原理。 2．学情分析 由于这部分内容涉及的计算公式比较多，内容又有一定的难度，学生学起来会有望而生畏的感觉。因此，教学过程中可以通过历史故事引入、逻辑推理、实验探究等方法，使学生理解并掌握阿基米德原理以及相关应用，努力使这一部分教学不枯燥，争取调动全体学生学习兴趣。 八下学生已经经历过多次探究实验，初步了解了探究的一些方法和步骤，但是在设计实验方面仍存在考虑不周全、设计不合理的可能，实验操作方面可能会不够规范，所以需要教师的引导和提示。分小组进行探究实验，既能够锻炼学生的协作、沟通能力，又提供了相互学习、取长补短的机会。
教学目标
物理观念 1．能表述阿基米德原理，并能正确书写其数学表达式。 2．能够运用公式F浮＝G排及其推导式F浮＝ρ液V排g解决简单的浮力问题。 科学思维 1．通过观察物体排开液体的现象，能理解物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积。 2．能从影响浮力大小的因素出发分析推理出浮力大小与物体排开液体所受的重力有关；能够通过实验数据概括出浮力大小与物体排开液体所受重力之间的定量关系。 3．能理清物理量之间的关系，会记录实验数据，并运用表格处理和分析实验数据，得出科学结论。 科学探究 1．经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，学会设计实验，并做到会操作、会记录、会分析、会论证。 2．在小组实验中，学生分工合作（如操作仪器、记录数据、分析结果），通过讨论解决实验中的问题，分享实验成果，培养团队协作和科学表达能力。 科学态度与责任 1．通过学习阿基米德原理，学生将更加深入地理解浮力现象，并意识到物理知识在解决实际问题中的重要性。 2．在实验过程中，学生需尊重实验数据，客观分析误差来源，不篡改数据，培养严谨、求实的科学态度，理解科学探究的本质是尊重事实、追求真理。
教学内容
教学重点 1．探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系。 2．阿基米德原理的内容及其数学表达式。 教学难点 阿基米德原理的应用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 1．复习回忆： ①测量浮力的方法？ ②影响浮力大小的因素？ 2．继续提出问题，引发学生思考： ①浮力大小与这两个因素有什么定量关系呢？ ②如何测量“物体浸在液体中的体积”呢？ 3．回看历史：两千多年以前，古希腊学者阿基米德也思考过这两个问题，我们一起来看看他的故事，或许会给我们带来启示。 学生回答： ①称重法 F浮＝G－F ②液体的密度和物体浸在液体中的体积。 学生短暂思考，不用作答。 复习旧知，自然过渡。 用问题吸引学生，引导关注课堂。 故事引入，激发兴趣。
新知探究 一、阿基米德灵感的启示 1．据说两千多年以前，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：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？由此他解决了王冠的鉴定问题。 阿基米德的任务？ ↓ 阿基米德的思路？ ↓ 阿基米德的困惑？ ↓ 阿基米德的灵感？ 结合“把易拉罐压入装满水的烧杯中”的现象与体验，不难发现，浸入液体中的物体排开了本来处于这一位置的液体，所以V排＝V浸。 2．阿基米德鉴定王冠故事的启示？ 用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”来陈述上一节课的结论。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大，而排开液体的体积与液体密度的乘积就是排开液体的质量。因此浮力的大小就跟这两个物理量的乘积——即物体排开液体的质量有关系。又因为物体排开液体所受重力跟物体排开液体的质量成正比。进一步推想：物体在液体中所受的浮力跟它排开液体所受的重力直接相关。 二、浮力的大小 【提出问题】物体所受的浮力与物体排开液体所受的重力之间有什么定量关系呢？ 为了探究物体所受的浮力与物体排开液体所受的重力之间的定量关系，就要用实验先测出这两个量的大小，然后分析它们的关系。 【制定计划（设计实验）】 今天课堂上给同学们提供的实验器材是：弹簧测力计、溢水杯、小桶、水、物块。 问题1：怎样测量物体受到的浮力？ 问题2：怎样测量物体排开的液体所受的重力？ 在实验过程中我们还要思考一些细节。 问题3：溢水杯中的水装多少合适？ 问题4：要减小实验误差，对于空桶所受的重力、桶和排开水所受的总重力、物体浸在水中时的拉力、物体所受的重力，测量这4个力的先后顺序是什么？ 教师点评并总结：①溢水杯中的水要装满，水面到达溢水口处。 ②把小桶内的水倒出，不可避免桶壁会残留水；从溢水杯中取出物体不可避免物体表面会残留水。所以合理的操作顺序应该是甲、乙、丙、丁。 【收集证据（进行实验）】 提示：①把被测物体浸入溢水杯中时，物体不接触溢水杯杯底； ②要进行多次实验，避免实验结论的偶然性。 在这个过程中，学生们可以展现一些个性化的做法：有的小组让物体先部分浸入水中，再全部浸入水中；有的小组不断地更换物体，可能是橡皮擦、小石头、金属块…… 【分析论证（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。物体受到的浮力F浮＝G物－F拉；物体排开的水所受的重力G排＝G总－G桶。 运用比较的方法，得出结论F浮＝G排。 多小组共同确认：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力。这个结论叫作阿基米德原理。用公式表示为：F浮＝G排，从而证明同学们前面的猜想是正确的。 【交流讨论】 问题1：为了使此实验结论更具普遍性，我们可以有哪些变化？ 问题2：在实验中有哪些细节问题没注意，导致了同学们的实验数据偏差？ 【讲解与拓展】 对阿基米德原理的说明： ①阿基米德原理的表达式：F浮＝G排。 ②由G排＝m排g可得F浮＝G排＝m排g 由m排＝ρ液V排可得F浮＝ρ液V排g 推导式可分别求液体密度、排开液体的体积。 ③展开式F浮＝ρ液gV排，进一步从理论上证明了浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，与物体的形状、密度、浸没深度等无关。展开式中各物理量的意义及单位。 ④实验证明，阿基米德原理也适用于气体。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。 人在空气中受到的浮力 F浮＝G排气＝ρ气V排气g ＝1.29 kg/m3×10 N/kg ×0.05 m3＝0.645 N 三、F浮＝G排的理论推导 根据上一节所学的“浮力产生的原因”，通过进一步分析，也可以得出以上结论。 提示：假设有一实心正方体浸没在水中，则：F浮＝F向上－F向下。 学生阅读课本故事，思考并回答。 任务：鉴定王冠是不是纯金的，但是不允许破坏王冠。 思路：相同质量的金子的体积相同，将王冠的体积与同质量的金子的体积对比，即可鉴定出真伪。 困惑：如何测出不规则王冠的体积？ 灵感：看到浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？ 学生跟随老师的思路，接受并理解浮力的大小跟物体排开液体所受的重力密切相关。 学生猜想： F浮＝G排？ 回答问题1：用“称重法”可以测量浮力的大小。 问题2：用小桶收集溢出来的水，再用弹簧测力计测出水和小桶所受的总重力，减去空桶所受的重力。 学生讨论后汇报想法。 若溢水杯没有装满水，会导致排入小桶内的水所受的重力小于物体排开的水所受的重力。 经过交流，大部分同学可以确定合理的研究方案。 分组实验：在实验过程中，一组4人，学生们有的提弹簧秤，有的读数，有的记录，同学们对出现的问题时有讨论与争辩。通过争论，交流，取长补短，集思广益，使实验过程更加合理。 学生回答 问题1：更换物体或液体进行多次测量。 问题2：比如有的同学用弹簧秤提着物体浸入水中时上下晃动，V排不固定，造成溢出水的体积与物体体积不等；或者没有待水不再溢出就测了小桶和排开水所受的总重力…… 让学生自己动手计算该浮力大小，熟练公式的运用。 学生讨论完成推导过程： F浮＝F向上－F向下 ＝p向上S－p向下S ＝ρ液gh2S－ρ液gh1S＝ρ液gSΔh＝ρ液gV排＝m排g＝G排 帮助学生理清故事脉络，引导学生通过故事链进行探究，培养学生的自学能力。 加深印象，强化理解。 通过阿基米德的故事，引导学生建立物体浸在液体中所受的浮力与排开液体所受的重力之间存在关联的思想，为接下来的探究实验作铺垫。 把“探究定量关系”分解两个单独的测量问题，突破本节课的教学难点。 学生在老师的引导下提前关注到实验细节，考虑实验误差等问题，提高实验的成功率。 培养学生小组合作意识与实验探究能力。 通过交流讨论环节，引导学生进一步地集思广益，使实验过程更加合理，细节更加完善。 通过讲解与拓展分析，进一步加深理解，同时培养学生将新旧知识相联系的能力，促进知识的整合与应用。 通过计算能够解释为什么在空气中，人几乎感受不到受到的浮力大小。 让学生知道阿基米德原理不仅是实验发现，更是有理论作为支撑。进一步加强学生对前后知识的关联能力，同时培养了严谨的科学态度与探究精神。
例题精讲 课本例题思路讲解： 1．认真读题，理解题目信息： 首先，需要明确塑料块所受的重力、密度，以及在水和盐水中的状态。注意到塑料块在水中的状态是浸没，而在盐水中是漂浮。（最好在草稿纸上画出情境图） 2．第一问，可以从需要求解的问题入手，逆向推理。求塑料块浸没在水中时受到的浮力，根据阿基米德原理的公式F浮=ρ液 V排g分析，ρ液、g已知，需要先求出的物理量是V排 ，而V排就等于V塑 ，所以最先根据塑料块所受的重力和密度求出其体积。顺着推理过程可计算出塑料块在水中的浮力。 3．第二问，根据已知的情景和所学的结论展开分析。塑料块在盐水中的状态是漂浮，塑料块所受的重力等于浮力，也就等于排开的盐水所受的重力，可求出排开的盐水质量。再确定排开盐水的体积：浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，最后根据密度公式解出盐水的密度。 学生阅读题目之后，通过画情景图引导分析，然后在作业本上尝试解答。 对照课本上的参考答案检查自己的解答。提醒注意公式的书写、单位换算、必要的文字说明等细节问题。 通过例题分析使学生进一步加深对阿基米德原理的理解，培养学生的应用知识解决实际问题的能力。
课堂小结 学生从知识和方法等方面进行本节课的总结。 培养学生总结归纳的能力。
板书设计
10.2　阿基米德原理 一、阿基米德的灵感：V排＝V浸 二、探究F浮与G排的关系 实验方案：1．用称重法测浮力；2．用小桶盛溢出的水，测其所受的重力。 实验结论：F浮＝G排 三、阿基米德原理 1．内容：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。 2．公式：F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排 3．适用范围：液体和气体
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