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《4.4 水的浮力（2）——阿基米德原理》教学设计
课程名称 4.4 水的浮力（2）——阿基米德原理 课程类型 新授课
教学目标 1.科学观念：通过实验探究理解阿基米德原理——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（F浮=G排液=ρ液gV排液）；理解浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体本身的体积、密度、形状、浸没时在液体中的深度等无关，也与物体是否在液体中运动、液体的多少等因素无关；知道阿基米德原理也适用于气体；理解浮力产生的原因（液体对物体上、下表面的压力差）。 2.科学思维：通过用溢水杯收集溢出的水来“等效替换”排开的水，理解等效替代法的研究方法；通过辨析 V排液 与 V物 的关系（完全浸没时 V排液=V物，部分浸入时 V排液教学重难点 （一）教学重点： 1.阿基米德原理的实验探究与内容表述。 2.公式 F浮=G排液=ρ液gV排液 的理解与运用。 （二）教学难点： 理解“浮力等于排开液体所受重力”中 G排液 的含义（不是物体的重力）；辨析浮力与 V排液、ρ液 的关系及“无关因素”；理解浮力产生的原因（压力差）。
教学过程 【环节一】情景导入 回顾上节课的结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积、液体的密度有关。提出问题：浮力的大小与这些因素之间存在怎样的定量关系？能否用一个统一的公式来表达？由此导入阿基米德原理的探究。 【环节二】新知探究 一、探究浮力大小与排开水所受重力的关系 （1）核心知识点： 实验目标：用实验探究阿基米德原理，用等效替换的方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，水。 实验过程：①在溢水杯中盛满水，将小烧杯放在溢水杯的出水口下；②将圆柱形物块用细线拴住悬挂在弹簧测力计下，测出物块的重力 G；③将物块浸没在溢水杯的水中，读出弹簧测力计的示数 F；④将溢水杯溢出的水注入量筒内，测出它排开的水的体积（等效替代法）；⑤换用不同质量的物块，重复以上实验步骤再做一次，将数据填入实验数据记录表（物块重力 G、浸入后示数 F、排开水的体积 V排、物块受到的浮力 F浮=G-F、排开的水受到的重力 G排水）。 实验结论：浸在水中的物体所受的浮力大小等于物体排开水所受的重力。进一步提问：更换不同的液体，能否得出相同的结论？——推广得到：浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重力。 （2）学生活动：分组完成实验，计算每一组数据的 F浮 与 G排水 并比较，交流数据与结论；讨论“换不同液体结论是否仍成立”。 （3）教师指导：强调溢水杯必须“盛满”，否则溢出的水不等于排开的水；引导学生用“等效替代法”理解收集溢出水的方法意义。 二、阿基米德原理 （1）核心知识点： 阿基米德原理：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。 公式：F浮=G排液=ρ液gV排液。式中 G排液 指物体排开液体的重力，ρ液 指液体的密度，V排液 指排开液体的体积。注意：V排液 和 V物 不一定相等，当物体完全浸没时 V排液=V物，当物体部分浸入时 V排液F向下，压力差即为浮力（F浮=F向上-F向下）。 实践活动：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，挂在弹簧测力计下，然后将塑料袋缓慢浸没在水中，观察弹簧测力计的示数如何变化，并用阿基米德原理解释。解释：弹簧测力计的示数减小，当塑料袋浸没在水中时，其示数为 0。由阿基米德原理可知，塑料袋受到的浮力与它排开水所受的重力相等，当塑料袋慢慢浸入水中时，它排开水的体积变大，排开水的重力变大，所受水的浮力变大，又 F浮=G-F，则 F=G-F浮，即弹簧测力计的示数 F 变小；当 V浸=V排=V物 时，F=0N。 （2）学生活动：完成塑料袋实验并解释；画正方体受力示意图理解压力差产生浮力；完成“小试牛刀”（洗手盆底部塞着橡胶水堵头受到水的压力不受浮力；容器底部和侧壁的木塞 a、b，只有 a 塞受到的浮力为零）。 （3）教师指导：用上下表面压强（深度）差解释浮力的来源，回应第 1 课时“桥墩不受浮力”的原因。 【环节三】科学阅读与课堂小结 科学阅读（阿基米德）：阿基米德（Archimedes，公元前 287～公元前 212），古希腊哲学家、科学家，在数学（尤其几何学）上有极为光辉的成就。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。当罗马军队攻入叙拉古城时，一个士兵闯入阿基米德的居室，正在沙堆上专心研究几何问题的他只叫了一声“不要踩坏了我的圆”，便被士兵刺死。 课堂小结：引导学生回顾——阿基米德原理的内容和公式是什么？哪些因素影响浮力大小、哪些无关？浮力产生的原因是什么？学生梳理知识框架，教师总结强调“决定浮力的只有 ρ液 和 V排液”。 【环节四】作业设计 1.完成课件“小试牛刀”中的习题（水堵头与木塞的浮力判断、验证阿基米德原理实验的读数计算、三个物块浮力大小的比较、跳水入水浮力变化）。 2.用阿基米德原理解释：同一块冰分别放在淡水和浓盐水中，融化前排开水的体积为什么不同？写出分析过程。
板书设计 4.4 水的浮力（2）——阿基米德原理 一、探究：F浮 与 G排水 的关系（溢水杯＋弹簧测力计） 结论：F浮＝G排水（换液体同样成立） 二、阿基米德原理：F浮＝G排液＝ρ液gV排液 决定因素：ρ液、V排液（浸没时 V排=V物，部分浸入 V排教学反思 1. 效果评估： （1）知识掌握：大部分学生能准确表述阿基米德原理并运用 F浮=ρ液gV排液 进行判断；但部分学生在 V排液 与 V物 的区分上仍有失误，个别学生把 G排液 误解为物体的重力。 （2）实验操作：分组实验中多数小组数据能较好地验证“F浮=G排水”；个别小组溢水杯未装满或读数过早，造成误差，正好用于误差分析教学。 （3）思维培养：等效替代法通过溢水杯实验得到具体体验；塑料袋浸入实验的分析训练了学生用原理进行推理表达的能力；浮力产生原因的压力差分析深化了对浮力本质的理解。 （4）态度责任：阿基米德“不要踩坏了我的圆”的故事深深触动了学生，科学献身精神的教育效果良好。 2. 改进方向： （1）可增加“物块部分浸入”的测量，验证 V排21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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