第二节 阿基米德原理
1.经历探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程;
2.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。
3.能表述阿基米德原理并书写其数学表达式。
1.经历科学探究浮力大小的过程,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,发展学生处理信息的能力。
3.经历探究阿基米德原理的实验过程,进一步练习使用弹簧测力计测浮力。
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。
阿基米德原理的实验探究及其应用。
实验探究浮力与排开液体重力的关系,正确理解阿基米德原理的内容。
铝块、铁块、弹簧测力计、石块、陶泥、细线、大烧杯、小烧杯、溢水杯、盐水、水等。
一、情景引入
通过演示鸡蛋浮沉,让学生分析鸡蛋在盐水中和在清水中所受浮力大小不等;回忆称量法测浮力,认识到物体所受浮力的大小发生变化。学生小组讨论浮力大小与哪些因素有关,展开猜想。
二、新课教学
探究点一: 浮力大小与哪些因素有关
【猜想假设】
浮力大小可能跟 有关;
浮力大小可能跟 有关;
浮力大小可能跟 有关;
浮力大小可能跟 有关;
浮力大小可能跟 有关。
【实验验证】
探究浮力的大小跟什么因素有关?
活动1.浮力大小与浸在液体中的体积的关系?
F浮(N) 浸在液体中体积
物体部分浸入液体
物体全部浸入液体
结论:物体所受浮力的大小与排开的液体体积 ( 选填“有关”或“无关”)。
活动2.浮力大小与排开的液体密度的关系?
F浮(N) 液体密度的大小
水
盐水
结论:物体所受浮力的大小与排开的液体密度 ( 选填“有关”或“无关”)。
活动3.浮力大小与物体所在的深度的关系?
F浮(N) 浸没的深度
浸没在液体浅处
浸没在液体深处
结论:在浸没的情况下,物体所受浮力的大小与物体浸没的深度 ( 选填“有关”或“无关”)。
活动4.浮力大小与物体密度的关系?
F浮(N) 物体的密度
同体积同形状铁块
同体积同形状铝块
结论:物体所受浮力的大小与物体的密度 ( 选填“有关”或“无关”)。
活动5.浮力大小与物体形状的关系?
F浮(N) 物体的形状
球形橡皮泥
其他形状橡皮泥
结论:物体所受浮力的大小与物体的形状 ( 选填“有关”或“无关”)。
交流分析:根据实验结论我们知道,物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,它受到的浮力就越大。现在根据阿基米德的故事,如果我们用“物体排开液体的体积”取代“浸没在液体中物体的体积”来陈述这个结论,可以得到:物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,它所受的浮力就越大。
思考问题:浮力的大小和排开液体多少是否存在定量的关系呢?
教师引导学生统一说法,把物体浸入液体的体积称为物体排开液体的体积。液体的密度、排开液体的体积是不是和排开液体的质量有一定的联系呢?(m排=ρ液V排)。排开液体的质量是不是和排开液体所受的重力有一定的联系呢?(m排g=G排)浮力的大小会不会和排开液体所受的重力有一定的关系呢?(步步引导、层层过渡)
由于物体的体积与密度的乘积等于物体的质量,可以进一步推想,浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。
探究点二:浮力的大小
实验探究:探究浮力的大小与排开液体的重力的关系。
1.实验器材:溢水杯、弹簧测力计、石块、烧杯、小桶、水。
思考问题:①如何测出石块排开的水所受的重力呢?②溢水杯中的水应为多少?③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(F浮),浮力(F浮)的大小等于被它排开的液体所受的重力(G排)。用公式表示为F浮=G排。
讲述:上述结论早在两千多年前就已经被发现,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到的重力。
三、板书设计
第2节 阿基米德原理
1.影响浮力大小
影响浮力的因素
阿基米德原理
(1)阿基米德原理: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
(2)用公式表示为F浮=G排=m排g=ρ液gV排
本节课采用探究教学方法,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,有意识地引导学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。
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