1.3 水的浮力
——《阿基米德原理》导学案
【学习目标】
会用称重法测浮力。
能较完整地制定出实验计划，并通过探究实验得出阿基米德原理。
能较熟练地应用阿基米德原理解决有关浮力计算题。
【学习重点和难点】
重点：通过实验探究得出阿基米德原理。
难点：如何将物体受到的浮力大小跟它排开水的多少建立联系，如何进行实验设计和实验操作。
【导学过程】
一、让我们来完成两个小活动吧！
二、实验探究
1、完成以下体验活动，并提出猜想：
猜想：_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________。
2、提出问题：
探究问题：__________________________________________________________？
3、自主设计实验：
（1）请小组内讨论下面两个问题
①浮力大小如何测？
②怎样使收集的水恰为排开的水？
（2）制定实验方案：
①选择实验仪器：_________________________________________________
________________________________________________。
②实验步骤：
4、实验过程
（1）动手做实验：
同学们！三个臭皮匠顶个诸葛亮，现在是发挥你们集体智慧的时候了！请你将实验测得的数据填入课本的表格中。
完成实验后，请你对测得的数据进行分析，相互之间进行讨论交流，看看从中你能得到什么。
（2）得出结论：
现在是你登台亮相的时候了，请你来展示一下你们的成果吧！当然，你也有权利针对其他组的结论发表不同意见。机会难得哦！
请试着归纳出阿基米德原理：_____________________________________________
_______________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
让我们小试一下牛刀：
例1：将体积为100厘米3的铝块放入水中，当铝块沉入水底时所受浮力多大？
练习：某金属块在空气中重26.46牛顿。当金属块完全没入水中时，称得其重16.66牛顿。求：
（1）金属块受到的浮力； （2）金属块的体积；
比武场：
练习题1：
（2010山东莱芜）在探究有关浮力的实验中：
（1）如图所示，小明做了这样一个小实验：在水桶中装多半桶水，用手
把空的饮料罐按入水中，体会饮料罐所受浮力及其变化，同时观察
水面高度的变化。依据这个小实验，对“浮力的大小与什么因素有
关?”这一问题，你做出的猜想是__________________________。
（2）为验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是________________。
（3）右图是验证阿基米德原理的一个实验过程图，
通过图中_____________两个步骤测出了浮力
（选填代号即可）。
（4）如图步骤C所示，悬吊的物体缓慢浸没于盛满
水的大烧杯水中，则从大烧杯溢出并流入小烧
杯中的水和此物体的关系是（ ）
A．两者体积和质量都不相等
B．两者体积相等，小烧杯中水的质量较大
C．两者体积相等，小烧杯中水的质量较小
D．两者质量相等，小烧杯中的水体积较大
（5）若步骤B、C、E中弹簧秤的示数分别为8牛、3牛、4牛，则步骤D弹簧秤的示数为________________，悬吊的物体的密度为__________________________。
练习题2：
2009年10月3日得“1818黄金眼”栏目报道：“今年中
秋节，放飞孔明灯为家人或朋友祈福的现象，在杭州渐
成时尚。可在群山环绕、高楼林立的西子湖畔，孔明灯
却成了新的隐患。记者在断桥边，遇到了不少准备放飞
孔明灯的市民。他们手中的孔明灯制作工艺十分粗糙：
薄纸卷成的灯罩，灯的底座由细细的铁丝交叉而成，底
座中央插着一小块固体酒精。一个大学生模样的年轻人
告诉记者，只要点燃酒精，等灯膨胀后，即可将灯放飞
于空中。”
小欢同学也买了一只孔明灯放飞，该灯的产品规格为：
【包装重量】50克/只（包含固体燃块）；
【灯大小】80厘米长×40厘米宽×50厘米高（按长方体计算）；
请你回答有关孔明灯的问题（已知当时空气的密度为1.29千克/米3；g取10牛/千克；计算结果保留两位小数）：
该孔明灯完全张开匀速上升过程中（假设燃块的质量不变），灯受到空气对它向上的浮力多大？
该孔明灯完全张开匀速上升过程中（假设燃块的质量不变），灯内热空气的密度是多大？
有关部门严禁孔明灯放飞，你认为放飞孔明灯有什么隐患（举一例）？
五、学讲体会
请谈谈你学了这堂课的收获。
请说说你在学习了这堂课后还存在什么疑惑的地方。
六、作业：
1、课后思考讨论，并设计实验方案：
物体浸入水中越深，受到的浮力是否越大？
（2）漂在液面上的物体受到的浮力能用阿基米德原理来解决吗？
2、完成《作业本》和《优化与提高》上的相关练习。
1.3 水的浮力
——《阿基米德原理》教学设计
一、教材分析
1.内容特点：阿基米德原理是初中科学力学部分的重点和难点，也是中考重点考查的内容，主要内容包括：通过探究活动获得阿基米德原理，并能应用阿基米德原理及公式进行有关浮力计算。
2.教学目标：
（1）知识与技能：能通过探究活动得出阿基米德原理，并能进行有关的浮力计算。
（2）过程与方法：通过猜想、设计、实验、分析，组内合作完成探究活动，体验探究过程，归纳出阿基米德原理，并进行简单应用。
（3）情感、态度、价值观：培养学生的合作探究精神，养成实事求是的科学态度，提高学生的科学素养。
3.教学重难点
重点：通过探究活动得出阿基米德原理。
难点：如何将物体受到的浮力大小跟它排开水的多少建立联系，以及实验的设计和操作过程。
二、学情分析
初中学生的思维特征以形象思维为主，往往需要通过一些直观的、亲身体验的探究活动来获得知识，而本堂课正是通过一个学生自主探究实验得出阿基米德原理，符合初中学生的认知规律。
三、设计理念
坚持以学定教、以学为主的教学理念，通过学生自主探究活动获得科学知识，体验探究乐趣，激发学习兴趣，使学生由被动接受转变为主动探知。
四、教法运用和学法指导
1、选择的教法
①引导学生主动探究学习。
②探究模式采用“猜想——提出问题——设计实验——实验验证——分析归纳——评估”模式。
2、学法指导
在课堂上应着力开发学生的三个空间
①学生的活动空间。通过探究活动，全体学生参与，使每个学生都能体验探究过程，得到发展。
②学生的思维空间。创设问题情境，让学生自己去体验、感知知识的形成和发展过程，通过思维碰撞、质疑争辩，培养严密的逻辑思维能力。
③学生的表现空间。通过成果展示、讨论、交流、质疑、争辩等过程，体验成功的喜悦。
五、教学资源
器材准备：橡皮泥（自备）、空易拉罐（自备）、水槽、弹簧测力计、天平、量筒、溢水杯、塑料小桶、钩码（硬塑料，密度比水大）、烧杯等。
六、授课过程
教学环节
师生互动
设计意图
导
入
1、引导学生完成两个活动：
活动一：学生将橡皮泥放入水中，橡
皮泥沉到水底。
提问：有没有办法让橡皮泥浮在水面上？
活动二：学生将相同的橡皮泥捏成碗状或小船状，使其浮在水面上。
提问：为什么将橡皮泥捏成碗状或小船状就能浮在水面上呢？
答：浮力变大了。
再问：为什么把橡皮泥捏成碗状或小船状后受到的浮力会变大呢？
教师：带着这样的问题，我们进入本堂课的学习。
良好的开端是成功的一半。本堂课以两个小活动引入，加上简单的提问，引起学生的思维碰撞，并将其引入到本堂课所要探究的问题上来，激发学生的探究欲望。
新
授
2、实验探究过程：
【借助体验活动进行猜想】
引导学生完成以下体验活动：
教师：慢慢往下压易拉罐，手上有什么感觉？为什么会有这样的感觉？
学生：越来越难往下压。说明往下压的过程中，易拉罐受到的浮力在增大。
教师：是什么原因使易拉罐受到的浮力增大呢？或者说易拉罐受到的浮力大小跟什么有关呢？
此时，学生的思维是发散的，教师应鼓励学生提出自己的意见。如：易拉罐的形状、易拉罐的大小、易拉罐的粗细、易拉罐浸入水中的深度、易拉罐排开水的多少（往下压的过程中，水位上升）等等。
短短的45分钟课堂不可能将每一种情况都通过实验加以验证，可以经过小组内讨论交流，结合学生的生活体验和直觉思维，选出最合理的一种情况，即：易拉罐排开水的多少。
【提出问题】
提出问题：物体受到浮力的大小跟物体排开水的多少有什么关系呢？
定性研究这里可以省略，从前面压易拉罐的体验活动中就很容易得到结论，只需让学生归纳一下即可。关键是定量研究这一环节，这是本堂课的重点。
【设计】
这个实验涉及的器材多，步骤繁琐，难度较大，应引导学生讨论下列问题：
（1）浮力大小如何测？（简单复习用称重法测浮力）
（2）怎样使收集的水恰为排开的水？（明确溢水杯的作用）
教师：我们应该如何设计实验来验证我们的猜想呢？
学生：组内讨论交流，根据提供的实验器材，自主设计实验，应鼓励学生的一些个性化设计。
【实验验证】
教师：在下面流动辅导，对于学生操作上和仪器使用上的问题，教师应及时加以指正，对于一些困难组，教师应引导帮助其完成实验。
学生：根据设计方案，选择合适的器材进行实验。实验过程中，测浮力大小的方法基本会一致（称重法），但在测排开水的多少时会出现差异，有些会用量筒测排开水的体积，有些会用天平测排开水的质量，有些会用弹簧秤测排开水的重力等等，这些都应该予以肯定。并将测得的结果记录在书本相应表格内。
【分析归纳】
教师：待各组完成实验操作后，应引导学生对测得的结果进行分析、讨论、归纳，找出其中规律。
学生：测排开水重力的组是比较容易找到其与物体所受浮力之间的联系，但测排开水的体积或质量的组相对来说比较难建立其与浮力之间的联系，需要在教师的引导和帮助下，积极思考，仔细分析，合作交流，尽力建立两者之间的联系。
【成果展示和评估】
教师：鼓励各组派代表上台展示成果，其他组进行质疑争辩，最后达成统一的结论。
学生：小组代表上台展示自己组的成果，各小组间进行讨论、质疑、争辩，最后得出为大家所共识的结论，即：。
改进实验：
实验说明：先测出小桶和钩码的总重力G1，再将钩码慢慢浸入溢水杯，直到完全浸没，弹簧秤示数减小到某一值（减小的量即物体受到的浮力大小）。保持钩码位置不变，将溢出的水倒入小桶中，弹簧秤示数回到G1。
即证明：F浮=G排水
教师：表扬各小组的表现，将上面得出的关系推广到其他液体上。
教师：引导学生用规范的语言归纳出阿基米德原理。
学生表达（齐声朗读）：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液体所受的重力，这就是阿基米德原理。
教师：引导学生对公式进行推导。
学生：在草稿本上对公式进行推导，即：
教师活动：将阿基米德原理推广到气体上。让学生自己表述气体阿基米德原理的内容。
3、阿基米德原理的理解和公式应用
教师：对阿基米德原理表达式的理解，强调说明以下几点：
①是液体的密度，不是物体的密度。
②是物体排开液体的体积，不是物体排出液体的体积，也不一定是物体的体积，只有物体完全浸没时，才等于物体的体积。
③浮力只跟液体的密度和排开液体的体积有关，与其他因素无关。
教师：引导学生完成导学案上的习题（公式应用），例题讲解，练习请学生上台板演。
学生：积极思考、做题，遇到问题主动提出。
本堂课最大的难点是如何引导学生将物体受到的浮力大小跟它所排开水的多少之间建立起联系。借助上面活动对学生激发的探知欲，进一步设置更为直观的体验活动来帮助学生突破难点。
实验是科学的基础，而学生亲手做实验，变被动观察为主动探知，并从实验中得到结论是科学课堂的精髓所在。让每一位学生都积极的参与到实验中，体验科学实验的乐趣，享受获得成功的愉悦，比纯粹的演示实验、教师讲解更具有说服力。
发挥集体的力量，让复杂的问题在分析、质疑、交流以后达到最后的统一，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，让问题的解决过程不再空洞乏味。
习题应尽量简单
结
课
我的收获：
学生：引导学生踊跃说出本节课的收获。
我的疑问：
学生：说出学习之后仍然存在的疑问。
3、目标达成检测（主要是对阿基米德原理的理解方面的习题）
让学生自己来整理知识，消化知识。积极说出存在的疑问，以待课后逐一解决。
作
业
1、课后思考交流，并设计解决的实验方案：
物体浸入水中越深，受到的浮力是否越大？
漂在液面上的物体受到的浮力能用阿基米德原理来解决吗？
2、完成《作业本》和《优化与提高》上的相关练习。
布置课后思考题，力求突破前科学概念困扰，加深对阿基米德原理的理解。
板
书
设
计
1.5水的浮力——阿基米德原理
课件20张PPT。阿基米德原理趣味小活动活动一：将橡皮泥放入水中，观察现象。活动二：想办法让橡皮泥浮在水面上。 将空易拉罐开口朝上慢慢压入水中，感受手掌受力变化。体验活动：合作学习 共同提高 通过以上活动，你认为物体受到的浮力大小跟什么有关呢？（小组讨论完成）物体受到的浮力可能跟：______________________________
______________________________
__________________有关。提出探究问题： 物体受到浮力的大小跟物体排开水的多少有什么关系呢？（定量研究）设计实验方案：1、实验仪器：2、实验步骤：
（组内讨论交流，并在导学案相应位置写好实验步骤。）3、组内合作进行实验：
（请将测得的数据填入书本相应表格内，并做数据分析。）你发现了什么？F浮＝G排注意：可推广到其它液体！4、得出结论：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——————阿基米德原理F浮 = G排 = ρ液g V排液推广浸在气体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的气体受到的重力。阿基米德原理（气体）：即：F浮 = G排气 = ρ气g V排气阿基米德与金冠之谜阿基米德原理的理解和公式应用（1）ρ液是液体的密度，不是物体的密度。
（2）V排液是物体排开液体的体积，不是物
体排出液体的体积，也不一定是物体
的体积，只有物体完全浸没时，才等
于物体的体积。
（3）浮力只跟液体的密度和排开液体的体
积有关，与其他因素无关。
小试牛刀例1：将体积为100厘米3的铝块放入水中，当铝块沉入水底时所受浮力多大？练习：某金属块在空气中重26.46牛顿。当金属块完全没入水中时，称得其重16.66牛顿。求：
（1）金属块受到的浮力；
（2）金属块的体积；比武场练习题1：
（2010山东莱芜）在探究有关浮力的实验中：
（1）如图所示，小明做了这样一个小实验：在水桶中装多半桶水，用手把空的饮料罐按入水中，体会饮料罐所受浮力及其变化，同时观察水面高度的变化。依据这个小实验，对“浮力的大小与什么因素有关?”这一问题，你做出的猜想是__________________________。（2）为验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是________________。
（3）右图是验证阿基米德原理的一个实验过程图，
通过图中_____________两个步骤测出了浮力
（选填代号即可）。
（4）如图步骤C所示，悬吊的物体缓慢浸没于盛满
水的大烧杯水中，则从大烧杯溢出并流入小烧
杯中的水和此物体的关系是（ ）
A．两者体积和质量都不相等
B．两者体积相等，小烧杯中水的质量较大
C．两者体积相等，小烧杯中水的质量较小
D．两者质量相等，小烧杯中的水体积较大
（5）若步骤B、C、E中弹簧秤的示数分别为8牛、3牛、4牛，则步骤D弹簧秤的示数为________________，悬吊的物体的密度为__________________________。 练习题2：
2009年10月3日得“1818黄金眼”栏目报道：“今年中秋节，放飞孔明灯为家人或朋友祈福的现象，在杭州渐成时尚。可在群山环绕、高楼林立的西子湖畔，孔明灯却成了新的隐患。记者在断桥边，遇到了不少准备放飞孔明灯的市民。他们手中的孔明灯制作工艺十分粗糙：薄纸卷成的灯罩，灯的底座由细细的铁丝交叉而成，底座中央插着一小块固体酒精。一个大学生模样的年轻人告诉记者，只要点燃酒精，等灯膨胀后，即可将灯放飞于空中。”小欢同学也买了一只孔明灯放飞，该灯的产品规格为：【包装重量】50克/只（包含固体燃块）；【灯大小】80厘米长×40厘米宽×50厘米高（按长方体计算）；请你回答有关孔明灯的问题（已知当时空气的密度为1.29千克/米3；g取10牛/千克；计算结果保留两位小数）：
（1） 该孔明灯完全张开匀速上升过程中（假设燃块的质量不变），灯受到空气对它向上的浮力多大？
（2） 该孔明灯完全张开匀速上升过程中（假设燃块的质量不变），灯内热空气的密度是多大？
（3） 有关部门严禁孔明灯放飞，你认为放飞孔明灯有什么隐患（举一例）？我来说1、我的收获2、我的疑惑 赫农王让金匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了银子，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑。后来，国王将它交给了阿基米德。阿基米德冥思苦想出很多方法，但都失败了。有一天，他去澡堂洗澡，他一边坐进澡盆里，一边看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他忽然恍然大悟，跳出澡盆，连衣服都顾不得穿就直向王宫奔去，一路大声喊着“尤里卡! 尤里卡！”（Fureka，我知道了）。原来他想到，假如王冠放入水中后，排出的水量不等于同等重量的金子排出的水量，那肯定是掺了别的金属。这就是有名的浮力定律，既浸在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排出液体的重量。后来，该定律就被命名为阿基米德定律。 金冠之谜作业：1、课后思考交流，并设计解决的实验方案：
（1）物体浸入水中越深，受到的浮力是否 越大？
（2）漂在液面上的物体受到的浮力能用阿基米德原理来解决吗？2、完成《作业本》和《优化与提高》上的相关练习。Stay Hungry. Stay Foolish.
——Steve Jobs
