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【大单元整体教学】物理学科人教版八年级下册
第十章 分课时设计
课题 浮力
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本节课是人教版八年级物理第十章第一节的内容。浮力这一章历来是初中物理的重点和难点,将力学、液体压强、质量密度等多方面知识融合到一起,考察学生的综合能力。而本节课作为本章的第一节作用尤为关键,测量浮力和探究影响浮力的大小因素的内容是为后面学习阿基米德原理和物体浮沉条件的应用的基础。本节由“浮力”和“决定浮力大小的因素”两部分内容组成。通过生活中的游船、水中的鸭子等现象,引出浮力的概念,让学生在通过熟悉的场景,轻松理解新知识。在学习测量浮力大小的内容时,教材以安排演示实验和创设问题的方式,让学生学会测量方法并能熟练计算浮力的大小。接着以问题导入的形式,引出浮力产生的原因。通过建立理性模型,并作出正确分析,理解浮力产生的原因。最后,安排探究性实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关,通过实验探究,培养学生初步的收集信息能力和初步的分析概括能力。
2.学习者分析 八年级学生的理性思维较弱,对概念的理解、规律的分析有欠缺。但学生的求知欲很强,动手心情很迫切,对新生事物有很浓厚的兴趣,渴望掌握知识。本节课学生通过直观的实验发现问题、解决问题、找出规律。利用这节实验探究课创设一个平台,使学生轻松、愉快地掌握知识,形成技能并锻炼能力。
3.学习目标确定与教学重难点 (1)经历观察生活中的浮力现象和通过实验认识浮力的过程。(2)通过观察与分析,了解浮力是怎样产生的;(3)通过猜想浮力的相关因素,培养学生发生性思维能力;(4)通过经历实验探究浮力的相关因素过程,增强分析概括能力、解决问题能力与动手操作能力。本节教学的重点是浮力概念的建立,“称重法”测浮力。教学难点是浮力产生的原因,浮力的大小与哪些因素有关的探究过程。
4.评价量表 《浮力》的评价量表任务列表任务要求(满分:35分)学生自评同学互评教师评价任务一:浮力观察思考、总结浮力的概念;能利用“称重法”测出物体的浮力(10分)任务二:浮力产生的原因能够归纳得出浮力产生的原因,利用“压力差法”计算浮力(10分)任务三:计算浮力的大小能熟练应用“称重法”“压力差法”进行相关计算(5分)任务四:浮力的大小跟哪些因素有关亲自参与实验,总结出影响浮力大小的因素(10分)
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一:引入新课
展示图片:鸭子、轮船漂在水面上;热气球载着重物飞上高空;人们在死海里看书等。把学生引入与浮力有关的问题上,体会浮力的存在。同学们猜想这里面可能蕴含着什么知识呢? 观看图片,体会浮力的存在,说出自己观察到的浮力现象。 从贴近学生生活的物理现象入手,符合学生的认知特点。让学生在领略大自然的美妙与和谐中进入物理的世界,体现了从生活走向物理新课标的理念。
任务二:浮力
演示:出示一个装满水的水槽,用手将一个乒乓球压入水中,然后放手。如图所示现象:乒乓球从水中浮起。提出问题:浮在水面的乒乓球受几个力的作用?施力物体是谁?力的方向如何呢?得出结论:浸在液体中的物体受到液体向上的托力,这个向上的托力叫浮力。浮力的方向:竖直向上。浮力的施力物体:液体。提出问题:浮在水面上的物体受到浮力,浸没在水中的石块受到浮力作用吗?怎样来验证你的想法?引导学生根据二力平衡等知识判断浮力的存在及大小,最后得出结论:水中下沉的物体会受到一种向上托的力这就是浮力。引导学生归纳出利用“称重法”测浮力大小的方法:先用弹簧测力计测量物体在空气中所受的重力,再把物体浸入液体中,读出弹簧测力计的示数,则物体受到的浮力可以利用F浮=G-F示进行计算。 观察实验现象,在教师的引导下分析乒乓球的受力情况。总结出浮力的概念。学生之间相互交流、讨论,学生展示方案,教师点评后,依据图示演示、讲解并记录:认识水中下沉的物体会受到浮力,会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。 联系实际,培养学生分析问题、解决问题的能力。【评价标准】观察思考、总结浮力的概念;能利用“称重法”测出物体的浮力(10分)观察思考、总结浮力的概念;不能熟练利用“称重法”测出物体的浮力(8分)观察思考、总结浮力的概念(6分)
任务三:浮力产生的原因
提出问题:为什么浸在液体中的物体会受到浮力的作用?实验观察:如图所示,将容器的两端蒙上橡皮膜,当水平进入水中时,观察左右两个橡皮膜的凹陷程度;当在水中竖直放置是,观察上下两个橡皮膜的凹陷程度。引导提示:利用液体压强的知识分析浮力产生的原因。上、下表面受到压力的施力物体是什么?方向如何?压力差的作用效果体现在哪里?方向又是如何呢?结论:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因。 学生讨论交流,归纳:由于液体的同一深度向各个方向的压强都相等,所以浸没在液体中并静止的立方体侧面每个位置上受到的液体压力,都会有正对的侧面上同一深度处受到的压力与之抵消。这样立方体侧面所受液体的压力的合力为零。但是,上、下表面所处的深度不同,上表面受到的压力小;下表面受到的压力大(如图所示)。于是,就产生了竖直向上的压力差。立方体在竖直方向上,受到液体竖直向上的压力差就是浮力。归纳总结,得出利用压力差求浮力的方法:F浮=F合=F向上-F向下。 让学生观察实验现象,思考问题,教师合理引导,学生能通过建立模型分析浮力产生的原因,充分调动学生的主动性。【评价标准】能够归纳得出浮力产生的原因,可以用“压力差法”计算浮力(10分)能理解浮力产生的原因,可以用“压力差法”计算浮力(8分)能理解浮力产生的原因(6分)
任务四:浮力的计算
提出问题:有哪些方法可以计算浮力的大小?例题结合当堂训练突破重点内容。 结合前面所学知识,归纳得出计算浮力的方法。1.“称重法”F浮=G-F示2.“压力差”F浮=F合=F向上-F向下。 通过归纳得出计算浮力的方法,结合课堂训练巩固知识,让学生能熟练掌握计算浮力的方法。【评价标准】能熟练应用“称重法”“压力差法”进行相关计算(5分)不能熟练应用“称重法”“压力差法”进行相关计算(3分)
任务五:浮力的大小跟哪些因素有关
1.将饮料瓶慢慢压入水桶,体会浮力的变化,观察水位变化情况,物体浸入液体中的体积变化情况。从中获得启示,进一步想象:浮力的大小可能跟什么因素有关。2.同学们都知道“死海不死”,请联系死海的特点猜想浮力的大小可能跟什么因素有关。 总结各小组的验证结论得出:物体所受浮力的大小与物体浸入液体中的体积和液体的密度有关,跟物体浸没时所处的深度、物体的形状无关。总结:物体在液体中所受浮力的大小,跟物体的密度、物体的体积、物体浸没的深度等因素无关,跟它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。 1.学生可能猜想浮力与液体的密度、排开液体的体积、物体的重力、物体的体积、物体的质量、物体的形状、深度等因素有关系。2.制定实验计划、设计实验:学生分小组讨论实验方案,教师要巡视指导。3.学生分组探究:(1)利用测力计探究浮力与物体的密度的关系;(2)利用测力计探究浮力与深度的关系;(3)利用测力计探究浮力与液体的密度的关系;(4)利用测力计探究浮力与物体排开液体体积的关系;(5)利用测力计、橡皮泥探究浮力与物体形状的关系。4.学生汇报实验过程与结论:分析实验数据得出结论。 通过学生团队间的协作,进行方案设计,并对设计的方案从理论上的正确性、操作上的可行性进行全班交流讨论,思辨、质疑和完善。培养学生团队协作和科学质疑的能力。【评价标准】亲自参与设计并进行实验,总结出影响浮力大小的因素(10分)动手操作进行实验,总结出影响浮力大小的因素(8分)能够通过实验得出结论(6分)
6.板书设计1.浮力(1)定义:浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫浮力。(2)方向是竖直向上。(3)浮力的大小F浮=G-F示。(4)浮力产生的原因:浸在液体中的物体的上、下表面受到的液体对它的压力差。F浮=F合=F向上-F向下。2.决定浮力大小的因素浸入液体中的物体所受的浮力与液体的密度和物体浸入在液体中的体积有关,与物体浸没在液体中时所处的深度、物体的密度、质量、体积、物体的形状等无关。物体浸入在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大
7.作业与拓展学习设计 1.如图甲所示,在一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋.然后将容器放在斜面上,如图乙所示,图乙中画出了几个力的方向。你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )A.的方向 B.的方向 C.的方向 D.的方向【答案】C【解析】浮力方向竖直向上。故选C。2.如图所示,将两端扎有绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向左 F向右;当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向上 F向下(前两空选填“大于”“等于”或“小于”),通过以上实验可知,浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有 ,若玻璃圆筒沿竖直方向放置时,上端的橡皮膜受到的压力为6N,下端的橡皮膜受到的压力为18N,则玻璃圆筒受到的浮力为 N。【答案】 等于 大于 压力差 12【详解】[1]玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的深度相同,液体压强相同,受力面积相同,故水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力相同。[2]当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的向上的压力大于向下的压力,因为橡皮膜下表面的深度比较深,受到的液体压强比较大,受到的向上的力比较大。[3]通过以上实验可知,浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有压力差,且向上的压力大于向下的压力,故产生向上的浮力。[4]玻璃圆筒受到的浮力为3.如图所示,将物块A用细线悬挂着浸没于水中时,物块A下表面受到水的压强 帕。若物块A重为5牛,浸没时受到绳对它的拉力为1牛,则物块A所受浮力的大小为 牛,方向为 。【答案】 5000 4 竖直向上【详解】[1]由图可知,物块下表面所在的深度为h=0.7m-0.2m=0.5m物块下表面所受的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa[2][3]浮力的方向总是竖直向上的。物块在水中静止,受到绳子竖直向上的拉力F拉、竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,三力平衡,所以浮力大小为F浮=G-F拉=5N-1N=4N4.如图所示,A、B是自由移动的物体。C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则 受浮力, 不受浮力。(填“A”“B”“C”“D”) 【答案】 ABC D【详解】[1][2]由图可知,水对B、C物体上、下表面产生了压力差,故B、C受浮力的作用;A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上、下表面产生了向上的压力差,故A物体一定受浮力的作用;D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上、下表面没有产生向上的压力差,故D物体一定不受浮力的作用。5.如图所示,在容器中放一个均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓 (选填“受”或“不受”)浮力。【答案】受【详解】由图可知,石鼓中间粗、两端细,浸在水中,因为水有流动性和受到重力作用,所以水对浸在其中的石鼓有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。6.把一个物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为5N,当把物体完全浸没在水中且未沉底,弹簧测力计的示数减少了2N,此时的浮力为 N,弹簧测力计示数为 N。【答案】 2 3【详解】[1][2]当把该物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数减少了2N,则此时弹簧测力计的示数为F示=5N﹣2N=3N由称重法可得,物体受到的浮力F浮=G-F示=5N-3N=2N7.浮力产生的根本原因是( )A.浸在液体里的物体没受重力B.浸在液体里的物体受到液体向上的压力C.浸在液体里的物体受到液体向上的压力大于向下的压力D.以上说法都不正确【答案】C【详解】浸没在液体中的物体受到的浮力,是由于液体对物体向上和向下的压力差而产生的,也就是液体对浸在其中物体向上和向下的压力的合力,又由于向上的压力大于向下的压力,所以浮力的方向总是竖直向上;地球附近的物体都受到重力的作用。故选C。8. 如图所示是小明同学用铁块“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验。(1)比较实验甲、 、 可得到结论:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力也越大;(2)比较实验甲、丁、戊可得到结论: ;(3)比较实验甲、丙、丁可知:物体受到浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度 (填写 “有关”与“无关”);(4)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图F、G所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小亮认为这个结论不可靠,主要原因是 。【答案】 乙 丙 物体受到浮力的大小跟液体密度有关 无关 没有控制排开液体的体积相同【详解】(1)[1][2]由图甲、乙、丙可知,液体都是水,即液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关。(2)[3]分析甲、丁、戊两图可知,排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,即浮力大小跟液体密度有关。(3)[4]分析甲、丙、丁两图实验数据可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,则浮力相同,即浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。(4)[5]根据控制变量法可知,要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小亮认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
8.教学反思与改进回顾本节课的教学,很多教学目标都较好地达到了,学生能够知道各种物体在水中都受到水的浮力,培养了学生发现问题的能力;很多同学受到了验证实验结论的熏陶,部分同学具有了对实验结论进行验证的意识,学生思维的严密性得到发展。叫人高兴的是,学生对实验研究的兴趣得到了加强,学生的想象力和创造力得到了发展,使学生更加关注身边的事物的发展变化,应用知识的能力也得到了一定的提高。但是本堂课的教学还没能做到关注全体学生的思维发展状态,对学生思维发展的训练还不够全面。
作业设计
10.1浮力课时作业(时间:20min)
【基础训练】
知识点1:浮力的概念
1.放在斜面上的一只烧杯里盛有适量的水,石块慢慢沉入水底。如图所示,请画出石块受到的浮力和石块对烧杯底产生的压力。
【答案】见解析
【详解】石块慢慢沉入水底,受到的浮力方向竖直向上,作用点可标在石块重心上;石块对烧杯底的压力方向垂直烧杯底向下,作用点在石块与烧杯接触处,据此作图,如图所示:
知识点2:称重法测浮力
2.一重为5N的物体挂在弹簧测力计下,将它全部浸没在酒精中时,测力计示数是如图所示,则物体受到的浮力是 N,浮力的方向 。
【答案】 1.2 竖直向上
【详解】[1] 由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为3.8N,即物体此时受到的拉力为3.8N,根据称重法可知物块受到的浮力
[2]物体受到浮力方向是竖直向上的。
4.物体A浸入水中前后,弹簧测力计的示数如图所示,物体浸入水后,受到 个力的作用,其中重力为 N,浮力为 N。
【答案】 3 4 1
【详解】[1]物体完全浸没时,物体受到重力、浮力及拉力作用。
[2]根据左边测力计的示数可知,物体的重力G=4N。
[3]根据称重法可得,物体受到的浮力
F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N
知识点3:浮力产生的原因
4.下列事实中没有受到浮力作用的物体有( )
A.人浮在死海的水面上读书 B.乒乓球从水里升起
C.抛入水中的石块正在快速下沉 D.跨海大桥的桥墩
【答案】D
【详解】A.浮在死海水面上的人受到水的浮力,人之所以能浮在死海水面上,就是因为受到的浮力等于重力,故A不符合题意;
B.从水里升起的乒乓球受到水的浮力,乒乓球之所以从水中升起,就是因为受到的浮力大于重力,故B不符合题意;
C.抛入水中的石块正在快速下沉,受到水的浮力,石块之所以快速下沉,就是因为其浮力远小于石块的重力,故C不符合题意;
D.跨海大桥的桥墩由于底面埋在地下,其底面不与水接触,因此圆柱形桥墩没有受到水对其向上的压力,则圆柱形桥墩不受浮力作用,故D符合题意。
故选D。
5.如图所示,用细绳吊着柱体浸没在水中,柱体所受浮力为F浮,柱体上、下表面受到水的压力分别为F向下、F向上。下列关系式一定成立的是( )
A.F浮=F向下 B.F浮<F向上 C.F浮>F向下 D.F浮>F向上
【答案】B
【详解】浮力产生的原因就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,因此,该正方体所受浮力为
即
F浮<F向上
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
知识点4:影响浮力大小的因素
6.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明提出以下猜想,并做了如图所示的一系列实验。
猜想A:物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想B:物体所受浮力大小与物体所处的深度有关;
猜想C:物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(1)根据甲、丁、戊三次实验是为了探究猜想 (填写相应字母);
(2)分析 三次的实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)该物体浸没在盐水中时所受的浮力为 N。
【答案】 C 甲、丙、丁 3.9
【详解】(1)[1]根据甲、丁、戊三次实验,由称重法测浮力
戊中受到的浮力较大,而丁、戊实验中排开液体的体积相同,而戊中排开液体的密度较大,故是为了探究猜想C。
(2)[2]研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变在液体中的深度,故分析甲、丙、丁三次的实验数据,结合称重法测浮力可知丙、丁中受到的浮力大小相同,故浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)[3]该物体浸没在盐水中时所受的浮力为
【能力提升】
1.如图所示,重12牛的小球静止在水中,弹簧测力计的示数为4牛,则小球受到的浮力为 牛,方向为 ;继续增大小球浸入水中的深度,它受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 8N 竖直向上 不变
【详解】[1] [2]根据力的平衡可知,小球受到的浮力为
浮力的方向竖直向上。
[2]由继续增大小球浸入水中的深度,排开液体的体积不变,液体的密度不变,它受到的浮力不变。
2.如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。图甲中乒乓球不上浮的原因是:乒乓球上表面 水对它的压力,乒乓球下表面 (以上两空选填“受到”或“不受到”)水对它的压力。图丙中乒乓球上浮的原因是:水对乒乓球下表面的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)水对乒乓球上表面的压力。
【答案】 受到 不受到 大于
【详解】[1][2]由图甲知,向瓶里注水时,乒乓球上表面受到水向下的压力,而下表面没有水,不受到水向上的压力,所以不上浮力。
[3]用手指堵住瓶口,乒乓球的上下表面都浸在水中,上下表面都受到水的压力,且下表面在水中的深度比上表面的大,下表面所受的压力比上表面的大,所以乒乓球上浮。
3.如图所示,用线吊着重为15牛的长方体物块A,当它完全浸没在水中时,线上的拉力为9牛,则物块受到的浮力为 牛,浮力方向 。若物块上表面所受水的压力为20牛,则物块下表面所受水的压力为 牛。
【答案】 6 竖直向上 26
【详解】[1][2]物块在竖直向上的浮力、拉力与竖直向下的重力作用下处于静止状态,由二力平衡得
[3]浮力是物体上下表面的压力差,若物块上表面所受水的压力为20牛,则物块下表面所受水的压力为
4.如图所示,一个半球形物体浸没在水中,受到水向下的压力40N,半球受到水施加的浮力为80N,则半球受到水的压力大小为 N,方向 。
【答案】 120 竖直向上
【详解】[1][2]由
可得,半球受到的水竖直向上的压力
5.如图所示,重为5N的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N,若绳子突然断了,木块在没有露出水面之前,受到合力的大小和方向是( )
A.8N,竖直向下 B.5N,竖直向下
C.3N,竖直向上 D.2N,竖直向上
【答案】C
【详解】因为物体受到重力、拉力以及浮力作用,并且重力和拉力的方向均竖直向下,而浮力的方向总是竖直向上的,因此根据二力平衡的条件可得,浮力大小
F浮=G+F=5N+3N=8N
当绳子突然断了,木块受到竖直向上的浮力和重力作用,合力大小
F合=F浮-G=8N-5N=3N
方向竖直向上。
故选C。
6.如图所示,一弹簧上端与物块相连接,下端固定在容器底部。已知物块所受重力大小为5牛,弹簧受到物体给它的力大小为3N,则物体所受的浮力大小( )
A.可能为8牛 B.一定为8牛 C.一定为2牛 D.可能为3牛
【答案】A
【详解】由题意可知G物=5N,对物体受力分析可知,其受到重力、浮力以及弹簧对其的弹力作用。当物体压着弹簧时,弹簧对物体的力表现为支持力,方向向上,大小为3N,此时物体受到向下的重力、向上的浮力和支持力作用,受力平衡可得
则此时物体所受的浮力大小为
当物体向上拉着弹簧时,弹簧对物体的力表现为拉力,方向向下,大小为3N,此时物体受到向上的浮力、向下的重力和拉力作用,受力平衡可得
则此时物体所受的浮力大小为
所以物体受到的浮力可能为2N或者8N。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,一个体积为V、重为G的金属圆柱体挂在弹簧测力计上(圆柱体底面与水面平行),手提弹簧测力计使圆柱体浸入水中处于静止状态。圆柱体上表面受到水向下的压力为F1,圆柱体下表面受到水向上的压力为F2,圆柱体受到的浮力为F浮,弹簧测力计的示数为T,则下列表达式不正确的是( )
A.G=T+F浮 B.T=G-F2 C.F浮=F2-F1 D.F2=G-T+F1
【答案】B
【详解】AB.对金属圆柱体受力分析可知:圆柱体受重力、拉力、浮力,由称重法可知
①
变形后可得
,
故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
CD.由浮力产生的原因可得
联立可得
故CD正确,不符合题意。
故选B。
8.如图所示将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,它们所受到的( )
A.长方体水平放置时,若深度增加则压力差增加
B.向上、向下压强差不等,向上、向下压力差不等
C.向左、向右压强差相等,向左、向右压力差不等
D.向上、向下压强差不等,向上、向下压力差相等
【答案】D
【详解】ABCD.长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差相等,由于两次放置上下表面所处的深度不同,根据液体压强公式可知,两次放置的物体受到水对其向上、向下、向左、向右压强差均不相等,故ABC不符合题意, D故符合题意。
故选D。
9.在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中,班级的“物理小博士”小明为同学们做了如图所示的一系列实验,实验中所用的铜块与铝块的体积相同。
(1)(分析与论证)
a.做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与 的关系;
b.分析 (填序号)三次的实验数据,可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关;
c.做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系,得出的结论是:物体受到的浮力大小与物重 (选填“有关”或“无关”);
d.做 (填序号)三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系,得出的结论是在物体排开液体体积相同时, ,物体受到的浮力越大;
(2)(交流与评估)
实验时若先将物体放入水中测拉力,再测物体的重力,则会使浮力的测量结果 。(填“偏大”或“偏小”)
【答案】 物体排开液体的体积 ①④⑤ 无关 ①④⑦ 液体密度越大 偏大
【详解】(1)a[1]由①③④比较可知:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计示数越小,由
可知,物体受到的浮力越大,所以这三步是探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系。
b[2]要探究浮力大小与物体浸入深度的关系,需要保持液体密度和物体排开液体体积相同,所以比较①④⑤可得,浮力大小与物体浸入深度的关系。
c[3]比较①②④⑥四次实验可知,铜块受到的重力为9N,铝块受到的重力为2.8N,重力不相等;铜块受到的浮力为
铝块受到的浮力为
浮力相等。所以物体受到的浮力大小与物重无关。
d[4][5]要探究浮力的大小与液体密度的关系,应该将物体浸入不同的液体,同时保持物体排开液体的体积相同,所以选择①④⑦,由①④⑦可得,物体排开液体的体积相同,盐水的密度大于水的密度,盐水中弹簧测力计示数较小,由称重法可知,物体在盐水中受到的浮力较大,因此实验结论是:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(2)[6]实验时若先将物体放入水中测浮力再测物体的重力,由于物体上沾有部分水,会使物体重力偏大,由
可知,浮力偏大。
10.如图所示,某同学做“探究浮力大小与物体的形状是否有关”的实验:
【问题】浮力大小与物体的形状是否有关?
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
(1)如图(a),用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 牛;
(2)如图(b),将一块橡皮泥浸没在水中,读出弹簧测力计的示数为 牛;
(3)如图(c),将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
(4)如图(d),将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
① 图(b)中橡皮泥受到的浮力大小为 牛;
② 由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 (选填“有关”或“无关”)。
【交流】
③ 本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为 ;
④ 在第(4)步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与 无关;
⑤ 若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋替代弹簧测力计,能否完成本实验? (选填“能”或“不能”)。
【答案】 4.8 3.2 1.6 无关 控制变量法 不变 物体在液体中的深度 能
【详解】(1)[1]由图知道,弹簧测力计的分度值为0.2N,则橡皮泥的重力为4.8N。
(2)[2]图(b)中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为3.2N
解释:
①[3]由a图知道,物体的重力为G=4.8N,由b图知道,橡皮泥浸没在水中弹簧测力计的示数为F=3.2N,则此时橡皮泥受到的浮力为
②[4]由以上实验知道,同一橡皮泥捏成不同形状的物体浸没在水中,弹簧测力计的示数相同,根据称重法可知,受到的浮力相等,所以说明浮力大小与物体的形状无关。
交流:
③[5]本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为控制变量法。
④[6][7]在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,根据称重法测浮力可知橡皮泥受到浮力大小不变,弹簧测力计的示数不变,由此说明浮力的大小与物体在液体中的深度无关。
⑤ [8]用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中,记录橡皮筋的长度,比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小,从而可以比较橡皮泥受到的浮力大小,所以能完成本实验的探究。
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第十章第一节
浮力
人教版八年级下册
教学目标
1.认识浮力,知道浮力的方向是竖直向上的;
2.认识浮力产生的原因,会用弹簧测力计测量浮力的大小;
3.经历浮力大小跟哪些因素有关的实验过程,认识浮力的大小跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。
重点
难点
重点
难点
新知导入
鸭子、轮船漂在水面上,人们在死海里看书,热气球载着重物飞上高空等。同学们猜想这里面可能蕴含着什么知识呢?
观察思考
鸭子浮在水面
轮船浮在水面
人浮在死海看书
热气球载着重物飞上高空
新知导入
鸭子浮在水面
轮船浮在水面
人浮在死海看书
热气球载着重物飞上高空
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
浮力
新知讲解
任务一:浮力
演示
一个装足够水的水槽,用手将一个乒乓球压入水中,然后放手。
现象
乒乓球从水中浮起。
新知讲解
浮在水面的乒乓球受几个力的作用?施力物体是谁?力的方向如何呢?
G
F浮
浸在液体中的物体受到液体向上的力,这个向上的力叫浮力
浮力的方向:竖直向上
浮力的施力物体:液体或气体
归纳
新知讲解
例1:如图甲所示,在一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋.然后将容器放在斜面上,如图乙所示,图乙中画出了几个力的方向。你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A.F1的方向 B.F2的方向 C.F3的方向 D.F4的方向
【答案】C
【解析】浮力方向竖直向上。故选C。
新知讲解
浮在水面上的物体受到浮力,浸没在水中的石块受到浮力作用吗?怎样来验证你的想法?
学生活动
测量铝块浸没水中所受的浮力
新知讲解
测量铝块浸没水中所受的浮力
1.在弹簧测力计下悬挂一个铝块,读出弹簧测力计的读数,即测出铝块所受重力。
2.把铝块浸没在水中,观察弹簧测力计的示数有什么变化。
新知讲解
测量铝块浸没水中所受的浮力
G
F1
G
F示
F浮
F1 = G
G = F浮 + F示
F浮 = G - F示
称重法
铝块浸入水中时,弹簧测力计的读数变小
浸入水中的铝块受到浮力的作用
浸没在液体中的物体受到浮力的作用
弹簧测力计的示数减小,说明水对物体产生了一个向上的托力,这个托力就是浮力。
新知讲解
例2:把一个物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为5N,当把物体完全浸没在水中且未沉底,弹簧测力计的示数减少了2N,此时的浮力为 N,弹簧测力计示数为 N。
【答案】 2 3
【详解】[1][2]当把该物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数减少了2N,则此时弹簧测力计的示数为
F示=5N﹣2N=3N
由称重法可得,物体受到的浮力
F浮=G-F示=5N-3N=2N
新知讲解
为什么浸在液体中的物体会受到浮力的作用?
任务二:浮力产生的原因
演示
如图所示,将容器的两端蒙上橡皮膜,当水平进入水中时,观察左右两个橡皮膜的凹陷程度;当在水中竖直放置是,观察上下两个橡皮膜的凹陷程度。
新知讲解
F向下
F向上
分析
浸没在液体中并静止的立方体侧面每个位置上受到的液体压力,都会有正对的侧面上同一深度处受到的压力与之抵消。上表面受到的压力小,下表面受到的压力大。于是,就产生了竖直向上的压力差。方体在竖直方向上,受到液体竖直向上的压力差就是浮力。
新知讲解
总结
浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因。
F浮 = F向上 - F向下
压力差法
利用浮力产生的原因可以计算浮力
新知讲解
例3:如图所示,A、B是自由移动的物体。C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则 受浮力, 不受浮力。(填“A”“B”“C”“D”)
【答案】 ABC D
【详解】[1][2]由图可知,水对B、C物体上、下表面产生了压力差,故B、C受浮力的作用;A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上、下表面产生了向上的压力差,故A物体一定受浮力的作用;D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上、下表面没有产生向上的压力差,故D物体一定不受浮力的作用。故选 D。
新知讲解
有哪些方法可以计算浮力的大小?
任务三:计算浮力
归纳
计算浮力的方法
F浮 = G - F示
称重法
F浮 = F向上 - F向下
压力差法
新知讲解
例4:如图所示,将物块A用细线悬挂着浸没于水中时,物块A下表面受到水的压强 帕。若物块A重为5牛,浸没时受到绳对它的拉力为1牛,则物块A所受浮力的大小为 牛,方向为 。
【答案】 5000 4 竖直向上
【详解】[1]由图可知,物块下表面所在的深度为
h=0.7m-0.2m=0.5m
物块下表面所受的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa
[2][3]浮力的方向总是竖直向上的。物块在水中静止,受到绳子竖直向上的拉力F拉、竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,三力平衡,所以浮力大小为
F浮=G-F拉=5N-1N=4N
新知讲解
例5:如图所示,一个半球形物体浸没在水中,受到水向下的压力40N,半球受到水施加的浮力为80N,则半球受到水的压力大小为 N,方向 。
【答案】 120 竖直向上
【详解】[1][2]由
可得,半球受到的水竖直向上的压力
新知讲解
任务四:浮力的大小跟哪些因素有关
演示
把空饮料罐用手按入水桶,饮料罐进入水中越深,手的感觉有什么变化?
分析一下,浮力大小和什么因素有关?
提出问题
猜 想
可能跟……有关。
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
人在水中会下沉
人在死海中却能漂浮于水面
浮力的大小跟液体的密度有关?
猜 想
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
浮力的大小跟浸入水中的深度有关?
浮力的大小跟浸在水中的体积有关?
人在水中越往深处走就越觉得所受的浮力大
猜 想
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
浮力的大小跟浸在液体中的固体的密度有关?
浮力的大小跟液体的密度有关?
浮力的大小跟浸入液体中的深度有关?
浮力的大小跟浸在液体中的体积有关?
……
猜 想
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
液体的密度
浸在液体中的固体的密度
浸在液体中的体积
物体浸入液体的深度
控制变量
改变量
控制变量法
浸没
F浮 = G - F
探究浮力的大小跟物体浸入液体的深度是否有关
新知讲解
进行实验:
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟物体浸入液体的深度是否有关
1.把弹簧测力计下悬挂的物体浸没在一种液体中,并分别停在液体内不同的深度处,观察弹簧测力计的读数是否不同。
弹簧测力计的读数保持不变
浮力的大小不变
浮力的大小跟物体在液体中浸没的深度无关
实验结论
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟浸在液体中的体积是否有关
液体的密度
浸在液体中的固体的密度
物体浸在液体中的体积
改变量
控制变量
控制变量法
新知讲解
进行实验:
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟浸在液体中的体积是否有关
浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关
弹簧测力计的读数一直减小
浮力一直增大
实验结论
2.把一个柱状固体竖直悬挂在弹簧测力计下,当物体浸在液体中的体积逐渐增大时,观察弹簧测力计的读数是否变化?若有变化,它是增大的还是减小的?
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟物体的密度是否有关
铜块
铝块
液体的密度
浸在液体中的固体的密度
物体浸在液体中的体积
改变量
控制变量
控制变量法
新知讲解
进行实验:
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟物体的密度是否有关
3.准备体积相同的铜块和铝块,再分别悬挂在弹簧测力计下先后浸没在同种液体中,观察弹簧测力计的读数变化情况。
浮力的大小跟物体的密度无关
铜块
铝块
弹簧测力计的读数变化相同
浮力大小相同
实验结论
新知讲解
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟液体的密度是否有关
清水
浓盐水
液体的密度
物体浸在液体中的体积
控制变量
改变量
控制变量法
新知讲解
进行实验:
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究浮力的大小跟液体的密度是否有关
4.准备好不同密度的液体,再把悬挂在弹簧测力计下的同一物体先后浸没在这些液体中,观察弹簧测力计的读数是否变化。
浮力的大小跟液体的密度有关
清水
浓盐水
弹簧测力计的读数减小
浮力增大
清水→浓盐水
实验结论
新知讲解
实验结论:
实验:探究浮力的大小跟哪些因素有关
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
新知讲解
例6:如图所示是小明同学用铁块“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验。
1)比较实验甲、 、 可得到结论:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力也越大;
(2)比较实验甲、丁、戊可得到结论: ;
(3)比较实验甲、丙、丁可知:物体受到浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度 (填写 “有关”与“无关”);
(4)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图F、G所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小亮认为这个结论不可靠,主要原因是 。
新知讲解
【答案】 乙 丙 物体受到浮力的大小跟液体密度有关 无关 没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)[1][2]由图甲、乙、丙可知,液体都是水,即液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关。
(2)[3]分析甲、丁、戊两图可知,排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,即浮力大小跟液体密度有关。
(3)[4]分析甲、丙、丁两图实验数据可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,则浮力相同,即浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。
(4)[5]根据控制变量法可知,要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小亮认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
课堂练习
1、浮力产生的根本原因是( )
A.浸在液体里的物体没受重力
B.浸在液体里的物体受到液体向上的压力
C.浸在液体里的物体受到液体向上的压力大于向下的压力
D.以上说法都不正确
【答案】C
【详解】浸没在液体中的物体受到的浮力,是由于液体对物体向上和向下的压力差而产生的,也就是液体对浸在其中物体向上和向下的压力的合力,又由于向上的压力大于向下的压力,所以浮力的方向总是竖直向上;地球附近的物体都受到重力的作用。
故选C。
课堂练习
2、如图所示,在容器中放一个均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓 (选填“受”或“不受”)浮力。
【答案】受
【详解】由图可知,石鼓中间粗、两端细,浸在水中,因为水有流动性和受到重力作用,所以水对浸在其中的石鼓有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。
课堂练习
3、如图所示,将两端扎有绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向左 F向右;当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向上 F向下(前两空选填“大于”“等于”或“小于”),通过以上实验可知,浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有 ,若玻璃圆筒沿竖直方向放置时,上端的橡皮膜受到的压力为6N,下端的橡皮膜受到的压力为18N,则玻璃圆筒受到的浮力为 N。
课堂练习
【答案】 等于 大于 压力差 12
【详解】[1]玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的深度相同,液体压强相同,受力面积相同,故水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力相同。
[2]当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的向上的压力大于向下的压力,因为橡皮膜下表面的深度比较深,受到的液体压强比较大,受到的向上的力比较大。
[3]通过以上实验可知,浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有压力差,且向上的压力大于向下的压力,故产生向上的浮力。
[4]玻璃圆筒受到的浮力为
课堂练习
4、如图所示,将一铁块用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐缓慢浸入水中,下列能正确表示弹簧测力计示数与浸入深度关系的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】在铁块逐渐浸入水中的过程中,随着排开液体体积的增大,由阿基米德原理可知浮力也逐渐增大,由F拉=G-F浮,可知,弹簧测力计示数逐渐减小,当铁块完全浸没于水中时,物体排开液体的体积不再发生变化,那么浮力也将不变,弹簧测力计的示数不变,所以测力计的示数先减小后不变,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
课堂练习
5、在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中,班级的“物理小博士”小明为同学们做了如图所示的一系列实验,实验中所用的铜块与铝块的体积相同。
(1)(分析与论证)
a.做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与 的关系;
b.分析 (填序号)三次的实验数据,可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关;
c.做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系,得出的结论是:物体受到的浮力大小与物重 (选填“有关”或“无关”);
d.做 (填序号)三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系,得出的结论是在物体排开液体体积相同时, ,物体受到的浮力越大;
课堂练习
(2)(交流与评估)
实验时若先将物体放入水中测拉力,再测物体的重力,则会使浮力的测量结果 。(填“偏大”或“偏小”)
【答案】 物体排开液体的体积 ①④⑤ 无关 ①④⑦ 液体密度越大 偏大
【详解】(1)a[1]由①③④比较可知:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计示数越小,由 可知,物体受到的浮力越大,所以这三步是探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系。
b[2]要探究浮力大小与物体浸入深度的关系,需要保持液体密度和物体排开液体体积相同,所以比较①④⑤可得,浮力大小与物体浸入深度的关系。
c[3]比较①②④⑥四次实验可知,铜块受到的重力为9N,铝块受到的重力为2.8N,重力不相等;铜块受到的浮力为 铝块受到的浮力为 浮力相等。所以物体受到的浮力大小与物重无关。
d[4][5]要探究浮力的大小与液体密度的关系,应该将物体浸入不同的液体,同时保持物体排开液体的体积相同,所以选择①④⑦,由①④⑦可得,物体排开液体的体积相同,盐水的密度大于水的密度,盐水中弹簧测力计示数较小,由称重法可知,物体在盐水中受到的浮力较大,因此实验结论是:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(2)[6]实验时若先将物体放入水中测浮力再测物体的重力,由于物体上沾有部分水,会使物体重力偏大,由 可知,浮力偏大。
板书设计
1.浮力
(1)定义:浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫浮力。
(2)方向是竖直向上。
(3)浮力的大小F浮=G-F示。
(4)浮力产生的原因:浸在液体中的物体的上、下表面受到的液体对它的压力差。
F浮=F合=F向上-F向下。
2.决定浮力大小的因素
浸入液体中的物体所受的浮力与液体的密度和物体浸入在液体中的体积有关,与物体浸没在液体中时所处的深度、物体的密度、质量、体积、物体的形状等无关。物体浸入在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大
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八年级物理大单元整体设计
第十章《浮力》
一、单元内容分析
本章是前三章“力”“运动和力”“压强”内容的延伸。通过学习第七章,知道了力的基本概念和力的描述,这些都为学生正确认识和描述浮力奠定了基础。第八章学生学习了物体平衡状态和二力平衡条件,而本章物体的浮沉条件就是二力平衡条件的具体应用之一。第九章,由固体压强逐步过渡到液体压强,最后延伸到流体压强,这些内容为学生认识浮力,领悟物体在液体和气体中都受到浮力的作用等奠定了基础。
本章共分三节,第一节通过观察现象和探究实验得出凡浸在液体中的物体都受浮力,影响浮力大小的因素,第二节探究浮力的大小和排开液体所受重力的关系,得出阿基米德原理,第三节给出浮沉条件,并利用它解释潜艇、气球等的原理。“浮力的利用”是讨论如何应用物体的浮沉条件、阿基米德原理解决实际问题。
教材为进一步完善浮力概念的认识过程。首先是形成概念,接着是感知浮力,测量浮力,最后是分析浮力。这种设计体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的思想理念,这样学生学习起来轻松,为后续学习打下坚实基础。为进一步理顺对“阿基米德原理”探究过程的逻辑关系。该实验设计如下:探究浮力大小跟哪些因素有关。推测:浮力的大小跟排开液体重力的大小可能有关。实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。这种设计重在让学生认识浮力,包括测量浮力和分析浮力以及利用控制变量法来探究物理规律的逻辑关系。
二、本章课标要求
本章内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”,是该主题下的二级主题“机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下:
2.2.9 通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
例 10了解潜水艇的浮沉原理。
三、本章核心素养
物理观念:浮力、浮力的计算、影响浮力大小的因素、阿基米德原理、物体的浮沉条件、浮力的应用。
物理思维:通过建构物理模型理解浮力产生的原因。通过联系生活实际知道物体浸在液体中的体积与物体排开液体体积的关系。通过发现问题、提出猜想、设计实验方案,进行实验收集证据,探究得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。通过建构模型和理论分析得出物体的浮沉条件。
科学探究:探究浮力产生的原因、探究影响浮力大小的因素、探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系。
科学态度与责任:能初步体会利用实验能够探究物理规律,解决科学问题。能通过实验知道浮力的大小和那些因素有关,产生成就感,有学习物理的兴趣;在实验中实事求是进行实验、记录实验数据,形成规范操作意识;形成对“反常 ”的数据进行分析和判断的意识,培养求真务实的精神。
四、本章教学目标
(一)内容目标:
1.知道浮力的概念
2.知道浮力产生的原因;
3.知道用称重法测量浮力;
4.知道浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关;
5.知道阿基米德原理的内容和表达式,能进行浮力的计算;
6.知道物体的浮沉条件;
7.知道浮力的应用;
(二)学业目标:
1.通过对本章内容的学习,让学生理论联系实际,解决实际问题。
2.通过浮力的应用,让学生了解我国的科学技术发展,增强学生的民族自信心。
五、教学重点
1.浮力概念的建立;
2.“称重法”测浮力;
3.阿基米德原理的实验探究及其应用;
4.理解阿基米德原理并应用阿基米德原理进行相关计算;
5.理解物体的浮沉条件和改变物体浮沉的方法。
六、教学难点
1.浮力产生的原因;
2.浮力的大小与哪些因素有关的探究过程;
3.阿基米德原理的理解和应用;
4.综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件,能应用浮沉条件解释简单的物理现象。
七、学情分析和建议
从学生的知识维度分析:浮力是学生比较熟悉的一种力,是初中物理重点内容之一。学生在小学的科学课和日常的生活经验中对浮力已经有了一些前概念,但是学生根据生活现象得到的一些结论有些是片面的,甚至有些是错误的。通过课前作业的问卷调查、访谈等形式,诊断出问题的源头,教学中可以从学生的已有经验和认知水平出发,设计多种学习活动。在认知有冲突的地方,有针对性的通过实验、讨论等教学手段,纠正学生的一些错误认识,形成新的认知平衡。
从学生的技能维度分析:八年级学生虽然已经具有一定的思维能力,但是思维的深度和广度还不够,思考问题往往不够全面。这章是对前面所学的压力、液体压强、二力的平衡等知识的综合应用,难度大。针对每个学生的个体差异不同,在教学过程中必须面向全体学生,满足每个学生发展的需求,因材施教,重视物理概念的建构过程,促进学生对抽象概念的理解。教师通过实验探究帮助学生学习和运用知识,引导学生在问题解决中提升操作技能与探究能力,发展核心素养。
从学生的素质维度分析:初中阶段是人生成长的重要时期,具有很强的探索自然的好奇心和求知欲,也是学生心里发展,树立正确人生观,培养必备品格的关键期。教学中要依据核心素养内涵及学生身心发展特点,通过观察、操作、体验等方式,经历丰富的实践活动,在活动中获得成就感,提升自尊水平。通过了解我国古代和现代科技成就,体会中华民族的智慧,培养学生实现中华民族复兴的责任感与使命感。
八、本章活动主题
辽宁舰行驶在海面上,巨大、漂亮的航空母舰会对学生有很强的吸引力。这既大又重的船只为什么能漂浮在海面上、舰的自重和载重与舰的形状间有何关系等一系列问题是学生们非常感兴趣的,也是学习这一章内容后能解决的问题。辽宁舰除与这一章所要学习的浮力内容有关外,还可激发学生的爱国主义热情、培养学生理论联系实际和关注科技发展的意识。
九、整体教学课时安排
单元主题 任务 问题 活动
压强 任务一:浮力(1课时) 问题1:浮力的概念 活动一:观察思考生活中有关浮力的场景,认识浮力。活动二:用称重法测量物体浸没时的浮力。
问题2:浮力产生的原因 活动一:建立物理模型,分析推导得出浮力产生的原因。
问题3:浮力大小的影响因素? 活动一:猜想、设计实验、进行实验收集证据,得出结论。
任务二:阿基米德原理(1课时) 问题1:阿基米德的灵感能获得什么? 活动一:将空易拉罐按入水中,分析推理知道物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积。
问题2:浮力大小与物体排开液体所受浮力的关系? 活动一:设计实验、进行实验收集证据,得出结论。
任务三:物体的浮沉条件及应用(1课时) 问题1:物体的浮沉条件? 活动一:观察,充分讨论、操作后,汇报做法。活动二:利用阿基米德原理公式的变形F浮=ρ液gV排和浮沉条件来分析。
问题2:浮力的应用? 活动一:把橡皮泥捏成团放在水面,观察橡皮泥的运动状态。再把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面,观察橡皮泥的运动状态。活动二:学生自制潜水艇模型。
十、学习评价量化表
评价指标 评价等级即分值 得分
一级指标 二级指标 优秀 良好 合格 自评 他评 师评
活动态度(20%) 学习兴趣 对本课有浓厚的学习兴趣 对本课有较高的学习兴趣 对本课的学习兴趣一般
学习态度 学习态度认真负责,努力完成预定任务 认真参与,在同学的协助下努力实现预定任务 认真参与,在同学的协助下努力未能全部实现预定任务
合作交流(20%) 与人合作 主动和同学配合,分工合作,乐于帮助同学 能和同学配合,做好自己分内的事 有需要时才和同学合作,喜欢个人学习
与人沟通 态度谦虚,认真倾听同学意见,能合作解决问题 会倾听同学意见,基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见,不喜欢和同学合作解决问题
探究实验(30%) 动手操作 能熟练操作实验器材,并在规定时间内完成实验任务 操作器材叫熟练,能够完成实验任务,但有缺陷 不能熟练操作实验器材,不能完成实验任务,或效率太低
分析归纳 根据实验现象和数据能够快速地分析归纳得出结论,并能和同学交流反思 能根据实验现象和数据得出实验结论,不能和同学交流反思 能记录现象和数据,不能得出对应的结论,或不能得出完整的结论
学习成果(30%) 获取知识 能够完成本节课的学习目标,能完全理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标,能在老师或同学的协助下理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标,不能完全理解本节课重难点
熟练运用 能够独立、快速完成课堂或课后练习,能运用所学内容解释一些实际问题 能够在老师或同学的帮助下完成课堂或课后练习,能解决一些实际问题 不能完成全部的课堂或课后练习,在解决实际问题时存在较大困难
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