(共21张PPT)
第十章 浮力
阿基米德原理
第2节
【学习目标】
物理观念:能说出阿基米德原理并会书写其公式;会利用阿基米德原理解释简单的现象和计算。
科学思维:通过科学探究活动,经历观察物理现象的过程,培养学生观察、实验能力,分析、概括、思维能力。
科学探究:经历探究阿基米德原理的过程,学习科学探究的有关方法。
科学态度与责任:养成观察思考、勇于发现、乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
阿基米德验皇冠
通过刚才的短片，我们知道了阿基米德鉴别王冠的故事，及其发现的浮力定律，这个定律叫做阿基米德原理，到底是什么内容呢？ 今天我们一起学习阿基米德原理。
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探究新知
阿基米德的灵感
排开液体
的体积
物体浸在液体中的体积
=
等质量的不同物质，由于密度不同，体积不等。
现在你知道阿基米德是怎么辨别出来的了吗？
想想做做：将易拉罐按入装满水的溢水杯中，体会手的感觉，同时观察水溢出的多少。
结论：物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大。物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积。
探究新知
影响浮力大小的因素
物体浸在液体中的体积
液体的密度
物体排开液体的体积
V排
ρ液
×
=
m液
F浮
G液
浮力的大小跟排开液体的重力存在什么定量关系呢？
探究新知
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
猜想和假设
提出问题
浮力的大小跟物体排开液体的重力存在什么定量关系呢？
可能相等，可能成正比
思考：我们需要测出哪两个物理量？
探究新知
设计实验
1.测量浮力的方法：
F浮=F1-F2
在空气中
在液体中
F2
F1
探究新知
称重法
设计实验
2. 测量排开液体所受的重力：
排水法
G排=G总-G桶
①用弹簧测力计测出小桶的重力。
②溢水杯中盛满液体，把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体；
③用弹簧测力计测出小桶杯和排开液体的总重力，总重力与小桶杯的重力之差，就是排开液体所受的重力。
G桶
G总
探究新知
4.进行实验
①用测力计分别测出物体所受重力G和小桶重力G桶。
②测出空桶
的重力G桶
①测出物体在
空气中重力G
G
G桶
3.实验器材：
弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、细线、 水、盐水.
探究新知
进行实验
②把物块浸入装满水的溢水杯中，同时用小桶收集物块所排开的水，读出弹簧测力计的示数F，算出物块所受浮力
F浮＝G－F
④测出小桶和排开
的水的总重力G总F4
③物体浸在水中，读出测力计的示数F
F
G总
探究新知
进行实验
③测出小桶和排开水的重力G总，计算出排开液体的重力G排= G总- G桶；
④测量数据填入记录表，分析数据，得出结论。
实验 次数 物重 G/N 物体在水中时 测力计示数F/N 浮力 F浮/N 桶与排出水 总重G总/N 空桶重 G桶/N 排开水重
G排/N
1
2
3
F浮= G排
实验结论：______________。
探究新知
交流与评估：
(1)若溢水杯中水没有加满，会对实验造成什么影响
(2)实验中，如何保证实验时溢水杯中水已加满
(3)实验中，若先测出小桶和水的总重，再将水倒出后测出空桶的重力，测量结果会有什么影响？
导致G排的测量值偏小。
向溢水杯中缓慢加水，直到溢水口有水滴流出，就表示水已经加满。
因为桶壁沾有部分水，所以G 桶测量值偏大，导致 G 排测量值偏小。
探究新知
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液体所受的重力。
2.公式：F浮=G排
3.适用范围：液体和气体
4.用于计算的导出式：
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
探究新知
归纳总结
浮力原理：物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重力。
杠杆原理：发现了杠杆平衡条件。
阿基米德的《方法论》： “十分接近现代微积分”，这里有对数学上“无穷”的超前研究，贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。
（公元前287年—公元前212年），伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，并且享有“力学之父”的美称，阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。
阿基米德
探究新知
ρ液表示液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3）
V排表示排开液体的体积，单位：米3（m3）
g表示9.8牛/千克（N/kg）
F浮表示物体受到的浮力，单位：牛（N）
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
探究新知
浸没
部分浸入
物体“浸在液体中”包括“全部浸入（也叫浸没）”和“部分浸入”两种情况。
（V排=V浸=V物） （V排=V浸
探究新知
例题1 将金属块浸入水中，排开0.6kg的水，金属块的浮力是 N（g取10 N/kg）。
例题2 一个体积为300 cm3 的物体浮在水面上，它的1/3体积露出水面，它受的浮力是多大 N。（g取10 N/kg）
F浮=G排＝mg=0.6kg ×10N/kg=6N
F浮= ρ液 gV排=1.0 ×103kg/m3 ×300 ×10-6m3 × ×10N/kg=2N
6
2
探究新知
例题3 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的重量为4.9N，浸没在水中称时，测力计示数为4.5N．g取10 N/kg，求：
（1）王冠浸没在水中受到的浮力是多少？
（2）王冠体积为多大？
（3）王冠的密度是多少？王冠是否是纯金的？（金的密度是17.3×103kg/m3）
解：（1）王冠浸没在水中受到的浮力F浮＝G－F＝4.9N－4.5N=0.4N；
（2）由F浮=G排=ρ水gV排得排开水的体积
V排＝
=4×10-5m3
（3）王冠的质量m＝
=0.49kg
王冠的密度：ρ＝
小于纯金的密度 17.3×103kg/m3，所以皇冠不是纯金的。
＝12.25×103kg/m3
探究新知
课堂小结
阿基米德原理
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
阿基米德原理
浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体的重力
F浮= G排
推导式：F浮= ρ液 gV排
课堂小结
F浮= F向上－F向下
计算浮力的三种方法
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
F浮= G－F拉(共25张PPT)
第2节 阿基米德原理
一、阿基米德灵感的启示
物体排开液体的 越大、液体的 越大,所受的浮力就越大。
二、浮力的大小
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向 的浮力,浮力的大小等于 。
2.表达式:F浮= = ,其中ρ液表示 ,V排表示物体 。
知识清单
体积
密度
上
它排开的液体所受的重力
G排
ρ液gV排
液体的密度
排开液体的体积
[注意] 当物体浸没在液体中时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体中时,则V排3.适用条件:阿基米德原理不仅适用于 ,也适用于 。
液体
气体
深度理解
阿基米德原理
(1)原理中所说的“浸在”包含两种状态:一是物体全部浸入液体里面,即物体浸没在液体里;此时V排=V物;二是物体一部分浸入液体里,一部分露在液面以上,此时 V排(2)由F浮=ρ液 gV排可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。
【典例分析】
[例]体积相等的物体A、B、C浸在某种液体中,静止后它们的位置如图所示,它们受到液体的浮力大小分别为FA、FB、FC。则( )
A.FAB.FA>FB>FC
C.FAD.FA=FB>FC
C
基础题
1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.浮在水面上的物体比沉入水底的物体受到的浮力大
B.物体的密度越大受到的浮力越小
C.物体浸入水中越深受到的浮力越大
D.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
2.形状不同的铝块、铁块、铜块浸没在水里,受到的浮力相同,由此可知它们的( )
A.质量相同 B.体积相同
C.密度相同 D.物重相同
D
B
3.如图所示,刘老师把一金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计的示数为F。他让同学们帮他想办法,让弹簧测力计的示数变大。下列做法可行的是( )
A.往烧杯里加些酒精
B.往烧杯里加些盐
C.往烧杯里加水
D.把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面
A
4.跳水运动员入水的过程中,他所受浮力F随深度h变化的关系如图所示,其中正确的是( )
A
5.如图所示,将一铁块用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐浸入水中。在铁块浸没前,铁块所受的浮力逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计的示数逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
变小
6.某物体的质量是2 kg、体积为4×10-3 m3,将其浸没在水中后,则物体受到的重力是 N,受到水对它的浮力是 N。(取g=10 N/kg,
ρ水=1.0×103 kg/m3)
7.如图所示,重为5 N,体积为0.2×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中,物体受到的浮力是 N,静止时弹簧测力计的示数是 N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
20
40
2
3
8.小明设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是 。
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
B
(2)通过实验可得到的结论是浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 。
(3)以下情况会影响结论的是 。
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸入水中
(4)将图乙中的水换成酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),物体受到的浮力
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
排开的液体所受的重力
A
变小
中档题
9.如图所示,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物体放入水中,物体漂浮,台秤示数为 375 g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力压物块使其浸没在水中,此时台秤示数为425 g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8 N。过程中水始终未溢出,以下说法正确的是( )
A.物体的质量为125 g
B.物体的密度为0.5 g/cm3
C.从图丙到图丁,电子台秤的示数增加了80 g
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8 N
D
10.如图所示为某校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景,已知气球的体积为8 m3,气球(含内部所充气体)、标语条幅及细绳的总质量为 9 kg。空气的密度为 1.29 kg/m3,g取10 N/kg。则系于地面拉住标语的细绳的拉力为( )
A.103.2 N B.90 N
C.13.2 N D.193.2 N
C
11.如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,则圆柱体的重力为 N,圆柱体浸没时所受的浮力为 N。圆柱体的密度为 kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×
103 kg/m3)
2.1
0.6
3.5×103
12.(2024贵州)如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA答案:如图所示
13.某班物理实验小组的同学,通过实验验证阿基米德原理。
(1)方案一:小琪同学用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。由图甲中几个步骤的测量数据可知,石块浸没在水中时,发现F浮
(选填“等于”或“不等于”)G排,造成这种结果的原因不可能是 (填序号)。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C.第三步操作中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
不等于
B
小琪改正错误后,得到石块浸没在水中受到的浮力为1 N,则石块密度为
kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(2)方案二:如图乙所示,小佳同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小佳逐渐调高升降台时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数变小,且弹簧测力计A示数的变化量
(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计B示数的变化量,从而证明了阿基米德原理的正确性。
2.5×103
等于
14.一石块在空气中称量时,弹簧测力计的示数是6 N。浸没在水中称量时,弹簧测力计的示数是3 N。浸没在另一种液体中称量时,弹簧测力计的示数是2.4 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)石块在水中受到的浮力。
解析:(1)由题知,石块的重力G=6 N,石块浸没在水中时测力计的示数
F拉=3 N,
则石块在水中受到的浮力为F浮=G-F拉=6 N-3 N=3 N。
答案:(1)3 N
(2)石块的密度。
答案:(2)2×103 kg/m3
(3)另一种液体的密度。
答案:(3)1.2×103 kg/m3
素养题
15.现有一形状不规则的木块,小明同学用图甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度,实验步骤如下:
(1)向容器内倒入适量的水,水的体积记作V1。
(2)将木块轻轻放入容器中,液面上升至V2。
(3)用细针将木块按压,使木块浸没于水中,液面上升至V3。请写出下列物理量的表达式:木块的质量m= ,木块的体积V=
,木块密度ρ= 。(已知水的密度为ρ水)
ρ水(V2-V1)
V3-V1
16.如图所示,在一个装水的容器中,轻质弹簧的一端连着小球,另一端固定在容器底部。已知小球的体积为500 cm3,小球静止时受到弹簧对它向下的拉力,拉力大小为2 N。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg,则:
(1)此时小球所受的浮力为多少
解析:(1)已知小球的体积为500 cm3,浸没在水中时,排开水的体积等于小球的体积,则小球受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×500×10-6 m3=5 N。
答案:(1)5 N
(2)该小球的密度为多少
答案:(2)0.6×103 kg/m3
(3)若地球上所有物体重力均减半,即g变为5 N/kg,水的密度不变,则弹簧的长度会如何变 请说明理由。
答案:(3)见解析
解析:(3)如果地球的引力减小为一半,即g′为 5 N/kg,
小球受到的浮力F浮′=ρ水g′V排=1.0×103 kg/m3×5 N/kg×500×
10-6 m3=2.5 N。
而小球的重力(其质量不会变化)G′=mg′=0.3 kg×5 N/kg=1.5 N,
由力的平衡条件可得,弹簧的拉力
F′=F浮′-G′=2.5 N-1.5 N=1 N<2 N,则弹簧的长度会变短。中小学教育资源及组卷应用平台
第2节《阿基米德原理》导学案
【学习目标】
物理观念:能说出阿基米德原理并会书写其公式;会利用阿基米德原理解释简单的现象和计算。
科学思维:通过科学探究活动,经历观察物理现象的过程,培养学生观察、实验能力,分析、概括、思维能力。
科学探究:经历探究阿基米德原理的过程,学习科学探究的有关方法。
科学态度与责任:养成观察思考、勇于发现、乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
【学习重点】
理解阿基米德原理，应用阿基米德进行相关计算.
【学习难点】
应用阿基米德原理进行计算.
【自主预习】
1. 两千多年以前，阿基米德发现：物体浸在液体的体积就是______的体积；
2. 排开液体的体积越大、液体的密度越大，则排开液体的______就越大，因此，浮力的大小可能跟排开液体的______密切相关，而液体的______跟它的质量成正比，因此，浮力的大小可能跟______密切相关；
3. 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液体所受的______.这就是著名的阿基米德原理.用公式表示就是______.阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于______.
【探究新知】
探究点一 阿基米德的灵感
1.阿基米德洗澡时突然想到：物体浸在液体中的体积就是______的体积.由此，我们在第一节探究出的实验结论可以表述为：______越大，液体的密度越大，它所受的浮力就越大.
2.想想做做：体验物体排开液体的体积越大，所受的浮力就越大
把装满水的烧杯放在盘子中，再把空的饮料罐按入水中，在手感受浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中.
①现象：通过实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越______，排开的水越来越______.说明浮力的大小和______多少有关系.
②推理：由于物体的体积与密度的乘积等于质量，物体的体积越大、密度越大，其______越大.如果液体的______越大、排开液体的______越大，溢出在盘中液体的______也就越大.由此，我们猜想，浮力的大小跟______有关，而液体的重力大小跟它的质量成正比，因此，可以进一步推想，浮力的大小跟______也密切相关.
③猜想与假设：浮力的大小跟物体排开液体所受______有关.
探究点二 浮力的大小
实验：探究浮力大小与物体排开液体的重力的关系
1.设计实验：
（1）怎样测量物体受到的浮力？需要测量哪些物理量？怎样计算浮力的大小？
浮力大小可以用______测出：先测出物体所受的______G，再读出物体浸在液体中______F拉，则F浮=______.
（2）怎样测量物体排开的液体所受的重力？需测量哪些物理量？怎样计算物体排开液体所受重力的大小？
物体排开液体所受的重力可以用______和______测出：溢水杯中______液体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体______的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的______.
2．实验器材：弹簧测力计、细线、水、烧杯、小桶、溢水杯、圆柱体
3．实验步骤：
①用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶；
②用弹簧测力计测出小石块的重力G物；
③将石块体浸没入盛满水的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F拉；
④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G总；
⑤计算出小石块受到水的浮力F浮和排出水的重力G排.实验数据记录在表格中.
4.实验数据记录
次数 小桶的所受的重力G桶/N 物体所受的重力G物/N 物体在水中弹簧测力的示数F拉/N 小桶和排开水所受的总重力G总/N 浮力F浮/N 排开水所受的重力G排/N
1
2
3
4
5.实验结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小______物体排开液体所受重力，即______.
6.交流与评估：
(1)若溢水杯中水没有加满，会对实验造成什么影响
.
(2)实验中，如何保证实验时溢水杯中水已加满
.
(3)实验中，若先测出小桶和水的总重，再将水倒出后测出空桶的重力，测量结果会因为桶壁沾有部分水，所以G桶测量值______，导致 G排测量值______.
探究点三 阿基米德原理
1.内容：浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它______所受的重力.
2. 公式：F浮=______.
3. 推导公式：F浮=m排g=______
4.适用范围：液体和______
5.对原理的理解:
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”（V排______V物）和“部分浸入”（V排______V物）两种情况.
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力.
③阿基米德原理表明，浮力大小只和______、______有关，与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素______.
例题1将金属块浸入水中，排开0.6kg的水，金属块的浮力是______N（g取10 N/kg）.
例题2一个体积为300 cm3的物体浮在水面上，它的1/3体积露出水面，它受的浮力是______ N.（g取10 N/kg）
例题3在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的重量为4.9N，浸没在水中称时，测力计示数为4.5N．g取10 N/kg，
求：
（1）王冠浸没在水中受到的浮力是多少？
（2）王冠体积为多大？
（3）王冠的密度是多少？王冠是否是纯金的？（金的密度是17.3×103kg/m3）
【当堂练习】
1.关于浸在液体中的物体所受浮力F浮与物体重力G物、物体排开液体的重力G排间的大小关系，以下说法中正确的是（ ）
A．只有当物体浸没时，F浮等于G物 B．不管物体是否浸没，F浮都等于G物
C．只有物体未浸没时，F浮等于G排 D．不管物体是否浸没，F浮都等于G排
2.如图所示，将一只重为0.5 N的小烧杯放在一个装满水的溢水杯的溢水口正下方，向溢水杯中轻轻放入一个小木块，从中溢出的水全部流到小烧杯中，测得小烧杯和水的总重力为2.5 N.则木块受到的浮力为（ ）
A. 3 N B. 2 N C. 2.5 N D. 0.2 N
3.如图所示，当乒乓球从水里上浮到水面上，乒乓球在A位置时受到的浮力为FA，水对杯底的压强为pA，在B位置时受到的浮力为FB，水对杯底的压强为pB，则它们的大小关系是（ ）
A．FA=FBpA=pB B．FAC．FA>FBpA>pB D．FA>FBpA=pB
4.如图，重为5N，体积为0.2×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在水中，物体受到的浮力是_______N，静止时弹簧测力计的示数是_______N.（g=10N/kg）
5.如图所示，小明用细线系住重为5 N的物体A，使其一半体积浸入盛满水的溢水杯中，物体A排开的水重为2 N，此时物体A所受的浮力为______N，将A浸没在水中，此时物体所受的浮力为_____N，物体排开的水的体积为______ m3.（g取10 N/kg）
6.如图所示，是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数.
（1）金属块浸没在盐水中时，受到的浮力是______N.
（2）分析图乙、丙可知，浮力的大小跟______有关.
（3）分析两图可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关.
（4）由实验可知，该金属块的密度是______kg/m3.
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会.
.
参考答案
【自主预习】
1.物体排开液体
2.质量 质量 重力 排开液体的重力
3. 重力 F浮=G排 气体
【探究新知】
探究点一 阿基米德的灵感
排开液体 物体排开液体的体积
2.①大 多 排开液体
②质量 密度 体积 质量 排开液体的质量 排开液体的重力
③重力
探究点二 浮力的大小
1.（1）弹簧测力计 重力 弹簧测力计的示数 G－F拉
（2）溢水杯 弹簧测力计 盛满 排开 重力
5.等于 F浮＝G排
6.(1)导致G排的测量值偏小.
(2)向溢水杯中缓慢加水，直到溢水口有水滴流出，就表示水已经加满.
(3)偏大 偏小
探究点三 阿基米德原理
1.排开的液体 2.G排 3.ρ液gV排 4.气体 5.①= < ③ρ液V排 无关
例题1 6
例题2 2
例题3解：（1）王冠浸没在水中受到的浮力F浮＝G－F＝4.9N－4.5N=0.4N；
（2）由F浮=G排=ρ水gV排得排开水的体积
V排==4×10-5m3
王冠的质量m＝＝0.49kg
王冠的密度：ρ＝＝12.25×103kg/m3＜17.3×103kg/m3，所以皇冠不是纯金的.
【当堂练习】
1.D 2.B 3.C 4. 2 3 5. 2 4 .
6.（1）2.4 （2）排开液体的体积 （3）丙丁 （4）2.4×103
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第2节 阿基米德原理
物理观念:能说出阿基米德原理并会书写其公式;会利用阿基米德原理解释简单的现象和计算。
科学思维:通过科学探究活动,经历观察物理现象的过程,培养学生观察、实验能力,分析、概括、思维能力。
科学探究:经历探究阿基米德原理的过程,学习科学探究的有关方法。
科学态度与责任:养成观察思考、勇于发现、乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
教学重点:理解阿基米德原理,应用阿基米德进行相关计算。
教学难点:应用阿基米德原理进行计算。
教师准备:阿基米德原理演示器、弹簧测力计、空饮料瓶、烧杯、水、木块、小石块等。
学生准备:阿基米德原理演示器、弹簧测力计、小石块、水、细线、空饮料瓶、烧杯等。
教学环节 设计意图
一、创设情境 导入新课 阿基米德是古希腊著名的哲学家、数学家、物理学家,享有“力学之父”的美称,叙拉古国王让工匠做了一顶纯金的王冠,但是在做好后,国王疑心工匠在金冠中掺了假,于是请阿基米德来检验。阿基米德冥思苦想而不得要领,让我们重温阿基米德验皇冠的故事。 播放视频“阿基米德鉴别王冠的故事”。 提出问题:阿基米德是怎样解决这个难题的呢 学习了今天的知识后,你会找到答案。 激发学生学习的兴趣,同时学习科学家勇于探究科学真理的精神
二、新课讲解 探究新知 学生准备:在烧杯中装满水,往下按空饮料瓶,水会溢出。要求: 1.你的手有什么感受,这说明了什么 2.这个力有变化吗,这又说明了什么 3.你还观察到什么现象 4.根据刚才实验中你的感受结合观察到的实验现象,你觉得浮力的大小可能和什么有关 四人一组,按要求完成实验。感知浮力的大小变化。 交流:1.手受到向上顶的力,说明瓶子浸入水中的过程中,受到水的浮力。 2.在瓶子浸入水中的过程中,向上顶的力越来越大,受到的浮力在增大。 3.溢出来的水越来越多,受到的浮力越大,浮力大小可能与溢出来水的多少有关。 教师引导:这个“多少”指的是什么 是指排开水的质量、密度、体积还是重力 通过学生的亲自体验,教师的步步引导,让学生把感受和实验现象联系起来,较为顺利地提出浮力大小可能与排开液体的重力有关
学生:排开液体受到的重力。 教师:要验证猜想是否正确,我们要怎么做 学生:实验。 学生自主阅读课本,结合给出的实验器材,思考下列问题,思考后小组讨论: 1.怎样测浮力 2.怎样收集排开的液体 3.怎样测出排开液体的重力 4.需要的实验器材有哪些 5.如何进行实验、设计表格 6.如何进行多次实验 学生讨论交流后,小组进行展示,其他小组进行补充,教师点评。 1.用弹簧测力计测出浮力大小:先测出物体所受的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉,则F 浮=G-F拉。 2.物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出:溢水杯中盛满液体,再把物体浸在液体中,让排开的液体流入一个小桶中,桶中的液体就是被物体排开的液体,用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。 实验器材:弹簧测力计、细线、水、小石块、小桶、溢水杯。 学生分小组进行实验,小组内做好分工,记录实验数据,分析数据得出结论。 实验步骤: ①用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶; ②用弹簧测力计测出小石块的重力G物; ③将小石块浸入盛满水的溢水杯中,记下弹簧测力计的示数F拉; ④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G总; ⑤计算出小石块受到水的浮力F浮和排开水的重力G排。实验数据记录在表格中。 次数小桶的所受的重力G桶/N物体所受的重力G物/N物体在水中时弹簧测力的示数F/N小桶和排开水所受的总重力G总/N浮力 F浮/N排开水所 受的重力 G排/N1234
学生交流后引导学生归纳出浮力大小与排开液体重力的关系后,组织学生评估并反思实验过程,从而改进实验方案。 归纳:阿基米德原理的内容,并用课件展示。 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。 学生回答问题,经历实验的设计过程,思考问题,得出结论;教师通过提问引导学生思考并设计实验 小组合作实验,培养团队合作意识
2.公式:F浮=G排。 3.用于计算的导出式:F浮= G排= m排g=ρ液gV排。 4.阿基米德原理适用范围:任何液体和气体、任何情况(漂浮体、下沉物、部分浸入、浸没)。 交流与评估: (1)若溢水杯中水没有加满,会对实验造成什么影响 导致G排的测量值偏小。 (2)实验中,如何保证实验时溢水杯中水已加满 向溢水杯中缓慢加水,直到溢水口有水滴流出,就表示水已经加满。 (3)实验中,若先测出小桶和水的总重,再将水倒出后测出空桶的重力,测量结果会因为桶壁沾有部分水,所以G桶测量值偏大,导致 G排测量值偏小。 例题1 将金属块浸入水中,排开0.6 kg的水,金属块受到的浮力是 6 N(g取10 N/kg)。 例题2 一个体积为300 cm3的物体浮在水面上,它的体积露出水面,它受的浮力大小为 1 N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3) 例题3 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠受到的重力为4.9 N,浸没在水中称时,弹簧测力计示数为4.5 N。ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求: (1)王冠浸没在水中时受到的浮力是多少 (2)王冠体积为多大 (3)王冠的密度是多少 王冠是否是纯金的 (金的密度是17.3×103 kg/m3) 课件展示答案 评估有利于发展学生的批判性思维,使学生有可能发现新的问题,从而养成严谨的科学态度 首尾呼应,加深对阿基米德原理的理解,同时学会利用阿基米德原理解决问题
三、归纳概括 课堂小结 学生总结本节所学知识,教师课件展示。 总结本节课的学习收获,增加学生的自信心和获得感
第2节 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.表达式:F浮=G排。
3.导出式:F浮= G排= m排g=ρ液gV排。
4.适用范围:液体和气体。
提供弹簧测力计,设计实验测量盐水的密度,简述实验的主要步骤(用相应的字母表示所测的物理量),并写出数学表达式。
参考答案:
实验器材:水、盐水、水杯、细线、石块。
步骤:
①将石块用细线拴住,用弹簧测力计测出石块的重力G;
②用弹簧测力计挂着石块,使其浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F1;
③将石块擦干,用弹簧测力计挂着石块,使其浸没在盐水中,读出弹簧测力计的示数F2。
④石块在水、盐水中受到的浮力分别为F水=G-F1、F盐水=G-F2,石块的体积为V,则有F水=ρ水gV=G-F1,F盐水=ρ盐水gV=G-F2,然后即可解得:ρ盐水=ρ水。
教学的开展以阿基米德在浴缸中思考皇冠之谜的引入,根据观察到的现象提出猜测“浮力大小可能与排开液体的多少有关”,继而进一步猜想“浮力大小可能等于排开液体所受的重力”,学生分小组合作学习进行实验设计和验证。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。不仅加深了学生对知识的理解,更培养了学生学习本学科的兴趣,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,达到了理论联系实际的目的,起到了良好的效果。
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