阿基米德原理

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科学探究--阿基米德原理
【教案】
[教学目的]
1、通过实验探究，认识浮力及测量浮力的一种方法——称重法
2、经历从提出猜想和假设到进行实验探究的过程，发现浮力的大小与液体的密度及排开液体的体积有关。
3、学生通过实验活动，初步经历探究浮力大小的过程
[教学重点]
浮力大小和哪些因素有关
[教学原则]
从生活中的现象入手，让学生经历基本的科学探究过程，体验科学规律发现的轨迹，在多样化的教学方式中，鼓励学生进行研究性学习和合作学习，培养学生初步的科学探究能力和尊重事实的科学态度。
[设计思路]
教师鼓励学生发现问题、提出问题，大胆猜想，有步骤有计划地进行活动。具体的探究过程分层次分环节来完成，排除各种无关信息和干扰因素，让探究过程及结果水到渠成。具体环节：教师创设问题情境→学生认识器材→活动一：用实验感受浮力存在→活动二：浮力与什么因素有关初探→教师对学生的发现归类后再探究→活动三：对影响浮力大小的不同因素进行深入探究→得出结论→活动四：浮力的大小与排开液体重之间的关系→引出阿基米德原理。
[教学手段]
探究式的活动教学，多媒体辅助教学（软件使用—Frontpage网页制作、Flash动画演示）
[实验器材]
教师用：弹簧秤、烧杯、重物、大玻璃杯、水槽、鸡蛋、盐水、一次性水杯、溢杯、适量水、细线
学生用：弹簧秤、烧杯、重物、盐、适量水、一次性水杯、溢杯、体积相同的铝块、铜块、木块、橡皮泥、细线
[教学过程]
（一）引入新课
教师例举出生活中出现的和浮力有关的现象
1、人在水中，为什么会有上浮的感觉？
2、万吨巨轮，在水中为什么不会下沉？
3、热气球为什么能腾空而起？
4、一粒石子和一个乒乓球落入水中会有何不同？
5一块薄铝片放入水中会怎样？你会用什么方法让它漂在水面上
这些现象都与浮力有关，那么什么是浮力？它的大小与哪些因素有关？
（二）以学生探究活动为主导的新课教学
1、初识浮力
给三分钟时间让学生认识了解实验桌上摆放的不同器材，思考它们的作用，并设计、预测组合后使用能产生哪些实验现象。
教师让学生介绍自己的想法，不同的器材让你联想到什么样的实验，可以用来做什么
给五分钟让学生按事先设计的器材组合方式自行完成一些实验来感受一下浮力的存在，并把不同的现象加以比较，来初步认识浮力。（此过程教师巡视，并着手了解学生在实验中遇到的困难和具有创造性的想法）
学生汇报实验结果及发现
（这一结果应是随机的，且在一定范围内给一些学生的发散性思维提供了一个展示的机会，学生会有一些漫无边际的想法，教师要适当地加以引导归类，从而为引入新课作铺垫）
用动画演示气体也对浸在其中的物体有浮力作用，引入浮力的概念。在实验的过程中让学生体会简单地测浮力的方法。
2、探究浮力
提问：液体和气体对其中的物体有浮力，那它的大小由什么来决定？浮力大小可能和什么因素有关，再选用手边器材，来进行活动，其间可做适当指导。
在学生活动一段时间后，汇报结果。就学生的发现，师生共同分类探究，例如，学生可能会提出以下问题：
与液体密度相关的问题可用鸡蛋的沉浮来解决；
与深度有关的问题可采取多组分头实验，再交流后如有疑问再实验得出结论；
与体积有关的问题先明确体积的不同范畴再讨论出最佳方案来共同再实验完成；
与物体密度有关的猜想可选取同体积铜、铁、铝块来实验；
与物重相联系的问题可采取举例说明来解释；
其他的问题（如形状等）可作一些交待。
（参考方法一：演示实验：取一块橡皮泥，将它捏成立方体，用细线拴好，用弹簧秤称出橡皮泥重。将它浸没在水中，读取此时弹簧秤的示数。求出它浸没在水中受到的浮力。[以上读值和计算由学生完成]将橡皮泥捏成球形，按上述实验步骤，求出它浸没在水中时，
它受到的浮力。
总结：比较两次实验测得的浮力大小，得出：浮力的大小与物体形状无关）
（教学设计说明：师生一起，以学生为主来对各种可能因素进行探究，形成初步结果后，针对各组的想法来进行比较，实验中会出现多种不同的结论，教师在这一过程中要发挥其组织者的作用，对学生探究活动中的纷繁复杂的问题，及时加以分类，就某些有代表性的意见展开深入讨论，并按各自的思路进行分析，其间交换各组意见，来再次进行探究，找出组与组之间的差异，共同排除干扰条件，让结论在学生的一次次活动中自然而然的得出。）
3、规律摸索
浮力的大小和液体密度及物体排开液体体积有关，但到底是什么样的关系？引入曹冲称象的故事，启发学生，大胆假设，在探究出浮力与何因素有关的基础上，初步尝试探究浮力大小，要求学生将猜想所必需的证明数据作详细记录，教师可在这一过程中根据学生的具体情况做适当的参考意见，避免无意义的探究活动，从而体会阿基米德原理的内容实质及科学探究过程，降低实验难度，保留学生发现的乐趣，为以后的更深入的学习做准备。（这个环节难度较大，学生大致能找出与阿基米德原理内容类似即可。）教师之后做演示实验，来推出阿基米德原理的规律，请同学说出之前的活动中有哪些不足，课下讨论如何改进。


学案
探究活动目的：认识浮力；探究浮力大小和什么因素有关；初步探究浮力的大小
你对此有何猜想：
你可选用的器材有：
A 弹簧秤 B 烧杯 C 重物（钩码） D 盐少许 E 一次性水杯
F 溢杯 G 水适量 H 铜块 I 铝块 J 木块 K 橡皮泥 L 细线
你选用来进行探究验证你的猜想
你的探究活动步骤是什么：
你是怎样记录结果的：
你发现了什么：
和其他组交流后的结果有什么变化？你是如何改进实验的？

【课堂实录】
（一）引入新课
教师例举出生活中出现的和浮力有关的现象，让学生进入新课教学的环境中
师：同学们，你们在暑假里最喜欢的一项体育活动是什么？
生：游泳
师：那游泳的时候，你们在水中有什么样的感觉？
生：身体好像变轻了，像被水托起来了
师：在水中的物体是不是都会出现这样的现象呢？
一粒石子和一个篮球落入水中会有何不同？
一块薄铝片放入水中会怎样？你会用什么方法让它漂在水面上
这些现象都与浮力有关，那么什么是浮力？它的大小与哪些因素有关？
（二）以学生探究活动为主导的新课教学
1、初识浮力
师：下面给大家三分钟时间来熟悉一下实验桌上摆放的不同器材，想想它们在我们曾经做过的实验当中起到了什么作用，如果将它们中的一个或几个组合起来使用，你们能完成什么实验呢？请同组同学讨论并设计实验方案，先猜想实验可能会出现哪些现象。
（ 三分钟后）
师：刚才大家已经摆弄了器材，相信一定有了一些想法，我想请几位同学来和大家说说，不同的器材让你联想到什么样的实验，它们能用来做什么？
生：我可以弹簧测力计来测物体的重力
生：我发现有三个体积相同的金属块，原来以为是一种金属做的
但把它们放在手中，却不一样重，所以我估计不是同种材料做的，密度不同。
生：我发现一个带”嘴”的杯子，水加到缺口的位置就会流出来，如果再加物体进去，水就会溢出来
生：我可以将橡皮泥捏成任何的形状来做实验……
师：现在我们一起来用手边的各种器材来完成你们想做的实验吧，并及时将你们的实验发现写在你们的学案上。
（六分钟后）
师：我想知道大家刚才都做了什么，你们发现了什么？谁能告诉我？
学生汇报实验结果及发现：
师：我们用一个动画来说明一下同学们对浮力的认识
（演示动画，手托物体和水托物体对比，引出浮力是液体对浸在其中的物体的一个向上的托力作用）
师：换成其他液体可以吗？
生：可以
师：那热气球并不是在水中，为什么会漂在空中？
生：空气也会对其中的物体有个托力作用
师：请看动画中的气球在绳子剪断后会怎样？（演示动画）
生：漂走。
师：那你们对浮力现在有什么更深入的认识了呢？
生：（浮力大致定义）
师：好，我们想更进一步了解浮力，就要知道如何简单地测量出浮力，我们请刚才那个同学再说一次测浮力的方法。
生：我先用细绳拴好铜块，挂在弹簧秤下测出重力，然后放在水中测，发现示数减小了，再将木块完成同样的操作，两次示数是铜块减小的多，所以我们认为这个结果和物体密度有关。
2、探究浮力的大小和什么因素有关
师：下面我们再来做实验探究一下，浮力何时大何时小，浮力的大小与什么因素有关？
（五分钟后）
学生汇报结果，同时教师将学生的发现，分类写在黑板上，留在后面逐个分析
生：弹簧秤钩住钩码后，放入水中，物体进入水中越多，弹簧秤示数越小，所以我觉得物体在水中越深所受浮力就越大；
生：我们把不同体积的物体放入水中，体积大的物体所受浮力大。我们认为浮力可能和物体的体积有关。
生：语文课上学过一篇《死海不死》的文章，投进死海的人不会淹死，听说是因为死海的水很咸，所以我认为浮力和液体的密度有关。
生：橡皮泥的不同形状（空心的碗状和实心的球形）分别出现了浮沉不同的情况
师：下面我们一起来逐个讨论究竟哪些猜想是正确的我们来看一个小实验。（教师演示加入盐时鸡蛋的浮沉实验）
生：浮力和液体密度有关
生：我们组不同意刚才第三组说的浮力与深度有关的看法，因为
要是把物体放入水中，等它完全进入以后，即使放得再深，弹簧秤的示数再也不会变了，是因为它在水中的体积没有变化，所以我们认为和物体体积无关，和物体进入水中的体积有关。
（介绍本组的做法）
师：我们每一组都来做一下这个实验
师：第三组同学，你们做完后，想法有没有改变？
生：我们现在通过再次实验后，认为浮力大小与深度无关了
师：刚才我们有两组说，与物体体积有关或者与形状有关
这两个问题有没有共同点呢？
师：实质上改变薄铁片的形状就同时改变了它在水中的体积，物体自身体积有没有改变？
生：没有。
师：那么，请同学来总结物体所受浮力大小和什么因素有关？
生：与液体密度，和排开液体的体积有关，与深度无关
师：很好！
3、规律摸索
师：浮力的大小和液体密度及物体排开液体体积有关，但到底是什么样的关系？请大家看看曹冲称象的故事介绍，希望你们从中受到启发来。下面的探究活动，让我们找出浮力大小和溢出来的水之间定量的关系
（五分钟后）在教师引导下完成实验后，学生汇报
生：我们测出钩码在空气中的重和在水中的重，得出浮力的大小，发现和溢出来的水重是大致一样的。
师：我们来看一个实验，看看这位同学说的结论是不是可以再次出现
（演示阿基米德实验）
学生回答：
生：浮力大小和溢出的水重是差不多的
师：这就是阿基米德原理的基本内容，我们再来熟悉它
（演示画面，加深对此原理的认识）
师： 今天我们对浮力进行了一步步的探究，相信大家在活动过后，已经有了对它有了更深入的了解，希望你们能把所学浮力知识运用到你们的生活中去。下课！

【点评】
1、本节探究教学的难点在与影响浮力大小的因素的“发现”。探究教学给学生的发散性思维提供了一个展示的机会，学生可能会有一些漫无边际的想法，郭老师较好地发挥了组织者、引导者的作用，对学生探究活动中的纷繁复杂的问题，及时加以分类，就某些有代表性的意见展开深入讨论，并按各自的思路进行分析，其间交换各组意见，来再次进行探究，找出组与组之间的差异，共同排除干扰条件，让结论在学生的一次次活动中自然而然的得出。
2、引入曹冲称象的故事，启发学生，大胆假设，在探究出浮力与何因素有关的基础上，初步尝试探究浮力大小。教师根据学生的具体情况做适当的参考意见，可以避免无意义的探究活动，从而体会阿基米德原理的内容实质及科学探究过程，降低实验难度，让学生保有发现的乐趣，为以后的更深入的学习做准备。
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