浮力
—新授课
★整体设计说明★
本课由浮在水面的物体和浸没水中的物体是否都受到浮力引入新课，进而提出问题浮力的大小与什么因素有关。自然展开，体验整个探究过程，重点培养分析实验数据的能力。重点突破“突然出现”的、不符合学生认知规律的溢水杯。
根据教学目标中的知识与技能划分，本节课主要分两个部分。第一部分通过探究知道浮力大小与那些因素有关，第二部分通过分析数据得出阿基米德原理并验证。
按照本节课的教学重点，主要是探究浮力大小与那些因素有关，并在寻找过程中收集数据、总结规律。
本节课的难点是让学生自主探究得出阿基米德原理。在这个难点上先通过定量探究浮力大小和ρ液、V排的关系。再通过对数据“分析与论证”，得出阿基米德原理。
★教材分析★
本课安排在《压强和浮力》的最后一节，学生对于力和运动已经有较深认识，同时也说明本节综合性较强。
★教法建议★
本课分为三个板块：认识浮力，探究浮力大小与什么因素有关，验证阿基米德原理。很多学生没有经历浮力大小与什么因素有关的探究过程，直接进入了阿基米德原理，这不符合学生认知规律，也是不符合新课标要求的。建议从真实的生活现象入手一一探究破解，加深学生对浮力大小与什么因素有关的理解。有条件的学校因设置学生分组实验，让学生自主探究，真正做到学生为主体，教师为主导。
★学情分析★
学生根据生活经验，已经对漂浮在水面的物体受浮力有比较浅显的认识，但对于“浸在液体中的物体是否受浮力”及“浮力大小与什么因素有关”认识还不够，甚至存在错误的前概念。
★学法引导★
大胆让学生对浮力大小与什么因素有关进行猜想，然后一一设计实验来验证、破解。整个过程中不断穿插实验，让学生认真观察，缜密思考，交流与合作来归纳总结，加深认识。这样沿着科学家的足迹来体会物理、体会科学的发展。
★三维目标★
1．知识与技能
（1）知道浮力大小和什么因素有关。
（2）知道阿基米德原理。
2．过程和方法
（1）注重培养学生收集数据的能力。
（2）注重培养对实验数据“分析与论证”的能力。
3．情感、态度与价值观
（1）通过让学生沿着科学家的足迹探索浮力，来培养其科学精神。
（2）通过一系列的实验探究活动，让学生感知实验的意义和价值。
★重点难点★
重点：浮力大小和哪些因素有关的探究过程。
难点：阿基米德原理的得出。
★课时安排★
1课时
★教学过程★
一、新课引入（约2分钟）
请同学们看到讲台上的水槽，其中盛有一些水。现在将泡沫、木块、金属块放入。请同学们通过所观察到的现象来判断，哪些物体受到浮力。
（学生：……）
木块泡沫被水托住了，所以受到浮力。请用你用桌上的仪器来验证，浸在水中的金属块也受到浮力的作用。并求出它所受浮力的大小。
（学生：……）
【设计意图】课始，通过展现现象，引发学生的思考，破除部分学生对浸没在液体中的物体不受浮力的错误前概念。
二、新课讲解
1．浮力的定义（约2分钟）
老师把气球作为奖品送给回答问题的同学。“将球抛过去”（氢气球上升）
没有关系，老师补一个给你。先请坐。谁能告诉大家是什么力使得气球向上运动？
（学生：……）
原来物体浸在气体中也受到浮力。
浮力：浸在液体、气体中的物体会受到向上的托力
【设计意图】让学生建立正确的浮力概念，同时明白浮力不止是浸在液体中能产生，同时浸在气体中的物体也是受浮力的。
2．关于浮力的探究（约25分钟）
生活中与浮力有关的现象很多，请提出关于浮力的大小和什么因素有关的猜想？可以先思考一下，关于浮力大小的猜想。
（学生回答）
下面请同学们用桌上的器材，来验证物体所受浮力大小与浸入液体深度的关系。实验时请使其它变量保持不变。
（学生：……）
接着咱们来验证浮力大小与物体形状的关系。这里有一个塞满橡皮泥的气球，将它放入水中，请同学们记住此时指针的位置。拿出来，请这为同学来改变它的形状。再次放入，请同学们观察指针位置是否发生变化？这说明浮力大小和物体形状什么关系？
（学生：……）
现在我们来实验探究一下：浮力大小与浸入体积的关系。这个圆柱体的每一格体积是0.2×10-3m3。我们使它浸入水中的体积每次增加一格，则它浸入水中的体积就会如表所示。我们通过实验来测算与之对应的浮力大小。
我们把它所受的浮力大小输入。请寻找浮力大小与浸入水中体积的关系。可以讨论。
（学生：……）
物体浸在水中时所受浮力的大小与浸入的体积成正比。
（学生：……）
我们的结论是：浸在水中的物体所受浮力大小与排开的水的体积成正比。这个规律在水中成立，在其它液体里是否也成立，我们换到酒精中来验证下。
请大家仔细分析表格数据，并回答浮力大小和浸入酒精中体积的关系。
关于浸入液体中的体积，阿基米德有着亲身体验，有人知道这个故事吗？掌声鼓励一下，这个故事告诉我们浸入液体体积就等于排开液体的体积。我们把V浸换成V排。
（学生：……）
科学研究表明物体所受浮力大小与排开的液体体积成正比。
班上会游泳的同学请举手？如果游泳圈套在身上，你敢不敢去游泳？给你一个游泳圈，但我要提醒你这是一个破损的、吹不起来的游泳圈，你现在敢跳到游泳池深水区去了吧？
（学生：……）
能不能用我们刚才的结论来解释一下，没吹起的游泳圈为什么不能起到作用？
（学生：……）
回到我们的实验数据，已经完成了我们的研究任务，但其中是否还暗藏玄机，请仔细分析。
（学生：……）
请大家进行数据分析，看能否得出浮力与液体密度的具体关系。
（学生：浮力的大小还和液体密度成正比。）
你是如何得出来的？
还有其它数据能佐证吗？
实验数据给了我们一个惊喜：物体所受浮力大小与排开的液体密度成正比。
有了游泳圈就可以浮起来，对吧？
（学生：……）
现在请你在空气中浮起来。
（学生：……）
在水中能浮起来，在空气中却不行。请用刚才的结论解释一下好吗？
（学生：……）
这是我们的两条结论，下面利用结论来做两到题目。
如果V排不变，液体密度增大到两倍，那么浮力增大到原来的几倍？
（学生：……）
如果液体密度增大到两倍后，V排再增大到三倍，那么浮力增大到原来几倍？
（学生：……）
原来浮力和V排、ρ液的乘积也会成正比。那么V排、ρ液的乘积是什么呢？
（学生：……）
我们把刚才所有的实验数据都放到一起来。然后用电脑算出排开液体的质量。把V排、ρ液遮盖住，我们的数据是不是也证明它们成正比？
真的是。浮力和排开液体质量的比值是多少？
（学生：……）
还有哪个物理量和质量的比值也是10N/kg？
（学生：……）
浮力和排开液体所受重力之间是否会有联系，一起来看一下。先用电脑算出重力，再遮盖住排开液体的质量，请寻找关系。
（学生：……）
【设计意图】让学生经历真正的探究过程，将传统的验证实验改进成探究实验。让学生深刻体会浮力大小与哪些因素有关。本过程虽然探究的七个环节都有体现，但重点是培养学生分析数据的能力。
3．验证阿基米德原理 F浮=G排（约5分钟）
同学们提出了浮力等于排开液体所受重力的猜想，下面咱们要来验证。请同学们看到大屏幕。
由步骤①、②我们可以算到浮力，③、④可以算到排开液体的重力。请注意步骤①中溢水杯中的水必须盛满。在动手实验时，请在纸上记录实验数据。现在从抽屉里拿出器材。
不仅我们的实验符合浮力等于排开液体的重力，日常生活中所有的事实都符合，因此它可以称为一个原理。这个原理最早提出是阿基米德，所以该原理称之为：阿基米德原理。
我们这节课学习了浮力的概念，探究了浮力大小和什么因素有关，并得出了阿基米德原理。
下面来我们做一个估测浮力大小的游戏。老师手上有一个重力不计的方形泡沫。请大家仔细观察它的大小。压入水中，使其浸没。请大家估测其所受浮力大小。
（学生）
请同学们报一下自己的估测数据，现实中的数据并非总是整数。我们来看一下哪一组估测最准确。
【设计意图】物体所受浮力大小等于排开液体所受重力在本节课第二个部分属于理论分析，有必要通过实验来验证其正确性，这也是浮力学科的特点之一。同时也可让学生学会使用溢水杯和理解溢水杯的构造特征。
三、课堂小结（约1分钟）
让学生归纳这节课学到的知识。
四、课堂例题（约2分钟）游戏
下面来我们做一个估测浮力大小的游戏。老师手上有一个重力不计的方形泡沫。请大家仔细观察它的大小。压入水中，使其浸没。请大家估测其所受浮力大小。
（学生）
请同学们报一下自己的估测数据，现实中的数据并非总是整数。我们来看一下哪一组估测最准确。
五、达标测试（约8分钟）学案
让学生在规定时间内单独完成达标测试的8道题，对学生错误的题目进行讲解。
六、布置作业（约1分钟）
完成课后作业3、4题。
★板书设计★
浮力
一、认识浮力
浸在液体、气体中的物体
受到的向上托力就叫浮力
二、探究浮力
1．与V排有关
2．与ρ液有关
三、阿基米德原理
F浮=G排
★教学反思★
本节是该章的核心内容，也是力学版块的重点和难点。教材中关于浮力的大小的得出是利用了溢水杯实验得出。笔者以为这是一节带有验证色彩的课型。若能加以改进设置为一堂探究课，在老师的引导下，让学生主动参与到发现问题，寻找答案的过程中，会更符合学生的认知规律，从而建构起相关的物理知识。本着这个想法笔者进行尝试，对课型进行了重新设置。
阿基米德原理
一、教学分析
（1）教材分析
本节的主要内容有：探究阿基米德原理；用阿基米德原理解释轮船漂浮的原因，学习用阿基米德原理计算物体所受浮力的大小。
阿基米德原理是流体静力学中的一条基本定律，是解决浮力问题的重要依据之一。从知识体系上来看，本节内容是在定性探究“浮力大小跟哪些因素有关”的基础上，进一步定量探究浮力的大小，是上一节知识的延续和深化，并为下一节进一步学习物体的浮沉条件奠定基础
（2）教法建议
本节是让学生在实验探究的基础上归纳总结阿基米德原理，所以让学生做好探究浮力大小的实验，是学好本节课的关键。浮力的产生及阿基米德原理的学习向来是初中物理教学的难点之一。为了在这部分给学生的学习做好铺垫、搭好台阶，修订教科书利用前面学过的液体内部不同深度压强不同的知识，分析了浮力产生的原因；另外，从浮力与排开液体的体积有关、与液体的密度有关，引导学生得出与排开的液体所受的重力有关。这样就较原教科书的设计梯度更小些，利于学生理解。不然学生在得出排开的液体越多所受的浮力越大后，总是很难想到为什么要称排开的液体所受的重力。
（3）学情分析
教材通过探究浸在液体中的物体所受的浮力大小与物体排开液体所受重力的关系，归纳出阿基米德原理。当然，根据阿基米德原理的数学表达式F浮=G排液，还可推导出F浮=ρ液gV排液，从而了解浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与其它因素无关。但在实际教学中，由于初二学生的思维多停留在感性阶段，抽象思维能力还比较薄弱，学生很难完全理解这一点，更不能熟练应用。因此，进行阿基米德原理内容教学之前，首先安排了一课时时间，让学生探究影响浮力大小的因素。通过探究影响浮力大小的因素，使学生亲身感受浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的材料、形状、物体在液体中所处的深度无关。同时，通过该探究活动，也可培养学生研究解决问题的方法、探索问题的精神和合作交流的能力。这一切，都能为学习阿基米德原理打下很好的基础。
（4）学法建议
促进学生自主学习，并通过“课内—课外”、“个体—合作”的相结合，提高获取信息、分析信息和处理信息的能力，培养学生的自学能力，独立钻研的精神以及创造性思维的方法，让学生真正成为学习的主人。
二、教学目标
1．知识与技能
知道阿基米德原理，会用阿基米德原理进行有关的简单计算。
2．过程与方法
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。
3．情感态度与价值观
通过阿基米德原理的探究活动，体会科学探究的乐趣；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。
三、重点难点
由于上节课探究了“认识浮力”，本节教材在此基础上进一步提出猜想，进行探究，集中一个目标——探究阿基米德原理，这样循序渐进，同时减少了本节课的容量，易学便教。另外，教材没有给出具体的实验步骤，而只给出实验设计的基本思路，并用简洁明了的图示提示实验方法，有利于培养学生的观察能力和自主探究的能力。
本节教学重点：阿基米德原理及其探究过程是本节教学的重点。
本节教学难点：学习阿基米德原理时，由于学生的认识水平所限，常有一些容易混淆的概念，例如“浸在”和“浸没”的区别，“排开液体的体积”和“物体体积”的关系等，因此，正确理解阿基米德原理的内容，是本节课教学的难点。
四、教学流程
（一）复习旧知
师提问：上一节我们学习了浮力的概念，那么什么是浮力呢？
回答：浮力是浸在液体中的物体受到的液体向上和向下的压力差。
师：用秤重法测量物体受到的浮力时，需要采用哪些具体的步骤？
生：先测重力G；再测视重F拉；浮力F浮=G—F拉。
老师讲解：浮力的测量方法 二次称重法（可以直观的看出物体所受到的浮力大小）
师：看看视频演示实验，观察弹簧测力计的示数怎么变化的，请大家想一想为什么呢？
（二）学生感受活动：把空的饮料瓶轻轻的压入水中（不要装满），观察水面的变化，并且说说你手臂的感受。
学生回答老师总结：
结论：
1．浸在液体中的物体受到了来自于液体向上的浮力。
2．把饮料瓶压的越深，水面上升越多。
3．把饮料瓶压的越深，瓶子受到的浮力越大。
引入——上节课我们已经感受了，浮力的大小和液体的密度和物体排开液体的体积有关，既然同时和液体的密度和体积有关，大家能想到这两个量实际上决定了什么吗？
物体的密度和体积决定了物体的质量（物体的重量）。
（三）提出问题：浮力与物体排开液体的重力能建立怎样的直接的数量关系？
老师引导合作探究：解决问题怎样测出被液体排开的液体的重力？
学生过程整理——收集排开的液体，并测量出这些液体的重力（排水法测物体的体积，阿基米德的贡献）。
学生动手探究——浮力与排开液体重力的关系。
a．如图1，放置烧杯，使水正好不溢出（装满水）。
b．如图2，用弹簧测力计测出石块重G。
c．如图3，用弹簧测力计测出空桶重G1。
d．如图4，将石块浸入烧杯中，弹簧测力计的示数将减小， 石块排开的水从溢水口流到小桶中，当石块完全浸没时，记下弹簧测力计的示数F。
e．如图5，测出小桶和排开水的重力G2。
f．利用公式，算出石块受到的浮力。
物重G/N
空桶重G1/N
物块浸入水中后测力计的读数F/N
空桶和排开水重G2/N
物块受到水的浮力F浮/N
物块排开的水受到的重力G排/N
换其他物体再做一次
物重G/N
空桶重G1/N
物块浸入水中后测力计的读数F/N
空桶和排开水重G2/N
物块受到水的浮力F浮/N
物块排开的水受到的重力G排/N
（四）分析评估
师：我们通过表格可以看出什么吗？引导学生分析表中数据可以得到。
生：物体受到的水的浮力的数量和物体排开的水的重力大小相等：
先用弹簧测力计测出铁块在浸没水中和部分浸入水中时受到的浮力，再用溢水杯和薄塑料袋收集所溢出的水，并测出所排的水重即G排液，从而进一步建立浮力与所排液体重力大小的关系：F浮=G排液。
（五）老师针对阿基米德原理总结：
1．物体排开液体体积相等时，液体密度越大，浮力越大。
2．液体密度相等时，物体排开液体体积越大，浮力越大。
3．阿基米德原来适用于气体。
（课后可以建议学生再利用酒精做相类似的实验，得出相关的结论。）
（六）阿基米德原理简单的应用
师：人们游泳时，会有这样的体验：慢慢走入水池，发现身体慢慢要浸没时，池底对脚的支持力一直减小，到最后，没有了脚踏实地的感觉，支持力几乎为零。这是为什么呢？
生：因为人在慢慢走入水池的时候排开水的体积不断增大，所以他受到的浮力增大，水池底部给她的支持力也减小。
师：假如一位重500N的同学正在体验这种感受，求人所受浮力的大小？排开水的体积是多少？（g=10N/kg，水的密度1.0×103kg/m3）
生：解答。
物体的浮沉条件及应用
一、新课引入
演示：先让学生注意铁块、木块体积相同，而材料不同，然后把铁块、木块一同浸没水中，同时放手，让学生观察。
依次提出下列问题，让学生回答，教师小结。
1．浸没在水中的木块、铁块，各受到什么力的作用？为什么一个浮起，一个沉下？
2．浸没在水中的木块、铁块受到的浮力相等不相等？为什么？受到的重力相等不相等？为什么？
3．木块、铁块的体积相等，为什么受到的重力不相等？（引导学生认识是因为密度不相等）
小结：像铁块、木块这些实心的物体，有的密度比水大，有的密度比水小，把它们浸没在水里密度比水大的，下沉；密度比水小的，上浮：如果物体的密度跟水一样，它将怎样呢？
二、新课讲解
将橡皮泥、废牙膏（铝的）分别放在2个玻璃水槽旁。
教师：橡皮泥、铝的密度都比水大，能不能使密度比水大的橡皮泥、牙膏皮浮在水面上？
（找2名学生分别做这2个实验，并让他们每个人试着说明自己采用的办法为什么能达到要求。然后，教师就着做成船形的橡皮泥、空心的牙膏皮小结。）
小结：密度比水大的物质，做成空心，就可以浮在水面上。这时，这个物体受到的重力虽然没变，但它排开水的体积增大了，受到的浮力增大了。
边讲边板书：
浮力的应用
１．采用“空心”的办法能增大可以利用的浮力
教师：密度小于水的物质，像木材，做成独木舟——“空心”，能增大可以利用的浮力，运送更多的人和货物。密度大于水的物质，像橡皮泥、铝，做成空心，也能调节它受到的重力和浮力的关系，使它下沉、悬浮或漂浮。现在看看技术上怎样利用这个道理。先看看轮船。
教师：轮船是钢铁做的。钢铁的密度比水大还是比水小？轮船为什么能浮在水面上呢？（根据学生的回答，边小结边板书。）
2．浮力的利用
（1）轮船用空心办法，增大体积，增大受到的浮力。
教师：如果一只轮船，它本身和装的货物总重100000牛，它受到的浮力多少牛？它排开的水重多少牛？它排开的水的质量是多少吨？（简单交代什么叫排水量）
讨论：这只船如果从河水驶入海里，它受到的浮力变不变？它排开的水的体积变不变？它是沉下一些，还是浮起一些？为什么？
（2）潜水艇
演示：潜水艇挂图，潜水艇模型。（边讲解边板书）
用改变水舱中水量的办法，使潜水艇受到的重力大于、等于或小于受到的浮力来实现下潜、悬浮、上浮。
（3）气球和气艇（让学生看课文而后问学生）
教师：气球、气艇采用了什么办法使它能够受到空气的浮力而升空呢？（根据学生的回答板书）
用充密度小于空气的气体的办法，使它受到的浮力大于重力而升空。
讨论：要使充了氢气、升到空中的气球落回地面，你们能想出什么办法？要使热气球落回地面，有什么办法？
三、课堂小结
（略）
四、布置作业
（略）
