3.3 阿基米德原理 教学设计

第三节 阿基米德原理 教学设计
一、教学目标：
??知识与技能
1．通过探究学习，理解浮力的大小等于什么
2．知道阿基米德原理
过程与方法
??通过几个连续的探究活动，让学生理解什么是浮力，学会探究物理问题的基本方法──实验法、推导法，熟练应用控制变量法、转换法、对比法、排除法解决不同的物理问题。
情感态度与价值观
????通过探究活动的开展，让学生体会物理研究方法的多样性
二、教学重点和难点
重点：阿基米德原理的探究
难点：阿基米德原理的探究方法设计
三、教学过程预设
[情景引入]?
实验演示：将乒乓球、木块放入水中，引导学生观察现象。
提问：为什么它们会漂在水面上？
[教学策略：常见的现象可引起所有学生的观察思考，使学生顺利进入学习环境。]?
[新课教学]?提出问题：
1、在水中所有的物体都受到浮力的作用吗？
2、在水中下沉的物体也受到浮力的作用吗？
3、你能够用实验来证明你的观点吗？
学生：按在水中的乒乓球会向上运动、船漂在水面上等说明水中的物体受到浮力的作用；夏天游泳时身体在水中感到“轻”、在水中石头下落的速度比在空气中的慢都能说明在水中下沉的物体也受到浮力的作用。
结论：一切浸入液体中的物体都受到浮力的作用。
[教学策略：问题的提出可以让学生充分的进入主动学习状态中。]?
问题：浮力的大小与什么因素有关？
学生猜想：
1、浮力大小与物体排开液体体积有关；??
2、浮力大小与物体密度有关
3、浮力大小与液体密度有关
4、浮力大小与物体形状有关
5、浮力大小与物体在液体中所处深度有关。??
6、浮力大小与物体的体积有关。
7、……
过渡：这么多的猜想看起来似乎都有道理，但是到底哪些是不对的呢？我们可以用实验进行探究。
说明：浮力指浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它竖起向上的托力的作用。所以挂在测力计下的重G的物体浸入水中时测力计的示数一定小于G，其中两次测力计的示数差就是浮力的大小。
介绍“称重法”：先用测力计测量出物体在空中的重力G空，再把物体移到水中，测量 出物体在水中时测力计的读数G水，这样浮力的大小F浮=G空-G水。
说明：为了节约时间，可以选择猜想2、4、5、6让学生一组一个主题进行探究，最后排除掉。
学生第一组实验：利用“称重法”测量体积相同的铜块和铝块浸没于水中时所受的浮力。
现象：体积相同的铜块和铝块浸没于水中时所受的浮力大小相等。
结论：说明浮力大小与物体的密度无关。排除猜想2?。
第二组学生实验：利用“称重法”测量体积相同的不同形状的橡皮泥浸没在水中的浮力。
现象：体积相同的不同形状的橡皮泥浸没在水中的浮力大小相等。
结论：浮力大小与物体的形状无关。排除猜想4?。
第三组学生实验：利用“称重法”测量浸没于水中不同深度的石块所受浮力。
现象：浸没于水中不同深度的石块所受浮力大小相同。
结论：浮力的大小与物体浸没时所处的深度无关。排除猜想5?。
第四组学生实验：利用“称重法”测量体积较大的石块所受到的浮力大小与体积较小的石块所受浮力的大小。
现象：体积较大的石块所受到的浮力大小与体积较小石块所受浮力的大小相同。
结论：浮力大小与物体的体积无关。排除猜想6?。
归纳：根据实验结果，浮力大小与物体形状、体积和密度无关；与物体在浸没在液体中的深度无关。
问题：浮力大小与液体的密度、物体排开的液体的体积是否有关？
[教学策略：引导学生进行实验或实例排除错误的猜想，最终将学生的结论归到排开液体的体积和排开液体的密度上。这一环节的设置有利于学生思维的顺畅，使学生学会在众多的猜想中可以利用“排除法”确立自己认为较正确的假设，找准探究方向，节约探究所用时间。]?
学生活动：体验浮力大小与液体的密度有关。
方法：将同一个鸡蛋分别浸入水和盐水中，观察比较鸡蛋浸入液体中的体积。
现象：鸡蛋浸入盐水中的体积少于浸入水中的体积。
结论：浮力大小与排开的液体的密度有关，且密度越大，产生的浮力越大。
学生活动：体验浮力的大小与排开液体的体积有关。
方法：将空矿泉水瓶慢慢按入水中，感受浮力的大小。
现象：瓶子逐渐按入水中过程中，瓶子进入水中的体积越多排开的水也就越多，按压瓶子的手感受到的向上的力也越大。
结论：浮力的大小与物体排开的液体的体积有关，排开的液体越多，物体受到的浮力越大。
问题：浮力的大小与排开的液体的体积有关，也就是与排开的液体所受的重力有关。这其中到底是什么关系？如何设计实验探究？
探究问题：物体所受的浮力大小与物体排开的液体所受和重力有什么关系？
师生共同完善实验设计：
1、利用“称量法”测量出受到的浮力F浮，同时收集物体排开的液体；
2、用弹簧测力计测量排开液体的重力G排。
3、比较F浮和G排的大小。
学生分组实验：探究浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系。
结果：F浮=G排??
引导学生进行实验数据分析获得实验结论：
浮力的大小与等于物体排开的液体的所受的重力。
[教学策略：此实验探究的设计可以引导学生一步步进入探究的主题，避免由于过高的探究设计课题使学生产生的畏难情绪。]? ??
介绍说明：如果用盐水或酒精等其他液体来进行实验，会得到相同的结论：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。这个结论叫阿基米德原理，是他在二千多年前就得出的，这个原理也适用于气体的情况。
分析推理：F浮=G排=G排=m排g=ρ排g?V排??
所以浮力的计算公式：F浮?=ρ排g?V排???
讲述：从F?浮＝ρ液g?V?排可知：浸在液体里的物体受到液体对它竖直向上的浮力，浮力的大小只与排开的液体的体积和液体的密度有关，而与液体的质量体积、物体的质量体积都无关。
介绍阿基米德与皇冠的故事，并阅读P74科学家小注。
[课堂小结]：学生叙述与教师补充相结合。
[课堂巩固]：（见幻灯片）
[作业设计]：作业本