初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）阿基米德原理教学设计

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）阿基米德原理教学设计，共15页。教案主要包含了提出问题，猜想与假设，设计实验，进行实验与收集数据，分析论证，交流与讨论等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
10.2 阿基米德原理
教学
目标
1. 经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。做到会操作、会记录、会分析、会论证。
2. 能复述阿基米德原理并书写其数学表达式。
3. 能应用公式F浮=G排和F浮= ρ液gV排计算简单的浮力问题。
教材
分析
阿基米德原理是初中物理的一个重要规律，是重要的教学内容。上节课学生已经明确了物体在液体中所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积、液体的密度的定性关系。本节是对上节探究结果的进一步完善和深化，是本章教学内容的核心。
本节由“阿基米德的灵感”和“浮力的大小”两部分内容构成。教学的重点是让学生经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，概括、归纳出阿基米德原理。
教学中应该采用实验探究的方式，强化学生建立阿基米德原理的认识过程。整个探究可以分为二个过程。
第一个过程，为了引导学生思考浸在液体中物体的体积与物体排开液体的体积的关系，“想想做做”栏目设计了一个定性实验：一个盛满水的烧杯放在一个盘子里，把空饮料罐压人水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。在此基础上逻辑推理：由于浸在液体中物体的体积等于物体排开液体的体积，同时，排开液体的体积与液体密度的乘积等于排开液体的质量，而液体的重力跟质量成正比，所以浮力的大小跟排开液体重力的大小有关。进而可以探究浮力大小跟排开液体的重力有什么定量关系。
第二个过程，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系——做溢水杯实验，得到阿基米德原理。
教学
器材
阿基米德定律演示器、溢水杯、小桶、细线、圆柱体铁块和铝块、弹簧测力计、水、酒精、易拉罐瓶等。
多媒体ppt，包含视频：《物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大》、《探究浮力的大小与排开液体重力的关系》、《王冠的秘密》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
播放视频——《王冠的秘密》
【提问】国王把阿基米德找去，要他判断这顶王冠有没有掺进白银，如果掺了，掺进去多少。阿基米德是怎样解决这个难题的呢？
学习了今天的知识就明白了——《10.2阿基米德原理》。
观看视频，激发兴趣，思考问题，进入情景。
学习新课 一、阿基米德的灵感
1. 浮力与排开液体体积的关系
（1）阿基米德的灵感
【提问】通过上面的短片，思考以下问题：
①阿基米德的任务是什么？②阿基米德的思路是什么？③阿基米德的困惑是什么？④阿基米德的灵感来自哪里？
【归纳】
①阿基米德的任务是鉴定王冠是不是纯金的，但是不允许破坏王冠。
②阿基米德的思路是：相同质量的金子的体积相同，测出王冠的体积，与同质量的金子的体积对比后即可鉴定出真伪。
③阿基米德的困惑是：如何测出不规则王冠的体积？
④阿基米德的灵感是：当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看到浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
（2）阿基米德鉴定王冠故事的启示
①决定浮力大小的因素：
上节课的结论是——物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。
现在我们用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”来陈述这个结论就是：
物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。
②想想做做
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。试试看，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
【分析】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大，排开的水越来越多。说明物体排开水的体积越大，所受浮力也越大。
播放视频——《物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大》
2. 浮力与排开液体重力的关系
根据上述实验结论推导浮力与排开液体重力的关系：
（1）物体排开液体的体积V排越大，液体的密度ρ液越大，所受的浮力F浮越大。
（2）物体排开液体的体积V排越大，液体的密度ρ液越大，根据m液＝ρV排可知，物体排开液体的质量m排越大，因为G＝mg，所以物体排开液体的重力G排越大。
由（1）与（2）可知：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受重力大小应该有定量的关系。
思考问题并回答，为下面的学习做铺垫。
观看或进行实验，体验物体排开水的体积越大，所受浮力也越大。

根据上节课结论进行推理，猜想：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受重力大小应该有定量的关系.
学习新课 二、浮力的大小
1. 探究浮力大小跟它排开液体重力的关系
【提出问题】通过前面的学习，我们知道，浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。这一结论说明浮力的大小与什么力有关呢？
【猜想与假设】液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另一方面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。
浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系，大小可能相等。
【设计实验】
（1）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.
（2）测量浮力的方法（称重法）
使用弹簧测力计进行测量：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，则F浮=F1-F3（如下图甲、丙所示）。
（3）测量排开液体所受的重力（溢水法）
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（如下图乙、丁所示）：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G排=F4-F2。
【进行实验与收集数据】
（1）将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲所示，测出小石块所受的重力G=F1。
（2）如图乙所示，将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上，测出其所受的重力
G桶=F2。先测小桶重力以免沾水使测量数据不准确。
（3）将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，如图丙所示。
（4）利用公式F浮= F1-F3，计算出小石块此时在水中受到的浮力。
（5）测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4（如图丁），并算出排开的水所受的重力G排=F4-F2。
（6）改变质量不同的金属块再做几次实验，把实验数据填入表格中。
（7）实验数据表格。
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
2.2
1.4
0.8
1.8
1.0
0.8
2
1.7
1.1
0.6
1.6
1.0
0.6
3
3.6
2.3
1.3
2.3
1.0
1.3
【分析论证】
分别计算实验序号1、2、3中物体受到的浮力和排开液体所受的重力，发现
F浮=G排。
实验结论：浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受重力的大小。
【交流与讨论】
（1）若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮力偏大；
（2）先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力，所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。
（3）物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。
（4）实验中换用大小不同的物块，不同的液体，进行多次测量，是为了使实验结论更具有普遍性。
播放视频——《探究浮力的大小与物体排开液体的重力的关系》
上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。
2. 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）数学表达式： F浮=G排
导出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
（3）公式中各物理量的意义及单位
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）
各物理量全部采用国际单位制。
（4）对阿基米德原理的理解
①影响浮力大小的因素
由公式F浮=ρ液gV排可知：浮力F浮的大小只和ρ液和V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关。
②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用
F浮＝ρ气gV排计算。
③求液体密度、排开液体的体积公式：
ρ液 =F浮/ gV排 V排=F浮/ gρ液
④理解“浸在液体中的物体”
浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体。
物体浸没时：V排=V浸=V物；物体部分浸入时：V排=V浸