初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）阿基米德原理精品教学设计

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）阿基米德原理精品教学设计，共13页。教案主要包含了阿基米德灵感的启示，浮力的大小等内容，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. 知道物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积，理解阿基米德原理。应用公式F浮=G排和F浮= ρ液gV排计算简单的浮力问题。
2. 构建物体所受浮力与排开液体所受重力之间的联系，逻辑推理得到阿基米德原理，提高科学思维能力。
3. 经历探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验过程，记录并处理数据，分析论证得出结论，进一步掌握科学探究的方法。
4. 在探究浮力表达式的实验设计过程中，融合物理学史，培养严谨求真的科学态度与责任。
教材
分析
阿基米德原理是初中物理的一个重要规律，是力学知识的延伸拓展，对日常生活生产实践、科学研究有广泛意义。上一节探究浮力大小与哪些因素有关的实验，已使学生明确了物体所受浮力的大小与它浸在液体中的体积、液体的密度的关系。
本节完成的定量关系探究是对上一节探究结果的进一步完善和深化，是本章教学内容的核心。
本节主要包括阿基米德灵感的启示和浮力的大小两部分内容。本节的重点是让学生经历探究浮力的大小与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。尽管现阶段的学生已掌握了基本的科学探究方法，但是物体所受的浮力和排开液体所受的重力是两个不同主体所受的力，学生较难弄清楚这两个力之间的定量关系，因此需要通过实验来进一步确定。这就自然而然过渡到用实验探究的方法来确定两者之间的关系。
教学中可以通过实验设疑→ 知识推理→设计实验→ 进行实验→分析数据→ 得出结论，逐步完成科学探究过程，采用探究式教学，侧重发展学生实验探究能力、分析概括能力和推理能力，培养实事求是的科学态度。
教材例题将八年级上册的“质量与密度”与本章内容结合起来，突出培养学生的综合应用能力和知识迁移能力。其中求解盐水的密度这一环节，是通过阿基米德原理先计算排开盐水的质量再求密度，也为液体密度的测量提供了一种思路。
学情分析
1. 知识基础：在学习《阿基米德原理》之前，学生应该已经学过浮力、重力、二力平衡、二力的合成等知识。这些知识的理解和掌握程度将直接影响学生对《阿基米德原理》的学习。
2. 认知能力：八年级的学生正处于认知发展的关键时期，他们的抽象思维能力正在逐渐发展，但还需要通过具体的实验和观察来加深理解。因此，在教学中，需要注重实验和观察，帮助学生建立直观的认识。
3. 学习态度和学习兴趣：学习态度和学习兴趣是影响学生学习效果的重要因素。在进行《阿基米德原理》的教学时，需要激发学生的学习兴趣，引导他们积极参与课堂活动，提高他们的学习积极性和主动性。
4. 学习困难：在本节课的学习过程中，学生可能会遇到一些困难，如理解浮力与排开液体所受重力的关系、运用阿基米德原理解决实际问题等。教师需关注学生的学习困难，及时给予指导和帮助，帮助学生克服学习障碍。
教学重点
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。
教学难点
物体所受的浮力和排开液体所受的重力是两个不同主体所受的力，学生较难弄清楚这两个力之间的定量关系。
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
（1）通过上节的探究，我们知道：物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。浮力的大小跟它们有什么定量的关系呢?
（2）播放视频——《王冠的秘密》。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，这个定律到底是什么内容？有着怎样的应用？
思考问题，观看视频，激发兴趣，进入情景。
学习新课 一、阿基米德灵感的启示
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）阿基米德灵感的启示——决定浮力大小的因素
【引导学生回忆上节课的结论，根据阿基米德灵感的启示，得出新结论】
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。
【实验验证】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？
【实验分析】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越大，液体的密度越大，所受的浮力越大。
（2）而排开液体的体积与液体密度的乘积就是排开液体的质量，所以上面的结论又可以说成：物体排开液体的质量越大，所受的浮力越大。又由于物体所受的重力和它的质量是成正比的，因此可以想到：
物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。
思考问题并回答，为下面的学习做铺垫。
回忆上节课的结论，根据阿基米德灵感的启示，得出新结论。
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。
根据上述结论结合重力公式进行推理，猜想：物体所受浮力的大小跟它排开的液体所受的重力应该有定量的关系。
学习新课 二、浮力的大小
1. 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【引入】通过前面的学习，我们知道，物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。下面我们用实验来探究物体所受的浮力与它排开液体所受的重力之间的定量关系。
【实验思路】本实验需要先测量两个量：物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力，然后分析它们的关系。
（1）怎样测量物体所受浮力的大小?
（2）怎样测量物体排开液体所受的重力?
（3）如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序?
【设计实验】
（1）实验器材：弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水。
（2）用称重法测量浮力：先测出物体在空气中所受的重力G=F2，再读出物体浸在水中时弹簧测力计的示数F3，则F浮=F2-F3（如下图乙、丙所示）。
（3）用溢水法测量排开的水所受的重力：物体排开水所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出（如下图甲、丁所示）。溢水杯中盛满水，把物体浸在水中，让排开的水流入一个小桶中，桶中的水就是被物体排开的，用弹簧测力计测出排开的水所受的重力G排=F4-F1。
（4）实验数据表格（见下）。
【进行实验与收集数据】
（1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶=F1。将数据记入表格中。
（2）如图乙所示，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块所受的重力G=F2。将数据记入表格中。
（3）如图丙所示，将水倒入溢水杯中，使水面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，将数据记入表格中。
（4）如图丁所示，测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4，将数据记入表格中。
改变不同的物体或液体重复上述实验。
次数
小桶所受重力
G桶/N
物体所受重力
G物/N
物体在水中时弹簧测力计的示数F拉/N
小桶和排开水所受的总重力G总/N
浮力
F浮/N
排开的水所受的重力G排/N
1
1.0
2.2
1.4
1.8
0.8
0.8
2
1.0
1.7
1.1
1.6
0.6
0.6
3
1.0
3.6
2.3
2.3
1.3
1.3
【分析论证】
（1）根据F浮= G物-F拉计算小石块在水中受到的浮力；
（2）根据G排=G总-G桶计算出排开的水所受的重力。
（3）分别计算实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，发现F浮=G排。即：浸入水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力。
【实验结论】大量的实验结果表明：
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。
【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等于它排开的气体所受的重力，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