初中10.2 阿基米德原理教学设计

第2节　阿基米德原理

教学目标

【知识与技能】

1.知道验证阿基米德原理实验的目的、方法和结论。

2.理解阿基米德原理的内容。

3.会运用阿基米德原理解答和计算有关浮力的问题。

4.学会溢水杯的正确使用方法。

【过程与方法】

通过“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验,学会科学探究的基本方法,培养学生举一反三的能力。

【情感·态度·价值观】

通过观察实验及探究等活动,培养学生尊重客观事实,实事求是的科学态度。

教学重难点

【教学重点】

阿基米德原理及其探究过程。

【教学难点】

阿基米德原理。

教学过程

一、新课导入

国王做了一顶金王冠,让阿基米德鉴定它是不是纯金的,且不能损坏王冠,阿基米德苦苦思索。有一天,他跨进盛满水的浴缸洗澡时,随着身子浸入浴缸,一部分水就从浴缸边溢出,阿基米德看到这个现象,高兴地喊“我找到了!”,你知道他找到什么了吗?

二、教学步骤

探究点1　阿基米德的灵感

[阅读课本]P53“阿基米德的灵感”

[思考]将空易拉罐慢慢地压入水中,感受手掌受力的变化情况。

[提示]易拉罐对手的压力越来越大。

[思考]将空易拉罐慢慢地压入水中,从杯中溢出的水发生了怎样变化?

[提示]下压的过程中,溢出来的水越来越多。

[思考]溢出水的体积和易拉罐浸入水中的体积有什么关系?

[提示]如果烧杯起初盛满水,则溢出水的体积和易拉罐浸在水中的体积相等。

[思考]溢出水的体积变大,还能说明溢出水的哪个相关物理量发生了改变?

[提示]溢出水的质量等于水的密度与水的体积的乘积,所以溢出水的质量发生了变化。

探究点2　浮力的大小

[实验]探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。

[思考]实验器材中,选用溢水杯有什么优点?

[提示]当物体浸入水中,排开的液体就会从溢水杯的杯口流出,便于收集排开的水。

[思考]如何测量排开水的重力呢?

[提示]先测空桶的重力,然后测量接水后小桶和水的总重力,两者相减就是排开水的重力。

[思考]实验的第一步可以测量哪些物理量?

[提示]用弹簧测力计测出物重G及空桶重G桶。

[思考]实验的第二步可以测量哪些物理量?

[提示]读出物体浸没在液体中时,弹簧测力计的示数F,可以计算出石块受到的浮力F浮=G-F。

[思考]实验的第三步可以测量哪些物理量?

[提示]测出接水后小桶与水的总重G',可计算出排开的水所受的重力为G排=G'-G桶。

[思考]比较石块受到的浮力F浮和排开水的重力G排,可发现两者有什么关系?

[小结]小石块受到的浮力等于排开的水所受的重力,即F浮=G排。

[思考]这样得出的结论科学吗?

[提示]把水换成盐水或换成另一种物体进行多次实验,使得出的实验结论具有普遍性。

[小结]阿基米德原理: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。这一原理同样适用于气体。

[思考]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,那阿基米德原理能体现这一关系吗?

[提示]由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。

[思考]如果把一个铁块浸在盛有适量水的量筒里,你知道铁块排开水的重力吗?

[提示]先读出量筒内水的体积V1,铁块浸没后再读出相应的体积V2,则排开水的体积V排=V2-V1,排开水的重力G=mg=ρ水gV排=ρ水g(V2-V1)。

[习题]2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中 (　　)

A.受到的重力小于浮力

B.上、下表面受到的压力差变大

C.受到的压强变大,浮力变大

D.受到的压强变大,浮力不变

[分析]潜水器在水面下匀速下潜,此时水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,但深度变大,根据公式p=ρgh和公式F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的压强增大,浮力不变,即上、下表面受到的压力差不变。

[答案] D

　　[习题]一个体积是100 cm3的铁球挂在弹簧测力计上,若将铁球浸没在水中,此时弹簧测力计的示数是5 N,g取10 N/kg。求:

　　(1)铁球受到的浮力;

　　(2)铁球受到的重力。

　　[分析](1)将铁球浸没在水中时,排开水的体积V排=V球=100 cm3=1×10-4 m3,根据阿基米德原理,铁球浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=1 N;(2)由F浮=G-F拉得,铁球受到的重力G=F浮+F拉=1 N+5 N=6 N。

[答案] (1)铁球受到的浮力为1 N;(2)铁球受到的重力为6 N。

三、板书设计

第2节　阿基米德原理

1.阿基米德的灵感

(1)浮力和排开液体重力的关系

(2)溢水法

2.浮力的大小

(1)阿基米德原理实验

(2)阿基米德原理

3.浮力的计算:F浮=G排=ρ液gV排

教学反思

探究浮力的大小,实际是研究浮力的大小和排开液体重力的关系。引入不能过于突然,可先让学生猜想浮力的大小与液体的密度及浸入液体的体积关系,再进一步引导学生思考,由“液体的密度”和“浸入液体的体积”这两个物理量,想到“排开液体的质量”,然后进一步联想到浮力的大小可能与物体排开液体的重力有关。