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初中物理教科版八年级下册3 科学探究:浮力的大小课堂教学ppt课件
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课题:10.3科学探究:浮力的大小
教学目标:
1.知识与技能
(1)了解浮力的大小与什么因素有关。
(2)知道阿基米德原理,会计算浮力的大小
2.过程与方法
(1)经历实验探究,了解浮力的大小与哪些因素有关。
(2)经历实验探究和理性探究,理解阿基米德原理,体验阿基米德原理时运用的科学方法。
3.情感态度与价值观
(1)结合阿基米德的故事和探究活动,激发学生勇于探究科学真理的热情,体验科学探究的乐趣,培养实事求是的科学态度。
(2)初步认识科学技术对社会发展的影响,建立用科学知识的意识。
教学重点:
推导、理解阿基米德原理。
教学难点:
理解阿基米德原理。
教学器材:
盛有水的水杯、两端带有绷紧程度相同的橡胶膜的玻璃圆筒、体积相同的铁块、铜块、较大的铁块、食盐、小塑料袋
教学互动设计:
一、创设情景,导入新课
阿基米德的故事
2000多年以前,在古希腊著名的城堡叙拉古,曾经发生了一件几乎轰动全城的趣事。一天早上,一个赤身裸体的男子,全身湿淋淋的,奔跑在热闹的叙拉古大街上,他边跑边欣喜若狂地高喊着:“攸勒加!攸(you)勒加!”(“攸勒加”是希腊语,意思是“找到了”)街上的人都以为他是一个疯子呢。
这个男子,就是世界科技史上有显赫地位的古希腊最杰出的科学家——阿基米德。
是什么事情使得阿基米德如此兴奋呢?事情原来是这样的:
叙拉古国王希罗二世,叫工匠做一顶纯金的王冠。这顶王冠工艺精致,重量也与所给的黄金相等,但是国王凭着一些迹象,怀疑工匠在王冠中掺了银子,于是,国王召见了他的顾问——阿基米德,要求他在不损坏王冠的前提下查明真相。
阿基米德接受任务之后,冥思苦想,吃不香,睡不安,眼看日子一天天地过去,他真要急疯了。
这天阿基米德去浴室洗澡。澡盆里放满了水,他跳了进去,只见水溢出了盆外。这时,他感到身子入水越深,溢出的水越多,身子也感到越轻,直到他整个身子浸入水中,水才不再溢出来。这时,他的想像力被激发了,一个科学家的灵感突然出现了!他终于悟出了一个科学的原理。此刻的阿基米德已经完全进入到科学的王国中去了,完全忘记了自己正在
洗澡,这才发生了他裸体在大街上奔跑的一幕。
千百年来,人们在洗澡时,也许都发现过人进入浴盆时,水会往上升,身子在水里要比在水外轻些的现象,但是,这究竟是什么原因呢?没有人去研究它,或者研究不出名堂来。然而,阿基米德却从洗澡中发现了人类科学史上的一个重大的秘密:重量相等的两种不同质量的物体,由于它们的质地不同(密度不同),它们的体积也是不相同的,它们排开水的体积也一定是不相同的。
于是,阿基米德进行了反复的试验,他把那顶皇冠和重量相等的金子分别放到大小一样、水多少一样的盆中去,结果发现皇冠排出的水多,金子排出的水少。他终于用精确的方法,计算出那顶皇冠中掺进了多少银子。然后,国王抓来工匠一审问,面对这位科学家,他只能从实招供了,这个宫廷悬案终于真相大白。
后来,阿基米德继续做了许多实验,又发现了一些科学原理,他在《论浮体》这部著作中,用生动的语言,阐述了他闹得轰动全城的洗澡时发现的原理:物体在液体中减轻的重量,等于它所排开液体的重量。用这种测定固体在水中的排水量的方法,可以用来测定该固体的比重。同时,它还可以用来测定该物体的密度,即单位体积所具有的质量。阿基米德这一惊人的发现,在工程技术中被广泛地运用。直到今日,在确定比水重的固体物质的密度时,还在使用攸勒加罐。攸勒加罐用锡制成,罐口旁装有一个管子,可让水流出,当罐装满水后,将所测的物体放入罐中,水便溢出来,通过管子流入一个量器中,这样就可以测出水的体积来,然后根据水的体积,来推算出该物体的体积。还可以用所测的数值去除该物体的质量,来计算出该物体的密度。
二、新课讲授,师生互动
(一)浮力的大小与什么因素有关
实验探究:影响浮力的大小的因素
1.引导猜想:你认为浮力的大小与什么有关系?
学生猜想:“与浸没在液体中的深度有关”、“与物体的形状有关”、“与物体的密度有关”、“与物体的体积有关”、“与物体的质量有关”、“与浸入液体的体积有关”、“与液体的密度有关”等等。
2.强调控制变量法:
在研究一个物理量与另一个物理量的关系时,我们常常运用“控制变量法”,也就是说我们现在要研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系,那么我们必须控制其他的实验条件相同,我们用同一个物体浸入同一种液体中,那么我们就可以研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系了。
(1)浮力可能与物体的体积有关?
(2)浮力可能与物体的密度有关?
(3)浮力可能与液体的密度有关?
3.实验探究:浮力的大小
4、分析与论证:
比较(1)(2)(3)(4)
浮力的大小与物体的密度无关;
比较(1)(2)(5)(6)
如果在不同的深度,浮力不变,那么意味着什么?也就是浮力不随着深度的变化而变化?
浮力的大小与物体浸入液体中体积有关;
比较(5)(6)(7)
浮力的大小与液体的密度有关。
进行分组探究实验,把上面不同的检验猜想的实验分给不同的小组进行探究。
在探究结束后,总结出以上各个猜想的正误,引导学生自己得出浮力与哪些因素有关。对照课本上的相关部分,看看自己写的和书上的表述哪个更好。
学生自己总结出“浮力的大小与浸入液体的体积和液体的密度有关”。
启发学生明白“浸入液体的体积”就是“排开液体的体积”,“浸入液体的密度”就是“排开液体的密度”,那么我们可以猜想一下浮力的大小是否与排开液体的重力有关。
浮力的大小与物体浸入液体中的体积和液体的密度有关。
(二)阿基米德原理
实验探究:浮力的大小与排开液体的关系
既然浮力与浸在液体中的体积有关,而与什么物体无关,那么把物体外形及体积和原物体相同的一塑料袋的水,会有什么结论呢?
1、实验探究:水对物体的浮力
如图10-3-4,用弹簧测力计吊起一只装满水的小气球(气球内不留空气),
观察弹簧测力计示数。然后把这袋水中间浸入水中,弹簧测力计的示数怎
样变化?这袋水完全浸入水中时受到的浮力是多少?你从这个实验中得到
了什么启示?
观察实验,学生解释为什么弹簧测力计示数为 0 。
实验记录:G水=1N,F浮=1N。
F浮=1N= G水
浮力等于袋中水的重力。
分析推理:
在图10-3-5中,把气球中的水看做是从整杯水中隔出
的一块水。
这块水静止时,根据二力平衡条件,袋中水受到的浮力
等于袋中水受到的重力。
如果把袋中的水换成相同体积的固体,根据图10-3-5的
实验结论,水对这块固体的作用和对袋中水的作用是一样
的,这个作用就是浮力,等于袋中水所受的重力,即等于
固体排开水所受的重力。
2、实验探究:浮力大小与排开液体的关系。
用弹簧测力计、小石块、溢水杯(攸勒加)、小桶来探究阿基米德原理。
步骤:
(1)先测出小桶在空气中的重力 G1
(2)再测量出小石块在空气中的重力 G2
(3)将溢水杯的水正好接到刚好要溢出的位置,然后将小桶放在溢水杯的溢水口处;
(4)将弹簧测力计挂着的小石块浸入水中,同时它排开的水通过溢水口进入小桶,这时读出弹簧测力计的读数 G3
(5) 然后用弹簧测力计测出这个时候盛水的小桶的重力G4
实验记录表格见“备注”;
引导学生得出结论:让他们分析数据,从数据中得出结论,写出自己的阿基米德原理,并与书上的对照,看有什么不同,比较哪个写得更好。
学生自己比较实验数据结果,得出结论,写出自己的阿基米德陈述,与书上内容对照。
小结:同学们,你们和阿基米德一样经历了浮力探究的过程,如果你生活在 2000 多年以前,你就是阿基米德了。阿基米德是在他洗澡的时候得到灵感的,我们也要学会在生活当中去发现问题,并运用自己学过的知识去解释和探究这些问题。
阿基米德原理:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力。
F浮=G排 。
无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中,它所受的浮力都等于其排开的水受到的重力。
物体在气体中也受浮力,氢气球脱手后会上升,就是因为受到空气对它的浮力。阿基米德原理也适用于气体。
讨论交流 死海之谜
在死海中,海水的密度高达1.18×103kg/m3。人们可以很轻松地在海面仰卧,甚至还可以看书呢!
你知道其中的原因吗?提出你的解释,和同学们交流。
在死海中,海水的密度高达1.18×103kg/m3。人体的密度约为1.0×103kg/m3。漂浮在海面上时,受平衡力作用,重力与浮力大小相等,浮力的大小与排开液体的重力相等,当液体的密度大于人体密度时,排开海水的体积小于人体自身体积。故躺在海面看书。
例题:边长为3cm,密度为2×103kg/m3立方体橡皮泥块,浸没在水中,受到的浮力是多少?如果把这块橡皮泥捏成一只小船,浮在水面,小船所受到的浮力是多少?(g=10N/kg)
解:如果橡皮泥块浸没在水中,排开水的体积V排=V物=(0.03 m)3=2.7×10-5m3。
排开水的质量
m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3
=2.7×10-2kg。
排开水的受到的重力
G排=m排g=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N 。
根据阿基米德原理F浮=G排=0.27N 。
小船在水面漂浮时,处于平衡状态
F浮=G物=m物g=ρ物V物 g
=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N /kg
=0.54N。
橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水。采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力,人们利用密度大于水的钢铁制造了轮船。
三、板书设计,整体提升
四、大海扬帆,尝试远航
1. 下列说法正确的是 ( )
A.浮力的大小与液体的密度有关
B.浮力的大小与物体的密度有关
C.物体的大小与液体的深度有关
D.浮力的大小与物体的体积有关
2. 下列说法错误的是 ( )
A.物体浸在液体中体积就是物体排开液体的体积
B.浮力的大小与物体的体积和液体的密度有关
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有关
D.浮力的大小与物体排开液体的质量有关
3. 下列说法正确的是 ( )
A.浮力的大小等于物体的重力
B.浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力
C.石块在水中下沉所受浮力小于排开水受到的重力
D.木块浮在水面所受浮力大于排开水受到的重力
4. “青岛号”导弹驱逐舰的排水量为4800t,它受到的浮力约为 ( )
A. 4800N
B. 4.8×105N
C. 4.8×106N
D. 4.8×107N
5. 一个体积不变载人氢气球,下列说法正确的是
( )
A.在上升过程中,浮力的大小不变
B.在上升过程中,浮力的大小逐渐增大
C.在上升过程中,浮力的大小逐渐减小
D.浮力等于自身重力时,静止在空中
参考答案:1.A;2.B;3.B;4.D;5.C 。
五、作业
1.P65T1。
2.家庭作业:P65T2。
P65家庭实验室 探究阿基米德原理
教学反馈
浮力的问题是学生熟悉和感兴趣的知识,但在日常生活中积累了一些片面的或错误的概念。我们的意图是在学生原有的前概念的基础上建立浮力的概念,让学生们都熟悉“漂浮物体和浸没在液体中的物体都受到浮力”;“浮力的大小与什么有关”让学生大胆猜测,引导学生用控制变量法来进行探究实验,让他们以科学的探究方式来解决问题,阿基米德原理则用了一个巧妙的例子得出,训练了学生的思维。在整个过程中设立了一道道的关卡,引导学生去解决问题,通过引导,他们会觉得是他们自己解决的问题。
相关课件
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