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1、初中物理浮力教学设计教学设计: 他真有特异功能吗? 探究浮力的大小 课标解读 1.知道阿基米德原理 2.能应用阿基米德原理计算浮力和解决简单的问题 教学目标 1.科学探究 把石块挂在弹簧测力计上,探究石块分别在空气中和浸入水中时,弹簧测力计读数的差异,感知浮力。 探究浮力的大小与排开液重的关系。 2.知识与技能 能从生活和实验中知道浸入液体的物体受到液体对它向上的浮力。 知道阿基米德原理 3.科学态度、情感与价值观 关注日常生活中的现象,并学会用科学知识来解释说明。 以实验为依据,得出符合实验事实的结论才是科学的。 4.科学技术与社会的关系 知道浮力在生产、生活中的应用。 教材分析 1.教学重
2、点:让学生体验探究的过程,掌握探究的方法,培养科学的态度,能根据实验归纳出阿基米德原理 2.教学难点:探究阿基米德原理的设计思路,掌握实验方法控制变量法 教学资源开发 弹簧测力计、体积相同的石块、铁块、水、硫酸铜溶液、烧杯、溢水杯、细线等 教学过程 1 1、实验导入 据报道:河南省西平县有一王姓农民能躺在水面上好几个小时,在社会上引起了很大的轰动,人们一致都认为老王有特异功能。这件事引起了科学界的重视,有关部门组织专家在北京给他做了一系列的科学实验,实验结果证明这并不是什么特异功能。 质疑:那么究竟是什么原因能让他在水面上躺几个小时呢?请同学们猜测一下。 学生会回答:因为他受到浮力。 进一步质
3、疑:别人躺在同样的水中也受到浮力,为什么很难做到呢? 提示:这里请同学们注意到一个现象:就是每次他躺在水面上睡觉时都只是露出面部,并且躺的姿势也都一样。他为什么要这样做呢?要弄清这个问题,我们必须知道浮力的大小与哪些因素有关。 学生会有多种猜测:可能与老王所躺的水的密度有关,可能与老王的体重有关,也可能与老王身体的体积有关等。 在学生讨论的基础上,归纳讨论结果:浮力大小可能和物体的体积、物体的密度、液体的密度、浸入液体的深度、排开液体的体积有关。 既然浮力大小可能与上述因素有关,那么是和其中的一个因素有关,还是和其中几个因素有关或是和它们都有关系呢?怎样来验证这些猜想是否正确呢? 2、设计实验
4、方案 浮力的大小可能与上述因素都有关系。但我们研究浮力的大小与其中一个因素的关系时,应该怎样进行呢? 学生讨论得出结论:必须控制其它因素,使其保持不变以排除这些因素的影响和干扰。即采用控制变量法进行实验。 验证浮力的大小与物体的密度是否有关 学生设计实验:如图: 用弹簧测力计测出相同体积的石块和 铁块受到的重力,即G石、G块。 把石块和铁块分别浸没在水中,观察弹 簧测力计读数分别为F石、F铁。 2 根据力的平衡原理,求出石块、铁块分别受到的浮力。 F石浮=G石-F石 F铁浮=G铁-F铁 列表记录实验数据: 石块 铁块 空气中所受重力 浸没水中弹簧测力计示数 浮力N 结论 比较实验结果:学生得出
5、结论:浮力的大小与物体的密度无关。 验证浮力的大小与液体的密度是否有关 提问:如何验证与液体的密度是否有关? 学生回答:控制其它因素都相同,选用不同密度的液体实验。 学生设计方案: 用弹簧测力计测出石块受到的重力G; 把石块分别浸没在水中和硫酸铜溶液里,静止时观察弹簧测力示数F、F; 根据力的平衡原理求出石块浸没在不同液体中所受的浮力 F浮=G-F F浮=G-F 比较实验结果,学生得出结论:物体浸入液体中的体积相同时所受的浮力与液体的密度有关,且液体的密度越大,所受的浮力越大。 验证浮力的大小与物体的体积、浸入液体的深度是否有关 学生设计实验:同一石块浸入水中不同的深度时,比较所受浮力的大小。
6、 用弹簧测力计测出石块受到的重力G; 把石块分别浸没在水中和硫酸铜溶液里,静止时观察弹簧测力计示数; 把石块浸没在水中不同深度处,测出弹簧测力计的示数。 列表记录实验数据: 表一 石块在空气中所受的重力 石块浸入水中不同深度时石块受到的浮力 弹簧测力计示数 表二 3 石块在空气中所受的重力 石块浸没水中不同深度时石块受到的浮力 弹簧测力计示数 学生分析表一:石块的体积不变,浸入水中不同的深度,所受的浮力不同。 结论:浮力的大小与物体的体积无关。 学生分析表二得出结论:物体浸没在水中不同深度时,浮力相等。 提问:物体浸入液体中不同深度时,排开液体的体积不同,浸没在液体中不同的深度时,排开液体的体
7、积相同,那么浮力的大小和排开液体的体积是否有必然的关系呢? 验证阿基米德原理。 学生设计实验:如图所示:先在空 气中称出石块的重量,再把它浸没在溢 水杯中,求出石块受到的浮力,后称出 被石块从溢水杯排到小桶的水重。 比较实验结果学生得出结论: 浮力与被排开液体的体积有关。物体排开液体的体积越大,所受的浮力越大,而且F浮=G排 结论:“浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。”这就是著名的阿基米德原理。 导出阿基米德原理的表达式: F浮=G排=M排g=液gV排 说明:物体受到浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深
8、度,在液体中是否运动、液体的多少无关。石块浸入水中的深度不同,浮力不同,本质上是因为排开水的体积不同;浸没水中后不同深度,浮力相同是因为排开水的体积相同。 提问:知道了阿基米德原理,同学们是否明白了为什么说老王他并没有什么特异功能呢? 学生回答:他之所以能浮在水面,是因为他能够使他尽可能排开更多的水,从而增大浮力,并通过调整身体在水中的姿势,使得他所4 受的重力与浮力平衡。 教师说明:生活中的现象,都是可以通过科学知识加以说明的。 3、例题: 小明在大海里游泳时,发现身在比在淡水里游泳更轻,在大海里游泳更容易。他猜想:这种感觉可能还与海水中的盐有关。他设计了一个实验:实验的主要器材有:一个装有水的烧杯、一块比水的密度稍大的小塑料块、一包盐、一根玻璃棒等。实验过程:把小塑料块放入装有水的烧杯中,小塑料块沉入水底,然后慢慢向水中加入食盐并搅拌,直到小塑料块悬浮且静止在水中。通过这个实验得到的结论是: 物体 一定时, 越大,物体所受的浮力越大。由此证明他的这种感觉确实与海水中的盐有关。 分析:小明浮在海水中,受到海水的浮力,当他排开海水体积不变时,海水中的盐越多,海水的密度越大,根据阿基米德原理 F浮=液gV排可知,他受到的浮力就越大。 4、课堂小结 可让学生先归纳,然后教师补充,并对学生的实验设计和实验参与给予积极的评价。 5、练习 教材P72 练习 5