(原创)教学随笔:“阿基米德原理”课时设计思路
“阿基米德原理”是探讨浮力的大小与哪些因素有关,有什么关系。教学重点:用称重法研究影响浮力大小的因素,验证阿基米德原理,运用阿基米德原理解决有关问题。教学难点:验证阿基米德原理实验的设计和操作。
下面结合教学实际,将本节课设计的思路梳理如下:
第一环节:新课导入
师:在上一节课我们初步感知了浮力的存在,其实在很多情况下,不能用测力计直接测量物体受到的浮力,那么,浮力的大小怎样测量呢?
师:2000多年以前,古希腊学者阿基米德为了鉴定国王的金冠是否是纯金的,需要测量王冠的体积,他冥思苦想了很多都没有结果。一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着“我知道了!”。随后他设计了实验,解决了王冠的鉴定问题。
生:观看“阿基米德故事”视频。
师:阿基米德故事的启示——物体浸在液体中的体积,等于物体排开液体的体积。
第二环节:课堂探究
一、浮力大小与哪些因素有关(浮力的大小跟什么因素有关?)
活动1:水桶(或水槽)中装有水,把空饮料瓶(或易拉罐)底朝下慢慢压入水中,体会自己用力的大小变化,同时注意观察水面的变化。根据上述实验,并联系日常生活经验,猜一猜:浮力的大小可能跟哪些因素有关?
活动2:实验探究“浮力的大小跟哪些因素有关”(怎样设计实验证明你的猜想?)
实验器材:弹簧测力计一把,石块一个,盛有水的烧杯、盛有酒精的烧杯各一只。
实验过程:
(1)在弹簧测力计下端挂一个石块,把石块缓缓浸入水中不同位置,仔细观察弹簧测力计示数的变化情况,比较分析:浮力的大小究竟由物体浸入水中体积的多少决定?还是由浸入水中的深度决定?
(2)同一石块,分别浸没在酒精和水中,观察弹簧测力计的示数是否相同,比较两种液体产生浮力的大小。这能说明什么?
二、浮力遵循的规律——阿基米德原理
活动3:探究阿基米德原理
(1)提出问题:通过刚才的实验探究得出结论:物体在液体中所受浮力的大小,既与液体的密度有关,又与物体排开液体的体积有关.由于G=mg=ρVg,那么浮力的大小跟物体排开液体的重力是否存在一定的关系?
(怎样设计实验验证浮力大小与物体排开液体受到的重力是否相等?)
(2)设计实验:要研究“浮力跟物体排开液体的重力是否有关”,就要想办法把F浮和G排测量出来,进行比较。思考、讨论:如何测量F浮和G排?你能想出哪些方法?分别需要哪些器材?
(3)进行实验:参照课本所示的方法进行实验,记录测量数据。
(4)分析论证:分析记录的实验数据,比较测得的浮力与排开的水的重力,你发现了什么?与其他小组进行交流,各组使用的石块并不相同,实验结论是否相同?
(5)总结归纳:浮力用F浮表示,物体排开的液体的重力用G排表示,则阿基米德原理可用公式表示为: .如果液体的密度为ρ液,物体排开液体的体积为V排,则根据阿基米德原理可进一步写出浮力的表达式为:F浮= 。
活动4:根据阿基米德原理,完成下列问题:
1.典例解析:
2.习题训练
(1)轮船满载时排开水的质量,叫轮船的排水量.有一条轮船的排水量为1000t,则它满载时受到的浮力是多大?
(2)一个铁球的体积为100cm3,已知:ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。
①如果铁球完全浸没在水中,它受到的浮力是多少?
②如果铁球有3/4体积浸在水中,它受到的浮力是多少?
③如果铁球完全浸没在酒精中,它受到的浮力是多少?
第三环节:课后探究
探究活动1:利用身边的器材设计一个能够验证阿基米德原理的实验。
探究活动2:橡皮泥放在水中它会沉到水底,把它做成小船就能浮在水面上。想一想这是为什么?怎样做才能使小船承载的货物最多?
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作者简介:潘书朋,中学物理教师,在《当代教育家》、《光明日报》、《中国教师报》、《中学物理》、《新课程评论》等国家、省级刊物、教育网站上发表教育教学论文50余篇。多年来一直致力于“让物理教学回归实验室”的课题研究,所申报的教育部教师科研基金“十二五”规划重点课题子课题荣获教育科研成果一等奖。