阿基米德原理

　　设计理念

　　1．从生活走向物理，从物理走向社会

　　创设富于挑战性、贴近学生实际的问题情境，利用生活中常见器材比如：橡皮泥，易拉罐等设计实验，拉近物理与社会、物理与生活的距离，使学生对物理有亲近之感，激发并保持学生的学习兴趣。

　　2．注重科学探究，注重知识的形成过程

　　引导学生运用已有知识和技能，在解决问题的探究过程中获得成功的愉悦，了解科学研究方法，培养学生的科学探索精神、实践能力和创新意识。

　　教学目标

　　一、知识与技能

　　1．理解阿基米德原理，学会一种计算浮力的方法。

　　2．进一步练习使用弹簧秤测力。

　　二、过程与方法

　　1．经历科学探究，培养探究意识，发展科学探究能力。

　　2．培养学生的观察能力和分析概括能力，发展学生收集、处理、交流信息的能力。

　　三、情感、态度与价值观

　　1．增加对物理学的亲近感，保持对物理和生活的兴趣。

　　2．增进交流与合作的意识。

　　3．保持对科学的求知欲望，勇于、乐于参与科学探究。

　　教学准备

　　空易拉罐（自备，每组2／5个）、小容器（自备，每组至少1个）、弹簧秤2×9只、纸杯9只、固体物块9个、溢水杯9只、橡皮泥9块、钉子若干。

　　教学过程

　　一、新课引入

　　我们已经认识了浮力，并且得到了三种计算浮力的方法，它们分别是（师生共同回忆，教师板书）：

　　1．当物体漂浮在液面上时，其所受浮力F_浮＝G_物；

　　2．用弹簧秤测定物体浮力。把物体挂在弹簧秤上，当物体静止时，弹簧秤的示数为F1，将物体浸入水中，弹簧秤的示数为F₂，则物体所受浮力为F_浮＝F₁－F₂；

　　3．利用物体上、下表面的压力差求得浮力：F_浮＝F_下－F_上。

　　师生讨论：这三种方法都有其局限性，第一种只适用于计算漂浮在液面上的物体所受浮力，第二种不适用于质量过大的物体，第三种不适用于形状不规则的物体。

　　教师；今天我们学习一种既简单又普遍适用的方法，这种方法是2000年前由古希腊学者阿基米德发现的，所以称之为阿基米德原理。（板书：阿基米德原理）。

　　二、进行新课

　　1．创设问题情境

　　教师：首先，我们一起来做两个实验：

　　实验一：

　　每组分发一块大小相等的橡皮泥（当众分发，增加可信度），给大家3－5分钟的时间，利用橡皮泥做一条小船，看哪一组的船装“货物”最多“货物”是规格相同的钉子。

　　分组实验：

　　（由于问题具有挑战性且贴近学生实际，极大地调动了同学们的积极性，各组成员分工协作，争先恐后，开始行动。有的用手捏，有的先用笔杆轧成“饼”，再把四周折起，做成“船”，做完后纷纷放入水中，投放“货物”。“……10、11、12……20……”。在这九个组中，有八个组“装货”在十个以上，有两个组在20枚钉子以上。在整个过程中，同学们兴奋不已，继而每个同学却为自己的“小船”最终“沉没”而惋惜顿足。虽然老师还没有提出做船的目的，但事实上他们在做的过程中都在思考着这样一个问题：“怎样做，才能装货更多？”）

　　实验二：

　　请同学们拿出自备的空易拉罐，慢慢地压入水中，感受手掌受力变化。（教师示范表演）

　　2．提出问题

　　教师：通过前面的两个实验，请大家思考这样一个问题：浮力的大小可能与什么因素有关？

　　3．猜想与假设

　　教师：请同学们根据前面的两个实验作出自己的猜想，并说出猜想的根据。

　　（正如课前预料，同学们纷纷作出反应）

　　学生：底面积，因为把船底做大，“货物”装的才多；物体密度，有些物体在水中漂浮，有些物体则会沉底；液体密度，因为同一物体在水中可以沉底，在水银中则可以漂浮；浸入液体的深度，因为易拉罐越往下压，越费劲；浸入液体的深度和物体的底面积，因为用粗细不同的易拉罐，压入水中相同的深度，用力大小不同。

　　教师：（把各种猜想结果写在黑板上）我们今天着重研究浮力与浸入液体的深度和物体的底面积是否有关。（并引导学生取得共识）这就是浮力与物体浸入液体的体积，也就是物体排开液体的体积是否有关？有什么关系？但是测量液体体积的量筒，对少量液体而言，误差是比较大的。对某种确定的物质而言，体积和质量、重力是—一对应的。为了测量的方便（从结果出发指导实验），我们研究浮力与物体排开液体的重力之间的关系。

　　4．制定计划（设计实验）

　　教师：我们应该如何设计实验去验证我们的猜想？

　　（经过组内同学之间的交流，大部分同学可以确定研究方案）用弹簧秤测量物体所受浮力，用老师提供的纸杯把物体从溢水杯中排出的水收集起来，用弹簧秤测定其重力。最后寻找并比较两者之间的关系。

　　5．收集证据（进行实验）

　　分组实验

　　（在这个过程中，学生们展现了一些个性化的作法：有些同学在往溢水杯中放物体的同时，测出了物体所受浮力和物体排开液体所受重力；有些同学是先在自备容器中测定物体全都浸入水中时所受浮力，再利用溢水杯测定物体全部浸入水中时排开水所受重力；有些同学在测定物体排开液体所受重力时，因为杯子太轻，事先在杯子里装了适量的水，测出其重力，再把物体排开的水收集起来，测其总重，二者之差即是物体排开水所受的重力……）

　　（在实验过程中，一组5人，他们有的提弹簧秤，有的读数，有的记录，同学们对出现的问题时有讨论与争辩。比如有的同学手持弹簧秤的外壳部位；有的同学用弹簧秤提着物体入水中时太快，造成溢出水的体积与物体体积不等；……通过争论，交流，取长补短，集思广益，使实验过程更加合理。）

　　记录数据

　　以下是四级学生的实验数据：

第一组：

弹簧秤1	2N	1.6N
弹簧秤2	0.1N	0.5N

第二组：

弹簧秤1	2N	1.7N
弹簧秤2	0.5N	0.8N

第三组：

弹簧秤1	1.4N	0.2N
弹簧秤2	0.1N	1.2N

第四组：

弹簧秤1	1.3N	0.2N
弹簧秤2	0.2N	1.3N

　　6．分析论证分组分析数据

　　在得到测量结果后，同学们自发地对数据进行了分析。各组交流：他们发现两只弹簧秤示数变化量是相同的，其中弹簧秤1示数的减少量是物体所受浮力的大小，弹簧秤2示数的增加量是物体排开水所受重力的大小。

　　师生共同确认：物体所受浮力大小等于物体排开液体所受重力之大小，即F_浮＝G_排。从而证明同学们前面的猜想是有根据的。

　　课堂小结与延伸

　　教师：（在得到F_浮＝G_排之后，首尾呼应）这就是今天我们所要学习的第四种计算浮力的方法。它是一种普遍适用的，比较简单的方法。

　　现在请同学们对以下问题发表意见。（通过例题，对今天所学进行巩固，同时强化交流与合作及评价意识）

　　教师：（投影）例：如图所示：有一个正方体，浸没在液体中，要求出它所受浮力大小，还需要给出哪些条件？

　　（此题打破常规，没有采用根据已知条件求得未知结果的问题模式，而是已知部分条件和结果，要求同学们给出其他条件）这道题同样调动了同学们的积极性。根据所学浮力知识，纷纷发表自己的见解（教师随堂记录在黑板上）：

　　1．液体密度；物体体积

　　2．液体密度；物体边长

　　3．液体密度；物体质量；物体密度

　　学生：（教师提议）对各组条件进行评价。

　　（下课之前，教师提议）同学们自己评出第9组为踊跃发言小组（全班45人，共分成9个小组），然后予以鼓励（掌声）。

　　教师：对于其他猜想因素，课下同学们可以利用教师提供的器材，逐个进行验证，并排除无关因素。

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