《探究浮力的大小》教学设计

2014教师招考

一、教学目标
1.知识与技能
①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。
②知道阿基米德原理
2.过程与方法
①通过将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。
②通过实验探究浮力的大小与排开液重的关系。
3.情感态度与价值观
①关注日常生活中的现象，并学会用科学知识来解释说明。
②以实验为依据，得出符合实验事实的结论才是科学的。
二、教学重难点
1.教学重点：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
三、教学准备
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
四、教学过程
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。
(1)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。
(2)进一步质疑：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。
(1)验证浮力的大小与物体的密度是否有关
学生设计实验：如下：
①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。
②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。
③根据力的平衡原理，求出石块、铁块分别受到的浮力。
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。
(3)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。
①用弹簧测力计测出石块受到的重力G；
②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；
③把石块浸没在水中不同深度处，测出弹簧测力计的示数。
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？
④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=ρ液·g·V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(完全浸没)，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 (填“质量”或“重力”或“排开液体的体积”)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=ρ液·g·V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
五、板书设计
探究浮力的大小
1.实验探究
①验证浮力的大小与物体的密度是否有关；
②验证浮力的大小与液体的密度是否有关；
③验证浮力的大小与物体的体积、浸入液体的深度是否有关
④验证阿基米德原理。
2.实验结论
阿基米德原理的表达式：F浮=G排=M排·g=ρ液·g·V排
六、教学反思
略。