(新)人教版物理八下《第2节 阿基米德原理》公开课(教案)

第2节阿基米德原理
知识与技能
1．经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。

2．能表述阿基米德原理并书写其数学表达式。

3．能运用阿基米德原理解决简单的问题。

过程与方法
1．经历科学探究浮力大小的过程，培养探究意识，提高科学探究能力。

2．培养学生的观察、分析、概括能力，开展学生处理信息的能力。

3．经历探究阿基米德原理的实验过程，进一步练习使用弹簧测力计测浮力。

情感、态度与价值观
1．通过阿基米德原理的探究活动，体会科学探究的乐趣。

2．通过运用阿基米德原理解决实际问题，意识到物理与生活的密切联系。

教学重点
阿基米德原理的实验探究及其应用。

教学难点
实验探究浮力与排开液体重力的关系，正确理解阿基米德原理的内容。

教具准备
易拉罐、水桶、弹簧测力计、石块、细线、大烧杯、小烧杯、溢水杯、多媒体课件等。

一、情景引入
阿基米德出生在古希腊的贵族家庭，他从小热爱学习，善于思考，喜欢辩论。

有一次，国王要金匠给他做一顶金王冠，做王冠用的金子事先称过重量。

王冠做好了，国王听说工匠在王冠中掺进了白银，偷走了一些金子。

可是，王冠的重量，并没有减少；从外表看，也看不出来。

没有证据，就不能定金匠的罪。

国王把阿基米德找来，要他判断这顶王冠有没有掺进白银，如果掺了，掺进去多少。

据说，阿基米德是从洗澡得到启发，才解决了这个难题。

这天，他去澡堂洗澡，心里还想着王冠问题。

当他慢慢坐进澡盆的时候，水从盆边溢了出来。

他望着溢出来的水发呆，突然，快乐地站了起来：“找到了！找到了！〞阿基米德连衣服都来不及穿好，就从澡堂跑回家里。

原来，阿基米德已经想出了一个简便方法，可以判断王冠是不是纯金做的。

他把金王冠放进一个装满水的缸中，一些水溢了出来。

他取出金冠，把水装满，再将一块同王冠一样重的金子放进水里，又有一些水溢了出来。

他把两次溢出的水加以比较，发现第一次溢出来的多。

于是他断定王冠中掺了白银。

然后，他又经过一番试验，算出了白银的重量。

当他宣布这个结果的时候，金匠们一个个惊得目瞪口呆。

他们怎么也弄不清楚，为什么阿基米德会知道他们的秘密。

当然，说阿基米德是从洗澡中得到启发，并没有多大根据。

但是，他用来揭开王冠秘密的原理流传下来，就叫作阿基米德原理。

直到现在，人们还在利用这个原理测定船舶载重量。

你知道阿基米德揭开这个秘密的原理吗？你想知道这个原理的内容吗？今天我们就来学习这个原理。

二、新课教学
探究点一：阿基米德的灵感
创设情境：指着漂浮在水面上的空易拉罐提出问题，易拉罐浮在水面上，用什么方法能让它浸没在水中呢？
方法1：用手把空易拉罐向下慢慢压入水桶中，如下列图。

问题：(1)你的手有什么感觉？
(2)易拉罐受到的重力变化了吗？受到的浮力变化了吗？
(3)水面高度有什么变化？
(4)这些都说明了什么问题？
学生活动：通过实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。

说明浮力的大小和排开液体多少有关系。

方法2：将易拉罐踩扁后放入水中下沉。

问题：(1)易拉罐为什么会沉下去？它受到的重力变化了吗？受到的浮力变化了吗？
(2)易拉罐踩扁后放入水中，什么变了？
(3)这些都说明了什么问题？
学生活动：思考讨论：易拉罐的重力没有变，之所以会下沉，是因为它受到的浮力减小了。

易拉罐踩扁后，体积变小，放入水中，排开水的体积也变小了。

说明浮力的大小跟易拉罐排开水的体积有关，体积越小，受到的浮力越小。

方法3：将易拉罐灌满水后放入水中下沉。

问题：易拉罐灌满水后受到的重力变了吗？受到的浮力变了吗？
学生活动：思考讨论：易拉罐灌满水后，受到的重力变大了，受到的浮力怎么变化不清楚。

思考问题：浮力的大小和排开液体多少是否存在定量的关系呢？
交流分析：根据上一节课我们知道，物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大。

现在根据阿基米德的故事，如果我们用“物体排开液体的体积〞取代“浸没在液体中物体的体积〞来陈述这个结论，可以得到：物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它所受的浮力就越大。

教师引导学生统一说法，把物体浸入液体的体积称为物体排开液体的体积。

液体的密度、排开液体的体积是不是和排开液体的质量有一定的联系呢？(m排＝ρ液V排)。

排开液体的质量是不是和排开液体所受的重力有一定的联系呢？(m排g＝G排)浮力的大小会不会和排开液体所受的重力有一定的关系呢？(步步引导、层层过渡)
由于物体的体积与密度的乘积等于物体的质量，可以进一步推想，浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。

探究点二：浮力的大小
实验探究：探究浮力的大小与排开液体的重力的关系。

1．实验器材：溢水杯、弹簧测力计、石块、烧杯、小桶、水。

思考问题：①如何测出石块排开的水所受的重力呢？②溢水杯中的水应为多少？③先测空桶的重力呢，还是先测桶和排开水的总重力呢？
2．实验步骤：
(1)如下列图，测出石块所受的重力G和小桶所受的重力G桶。

(2)将溢水杯中注满水，把石块浸入溢水杯中，让排出的水全部流入小桶中，读出此时弹簧测力计的示数F，同时用小桶收集物体排开的水。

(3)用弹簧测力计测出小桶和水的总重力G桶，
则排开水的重力G排＝G总－G桶。

(4)根据F 浮＝G －F 弹，算出浮力，与G 排比较大小。

4.分析与讨论：
通过比较F 浮和G 排，得出结论。

结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力(F 浮)，浮力(F 浮)的大小等于被它排开的液体所受的重力(G 排)。

用公式表示为F 浮＝G 排。

讲述：上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。

实验证明，这个结论对气体同样适用。

例如空气对气球的浮力大小就等于被气球排开的空气所受到的重力。

三、板书设计
第2节 阿基米德原理
1．阿基米德的灵感
影响浮力的因素⎩
⎪⎨⎪⎧液体的密度ρ液物体排开液体的体积V 排 2．浮力的大小
(1)阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力
(2)用公式表示为F 浮＝G 排＝m 排g ＝ρ液gV 排
本节课采用探究教学方法，使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程，从而更深刻地理解这一原理的内涵，同时有利于学生对科学本质的认识。

学生通过讨论并在动手实验的根底上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。

最后让学生分组进行实验设计和实验操作去验证这一假设。

在教学的各个环节中，有意识地
引导学生主动地思考并给学生讨论、交流的时机。

第2课时
知识与技能
1．能应用浮沉条件解释简单的物理现象。

2．知道密度计、潜艇、气象探测气球的原理。

过程与方法
认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。

情感、态度与价值观
1．通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇的浮沉原理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系。

2．通过浮力知识应用实例培养学生理论联系实际的良好学风，激发学生学习情趣；通过学生自己的探究实验，激发学习欲望。

教学重点
知道密度计、潜艇、气象探测气球的原理。

教学难点
能应用浮沉条件解释简单的物理现象。

教具准备
多媒体课件、金属箔、大烧杯、水、充有氢气的气球、没充气的气球等。

一、情景引入
复习上节课内容，物体的浮沉条件是什么？浮力在现实生活中有着广泛的应用，本节课我们就来学习浮沉条件的应用。

探究点：浮沉条件的应用
1．轮船的浮沉原理
问题：你有没有方法让铁块漂浮或悬浮在水中？
学生活动：让铁块的密度变小，小到等于水的密度就能悬浮了，小于水的密度就能漂浮了。

问题：怎么才能使铁块的密度变小呢？
学生活动：根据ρ＝m V
，可知有两种方法： (1)在质量不变的情况下增大体积。

可将铁块压成薄片，包成铁盒，增大体积。

(2)在体积不变的情况下减小质量。

可挖掉铁块内部的铁，减小质量。

其实这两种方法都是将铁块制成“空心〞。

演示实验：将叠在一起的金属箔放在水面上，金属箔下沉。

将金属箔伸展开，叠成盒状放在水面上，金属箔漂浮。

轮船就是利用这个原理制成的。

(1)轮船的原理：通过将密度大的钢铁制成空心，增大了体积，进而增大了排开液体的体积，从而增大了可以利用的浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

(2)排水量：轮船排开水的重力越大，受到的浮力就越大，就可以承载更多的货物。

我们把轮船满载货物时排开水的质量叫作轮船的排水量。

即排水量＝m 船＋m 货。

思考问题：轮船从河里驶入海里时，
(1)它受到的浮力变大、变小还是不变？
(2)它排开的液体的质量变不变？
(3)它排开的液体的体积变不变？
(4)它是下沉一些，还是上浮一些？
强调：同一条船在河里和海里时，所受浮力相同，但它排开的河水和海水的体积不同。

因此，它的吃水深度不同。

轮船漂浮，人们在船体与水面相平处用不同颜色画线作标记，表示轮船没入水中的深度，这条线叫作吃水线，最高吃水线表示最大的平安载重量。

2．潜水艇的浮沉原理
问题：潜水艇受到的浮力和重力相等，所以可以悬浮在海水中，可是它如何才能浮出水面呢？
讲解：潜水艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜水艇加重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜水艇就可悬浮在水中；当压缩空气使水舱中的水排出一局部时，潜水艇变轻，就可上浮了。

利用多媒体课件演示潜水艇的浮沉。

学生活动：经讨论发现，悬浮的潜水艇排开海水的体积不能变化，所受浮力不能改变，只能通过改变自身重力实现浮沉。

归纳总结：潜水艇的原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

强调：潜水艇浸没在水下不同深度，所受浮力相同。

3．气球和飞艇的升降原理
创设情景：释放一个氢气球，气球上浮至天花板。

现场吹一个气球，扎紧口并松手，气球降至地面。

问题：这两个气球都受浮力吗？为什么一个上浮，另一个下降呢？
学生活动：不假思索地答复是因为充入的气体不同，密度不同造成浮沉不同的。

问题：如何才能让气球浮在空中？
学生活动：讨论，利用浮沉条件的密度关系可知，向气球中充入密度比空气小的气体，比方氢气、氦气等。

介绍热气球和飞艇的开展历程：氢气球——氢气飞艇——氦气飞艇。

问题：热气球、飞艇带着人飞上了天，实现了人们升天的梦想，可是它们怎么着陆呢？
学生活动：减小浮力，利用阿基米德原理可知，减小排开气体的体积，比方热气球停止加热、飞艇放出一局部气体等。

归纳总结：气球和飞艇的升降原理：利用里面充的气体的密度小于空气的密度，空气产生的浮力大于自身的重力来升空；利用减小浮力来下降。

问题：生活中还有哪些现象可以利用浮力的知识来解释？
学生讨论后积极发言：如腌鸡蛋时，开始鸡蛋漂浮，后来下沉；煮饺子时，饺子熟了后会浮出水面；吹出的肥皂泡先上升后下降，等等。

三、板书设计
第3节物体的浮沉条件及应用
第2课时物体的浮沉条件的应用
本节课的教学是围绕着“密度大的物体是如何实现漂浮或悬浮〞这个问题进行的。

上节课由阿基米德原理公式的变形得到物体浮沉与密度的关系之后，这节课提出如何使铁块漂浮的问题，学生自然会想到减小密度的方法。

通过对密度公式的分析得出轮船和潜艇的浮沉原理。

这样的安排，使知识点之间过渡自然，层层递进，利于学生接受。

据此得到“空心〞这一实现密度大的物体漂浮或悬浮的重要方法，最后我们还共同探讨了气球和飞艇的升降原理。

吃水线知识的教学是对教学内容的有益补充，也让学生认识到了科学技术在社会生活中的影响，表达“STS〞思想。