《阿基米德原理》教学设计

《阿基米德原理》教学设计

【教材和学情分析】北师大段金梅老师利用“教材对学生思维水平的要求与学生成绩相比较”方法，对初中物理的内容进行了定量研究，发现阿基米德原理是整个初中物理教学中属于最难的一个知识点。产生此现象的原因是初中学生的思维大多以具体形象思维为主, 然后逐步过渡到抽象逻辑思维。按照皮亚杰的认识发展阶段理论来衡量, 初中学生的物理思维基本上还处在具体运算阶段和前运算阶段，即这个阶段的思维一般还离不开具体事物的支持, 思维还要依靠物体、实物和能观察到的事物来进行, 不能仅仅依靠词语、假设等来进行。基于以上认识，如何通过恰当地处理教材内容并选择合适的教学方法，使学生的思维水平与教材要求相对应是进行阿基米德原理有效教学的关键。

【教学目标】1．通过实验建构并理解阿基米德原理2．会灵活运用阿基米德原理进行简单的运算3．经历探究阿基米德原理的过程，提高自身的观察、动手实验、分析和概括的能力【教学重点】1．理解阿基米德原理2．运用阿基米德原理进行简单的计算

【教学难点】如何通过实验，帮助学生定量地获得F浮、V排和G排的关系

【教学过程】1．复习浮力的测量方法用烧杯取一定量的水，将石块挂在弹簧测力计下，测出其重力G，然后将石块缓慢地放入到水中，观察弹簧测力计的示数变化，同时引导学生观察烧杯中水面的变化。

引入问题：在得到浮力大小的同时，我们可以发现浮力变大时，水面在发生如何变化？

2．构建浮力大小与所排开水的体积的直观关系选择弹簧测力计（最小刻度为0.1牛）、量筒、体积为20厘米3的小石块A、体积为40厘米3的小石块B以及体积为20厘米3的小铁块各一块、细线等实验器材。用称量法测出不同体积的小石块A和B、小铁块浸在水中受到的浮力，用排水法测出小石块A和B、小铁块所排开的水的体积。初步建立浮力大小与排开的体积的关系。数据记录如下表：物体实验序号物体的重力（牛）物体在水中的视重（牛）物体受到的浮力（牛）物体的体积（厘米3）浸入水中的体积（厘米3）排开水的体积（厘米3）石块A 1 0．5 0．5 0 20 0 0 2 0．5 0．4 0．1 20 10 10 3 0．5 0．3 0．2 20 20 20 石块B 4 1．0 1．0 0 40 0 0 5 1．0 0．8 0．2 40 20 20 6 1．0 0．6 0．4 40 40 40 铁块7 1．6 1．6 0 20 0 0 8 1．6 1．5 0．1 20 10 10 9 1．6 1．4 0．2 20 20 20 引导学生进行数据分析可得：结论1．浮力大小与物体的种类、物体的重力和体积大小无关；结论2．浮力的大小与物体排开水的体积成正比。3．构建物体所受的浮力大小与液体密度的直观关系在步骤1的实验器材中，增加两杯100毫升的酒精（密度为0.8克/厘米3）和食盐水溶液（密度为1.2克/厘米3）。按照步骤1，把小石块A 和B、小铁块分别放在酒精和食盐水溶液中，测出浮力大小，然后构建浮力与液体密度之间的关系。液体种类实验序号物块种类物体的重力（牛）物体在水中的视重（牛）物体受到的浮力（牛）物

体的体积（厘米3）浸入水中的体积（厘米3）排开水的体积（厘米3）酒精溶液1 石块A 0．5 0．42 0．08 20 10 10 2 石块B 1．0 0．92 0．08 40 10 10 3 铁块1．5 1．42 0．08 20 10 10 水4 石块A 0．5 0．4 0．1 20 10 10 5 石块B 1．0 0．9 0．1 40 10 10 6 铁块1．5 1．4 0．1 20 10 10 食盐水溶液7 石块A 0．5 0．37 0．13 20 10 10 8 石块B 1．0 0．87 0．13 40 10 10 9 铁块1．5 1．37 0．13 20 10 10 （说明：由于在实验中存在着一定的误差，为了增加实验的可信度，在上课前对弹簧测力计的刻度进行了加工，将最小刻度0.1牛改装成0.01牛。）引导学生分析表中数据可以得到：结论3．不同的物体在排开相同体积的酒精（或水或食盐水）时，受到的浮力相同；结论4．同一物体在不同液体中，如果排开的液体体积相同，受到的浮力是不同的，而且浮力的大小随着液体密度的增大而增大。综合以上数据，可以发现物体受到的浮力大小既与物体所排开的液体密度成正比，也与所排开的液体体积正比，从而得出浮力大小与所排开液体的密度和体积有关，最后建立了F浮=ρ液gV排液。4．构建浮力大与物体所排开的液体重力之间的关系选择木块、铁块、水、酒精、溢水杯、薄塑料袋、弹簧测力计等作为实验器材进行分组的定量实验。先用弹簧测力计测出铁块在浸没水中和部分浸入水中时受到的浮力，再用溢水杯和薄塑料袋收集所溢出的水，并测出所排的水重即G排液，从而进一步建立浮力与所排液体重力大小的关系：F浮=G排液。再利用酒精做相类似的实验，得出相关的结论。用弹簧测力计测出木块的重力，并将木块分别漂浮在水面上和酒精液面上，运

用受力分析的方法，确定木块漂浮时受到的浮力大小，然后用薄塑料袋收集所溢出的水和酒精，并测出所排出的水和酒精的重力G排液，然后验证浮力F浮大小与所排出的水和酒精的重力G排液之间的关系式：F浮=G排液。引导学生从浮力的方向、大小对前面的实验结果进行归纳、小结: 结论5．浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力; 结论6．浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力的大小( 即阿基米德原理)。5．通过实验定量建立气体产生浮力的阿基米德原理。（具体操作略）6．练习训练：利用阿基米德原理解课本P96页的例题。7．归纳小结：影响浮力大小的因素有：液体的密度大小、物体排开液体的体积大小；阿基米德原理的表达式：F浮=G排液=ρ液gV排液。教学设计说明：1．从教学形式上看，学生能积极参与到实验活动中，可以激发学生的探究兴趣。本节课中，通过老师的演示活动和学生的分组实验积极主动地去探索，不仅获取了科学知识，而且体验了探究活动的乐趣。2．从教学过程看，学生通过获得的实验数据直观地感受到影响浮力大小的因素，并构建了浮力、物体排开的液体的重力、液体的密度、物体排开的液体的体积之间的关系，从而使学生避免了机械背诵原理和公式，真正帮助学生理解物理原理和各物理量之间的关系，切实降低了学生的学习难度。3．从思维培养形式上看，本课的前2个步骤是探究“浮力的影响因素是什么”的问题，教学中利用控制变量法获得实验数据，根据实验数据可得出影响浮力大小的两个重要因素ρ液、V排；步骤3利用实验数据探究了“浮力的大小等于什么”问题，利用实验数据可以把浮力和所排的液体重力