第二节 阿基米德原理

第二节阿基米德原理

信阳市浉河中学邓玉华

一、教学目标:

知识与技能

1、经历探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，做到会操作、会记录、会分析、会论证；

2、能复述阿基米德原理并书写其数学表达式；

3、能应用公式计算简单的浮力问题；

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，发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。

二、教学重点

1、会测量浮力的大小。

2、实验探究阿基米德原理。

三、教学难点

阿基米德原理的应用

四、教学方法

观察、讨论、实验探究。

五、课时安排

1课时

六、教学准备

弹簧测力计、石块、细线、溢水杯、大烧杯、小桶、水等。

七、教学过程

导入新课

复习导入

复习提问：1.什么是浮力？浮力的施力物体是谁?浮力的方向？

2.测量浮力的方法？

3.影响浮力大小的因素？

学生回答：1.浸在液体或者气体中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。浮力的施力物体是液体或者气体。浮力的方向始终是竖直向上的。

2.称重法F浮=G-F

3. 影响浮力大小的因素：液体的密度和物体浸在液体中的体积

教师：今天我们来学习解决浮力问题的新内容——阿基米德原理。

一.阿基米德的灵感

①阿基米德其人:阿基米德（前287～前212）是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆问题。传说澡盆的水溢出给了阿基米德启发，由此他鉴别出了国王的王冠是否由纯金所制。阿基米德还有一句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球。”

②据说两千多年以前，希腊学者阿基米德为了鉴定金王冠是否是纯金的，要测量王冠的体积，阿基米德冥思苦想了很久都没有结果。一天，他去澡堂洗澡，当他慢慢坐进澡堂时，水从盆边溢了出来，他望着溢出来的水，突然大叫一声：“我知道了！”竟然一丝不挂地跑回家中。原来他突然想到物体浸在液体中的体积不就是物体排开的液体的体积吗？

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？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。

二、浮力的大小

猜想与假设：

[教师点拨学生猜想]：通过以上的分析我们知道，物体浸入液体的体积越大（即物体排开液体的体积越大），液体的密度越大，物体所受的浮力越大。也就是说浮力的大小与物体

排开液体的重力是有关的，它们之间有什么数量关系呢？

制定计划与设计实验：

[学生讨论]：经过讨论，设计出实验的方案，教师评价。

思考交流：浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，所受浮力的大小可以用弹簧测力计测出。物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出。

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：弹簧测力计、石块、溢水杯、小桶、水。

2．思考问题：如何测出石块排开的水所受的重力呢？

①溢水杯中的水应为多少？②先测空桶的重力呢，还是先测桶和排开水的总重力呢？

小组讨论，汇报方案，教师点评。学生分组实验，把数据记录在表格中。

2．实验步骤

(1)如图所示，测出石块所受的重力G和小桶所受的重力G1

(2)将溢水杯中注满水，把石块浸入溢水杯中，让排出的水全部流人小桶中，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G2

则排开水的重力G排=G2-G1

(4)根据F浮=G-F算出浮力，与G排比较大小。

G F G1 G2

3．实验数据记录表格

组别物体的重

量G/N

物体浸在

水中时弹

簧秤示数

F/N

物体所受

浮力F浮/N

排出水和

桶总重

G2/N

空桶重

G1/N

物体排开

水重量G排

/N

1

4．分析与讨论：

运用比较的方法，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，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力，这个结论叫做阿基米德原理。用公式表示为：F浮=G排.

[讲述]：上述结论是阿基米德早在两千多年前就已发现，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。

设计说明：阿基米德原理的得出采取将“物体所受的浮力大小”与“排开水的重力”两个物理量分开测量的方法是为了简化实验步骤，将实验难点分散。

特别提醒：对阿基米德原理的说明：

①阿基米德原理的表达式：F浮=G排.

②由F浮=G排G排= m排g可得F浮=G排= m排g

③由F浮=m排g m排=ρ液V排可得F浮=ρ液V排g

④阿基米德原理也适用于气体F浮=G排气=ρ气V排气g V排气= V物体

5.关于阿基米德原理的理解

①物体浸在液体中有两种可能：

物体排开液体的体积等于物体浸入液体中的那部分的体积：

a.全部浸入V

排=V

浸

=V

物

F

浮

=ρ

液g V排=ρ液

g V浸=ρ液g V物

b.部分浸入V

排=V

浸

﹤V

物

F

浮

=ρ

液g V排=ρ液

g V浸﹤ρ液g V物

如图所示