教学案例 《探究-影响浮力大小的因素》

《探究——影响浮力大小的因素》会泽县第二中学校邓惠琼1、教材及学情分析：

本节是在学过力、二力合成、二力平衡、密度和液体内部压强的基础上研究浮力，知识的综合性高、能力要求高。内容包括浮力的概念、浮力产生的原因、影响浮力大小的因素（阿基米德原理）三个知识点。

教材突出新课标的科学探究的新理念。从学生的认知特点和培养学生能力的高度出发，将上述三个知识点都设计为由实验探究得出结论，让学生体验探究的过程，培养学生的观察能力、操作能力、设计实验能力、运用科学研究方法（控制变量法等）等各种探究能力，进一步培养学生对物理的兴趣。

浮力问题本来是学生较熟悉的、感兴趣的知识，但学生从日常生活中积累了一些片面的或错误的观念。针对这一问题，教材利用学生已有的生活经验发展学生的认识，并意图在克服学生思维障碍的过程中发展学生的思维能力。对学生们都熟悉的“漂浮物体和上浮物体都受浮力”，教材不再讨论，而是直接用实验研究“浸没在水中的物体受不受浮力”，从而纠正学生认为“浸没在水中的物体不受浮力”的错误观念，简洁而鲜明。对于“影响浮力大小的因素”，学生可能错误地认为“物体浸没得越深，受的浮力越大”，教材在作业的第3题建议学生设计实验来探究，既培养了学生设计实验的能力，也让学生通过实验纠正了错误的观念，同时也培养了学生实事求是的科学态度。与过去的教学大纲相比，新教材在突出科学探究的新理念的同时，力求提高学生学习的兴趣，密切联系社会生活实际，还体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

2、教学目标及要求

根据全面提高学生素质的总体目标与《物理课程标准》的要求和本节教材内容以及学生已有的认识基础，我确定本节的学习目标如下：

（1）知识与技能：

①通过实验探究，认识浮力，知道浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力，知道浮力的方向是竖直向上。

②通过实验探究，知道浮力产生的原因是液体对物体有向上和向下的压力差。

③通过实验探究，知道浮力的大小与哪些因素有关，知道阿基米德原理。

④会求出浮力的大小。

（2）过程与方法：

①通过实验探究认识浮力的过程，引导学生学习用类比的方法认识浮力的方向和大小，培养学生的观察能力和分析概括能力。

②通过实验探究浮力产生的原因，培养学生的观察能力和运用知识分析归纳的能力。

③通过学生实验探究浮力的大小与哪些因素有关，培养学生的猜想假设、实验设计等科学探究能力，培养学生有步骤进行实验的条理性。

（3）情感态度与价值观：

①通过实验探究，培养学生尊重科学、实事求是的科学态度。

②通过实验探究过程的合作与交流，培养学生的交流意识、合作精神与能力。

3、难点和重点

根据新的课程标准以及教材内容和学生的实际情况确定本节的重、难点：

（1）重点：浮力概念；阿基米德原理。

（2）难点：浮力产生的原因。

4、教学准备：

皮球、铜柱、弹簧秤、溢水杯、橡皮泥、石块、饮料桶、水杯、水、酒精、浮力产生原因演示仪

自制多媒体教学课间【教学过程】

一、设置情景，引入新课

师：展示图片，这些图片是我们日常生活中的现象，请问这些物体为什么能浮在水面上？

生：受到浮力的作用。

二、进行新课

1、认识浮力。

师：今天我们就来学习浮力。那么什么叫浮力呢？请大家仔细观察，弹簧测力计下挂一重物，此时弹簧测力计对物体的拉力是多少？

生：(读数)

师：用手将物体轻轻托起，此时弹簧测力计对物体的拉力又是多少？

生：(读数)

师：对于同一物体来说，为什么用手将物体托起时弹簧测力计的示数要比在空气中时的示数要小？

生：物体受到手向上托的力。

师：手对物体向上托的力是多少？

生：F托=G-F

师：如果我将物体浸在液体中，此时弹簧测力计的示数又是多少？

生：（读数）

师：与物体在空气中时相比，此时弹簧测力计的示数又有什么变化？

生：减小

师：刚才物体因受到手对它向上托的力，弹簧测力计的示数就减小了，那么，这一次又是怎么回事呢？

生：因为浸在液体中的物体受到液体对它向上的托力。

师：物理学中，我们把这个力就叫做浮力。我给浮力这样下定义：一切浸在液体中的物体都受到液体对它向上托的力，这个力就叫做浮力。你们同意吗？

生：同意。

师：那么浮力的方向向哪？你的依据是什么？

生：（分小组讨论交流，从不同角度阐述理由。）

师：（板书浮力方向：竖直向上）通过刚才的实验，同学们思考一下，你能否归纳出计算浮力大小的方法？

生：（思考后，将结论写在纸上。）

师：（投影多名学生写的结论，评价、鼓励学生）（板书：F浮=G-F）

2、浮力产生的原因。

师：我们知道浸在液体中的物体会受到浮力的作用，那么浮力是怎样产生的呢？现在有一正方体木块浸没在液体中，请同学们思考一下，木块的6个表面所受到的压力情况怎样？

生：仔细观察，思考。回答：在相同深度处，即前后左右四个表面受到的压力大小相等，方向相反；在不同深度处，深度越深，物体表面所受到的压力也就越大。

师：那么在前后左右四个表面所受到的压力的合力怎样？

生：合力为零

师：木块的上下两个表面所受到的压力的合力又怎样呢？

生：合力不为零，且竖直向上。

师：哪位同学能告诉我木块所受到的浮力产生的原因？

生：（板书：浮力产生的原因：浮力就是液体对物体向上和向下的压力差。）

3、影响浮力大小的因素。

师：我们虽然能计算出浮力的大小，但是浮力的大小究竟与哪些因素有关呢？现在请一位同学来给大家演示一个实验，将饮料瓶慢慢向下压入水桶中的过程中，体会一下手所受到的压力大小变化情况，其他同学仔细观察物体浸入液体中的体积变化情况。

生：（演示实验）

师：你有何感受？

生：慢慢向下压的过程中，会感觉到手所受到的压力越来越大。

师：为什么你的手受到的压力会越来越大？

生：因为饮料瓶在往下压的过程中，所受到的浮力也就越来越大。

师：你们又观察到了什么现象？

生：饮料瓶浸入液体中的体积逐渐变大。

师：根据刚才你们所观察到的实验现象，可知饮料瓶浸入液体中的体积越大，手所受到的压力也就越大。你们同意这个观点吗？

生：同意。

师：请你根据刚才的实验，猜想一下，浮力的大小可能与哪些因素有关？

生：（实验者面向全体同学谈体会，学生观察实验现象，分组讨论、猜想、回答。）浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关。

师：如果我这里面装的不是水，而是水银，你又有什么感受？

生：手所受到的压力会更大。

师：手所受到的压力会更大，也就是说浸在水银中的物体所受到的浮力怎样？

生：浸在液体中的物体所受到的浮力会更大。

师：那么根据刚才的实验，猜想一下，浮力的大小可能与哪些因素有关？

生：浮力的大小与液体的密度有关。

师：如何验证我们的猜想是否正确？

生：通过实验来验证。（实验是检验猜想是否正确的标准）

师：刚才同学们猜想出物体所受到的浮力可能与液体的密度和浸入液体部分的物体体积有关，在实验中我们应该采用什么方法？

生：控制变量法。

师：如果我要研究浸在液体中的物体所受到的浮力的大小与液体的密度有关，应该怎样做？

生：将同一物体完全浸在不同的液体中，通过读取弹簧测力计的示数，再通过F浮=G-F计算出浮力的大小进行比较，就可以知道浸在液体中的物体所受到的浮力的大小与液体的密度的关系。师：同学们请看我们的桌上的物品，容器中装的是盐水，玻璃瓶中装的是酒精，下面请同学们根据刚才的提示。采用表格形式设计出你的实验方案。

生：学生讨论，找到实验方案。

师：咱们一起来交流你的实验方案，看其他同学的想法是否跟你一样，有没有你想不到的，或是有没有更好的想法是你想不到的。

生：交流。（在交流过程中，引导学生采用控制变量法来设计实验）

师：下面根据你的想法，或者用你认为好的想法去做实验，验证我们的猜想。

生：进行实验。

师：巡视，指导：如何使用控制变量法。

师：你的实验能得出结论吗？

生：能。

师：大家交流一下你得出的结论，看别的同学是否跟你的结论一致。

生：讨论，回答。

结论：浸入液体中的物体所受到的浮力与液体的密度和浸入液体部分的物体体积有关。

三、归纳小结

师：请同学们，回顾一下，我们都有哪些收获？

生：回顾，讨论

师：哪位同学说说看，请大家交流交流

生：……

四、习题（课本习题）

【板书设计】

【课后反思】

第一、用弹簧秤和细线系着体积相同的规则的铁块，不规则的石块，干木块等，浸入水中后弹簧秤的示数减小；在水中游泳时感觉水有向上的托力等感性认识出发，逐个进行分析，使学生初步认识到浸在水中物体要受到水对它的浮力，从而纠正“轻的物体在液体中总是上浮的，所以受到浮力的作用；重的物体在液体中总是下沉的，因此不受浮力作用”的错误观点．

第二、通过演示规则铁块和不规则的石块随着浸入水中体积的增大，弹簧秤的增数减小──使学生初步认识到物体受到的浮力与其排开液体的体积有关；当物体完全浸入水中后，深度增加时弹簧秤示数不变──说明“浸没在液体中的物体在任何深度的浮力都相等”这一本质联系，从而摒弃那种“浮力的大小与物体浸没在水中的深度成正比”的错误认识．

第三、通过观察铁块和石块浸入水中后弹簧秤示数减小相同这一现象，使学生初步认识：“体积相同的物体浸没在水中受到水的浮力相同”这一本质联系，摒弃那种“浸没入水中的物体受到的浮力与物体质量、密度、形状等有关”的错误认识．

第四、通过观察木块浸入水中的体积增大到一定程度弹簧秤的示数为零的现象，使学生了解：漂浮在水面的物体受到的浮力等于它的重力．

第五、在以上观察和实验的基础上，通过对教材P144“一个边长为L的正方体，浸没在密度为ρ的液体中，上表面在液体下面h1米处，如图正方体上表面和下表面受到液体的压力是多大？方向怎样？”再加上“上下表面的压力差是多少？”的计算分析，初步认识浮力等于“液体作用在物体上下表面压力差，浮力的方向竖直向上”这一本质联系，从而摒弃那种只有物质在液体中上浮时才有浮力的错误认识。

第六、通过演示阿基米德原理实验和上述计算所得到的浮力：F浮=水对物体上下表面的压力差=pg(h1+L)?L2－pgh1L2=pgL3=pgV=pgV排=物体排开的液体的重力(V排=V)．从实验和推导两方面进一步认识了“浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力”这一本质联系，摒弃了那种浮力的大小等于物体排开的液体体积的模糊认识．

由于气体具有同液体相同的性质，而气体的密度很小，气体对于体积不大的物体作用的浮力，通常小到难以觉察的程度，但热气球能载几吨重的物体上天，说明气体对浸没在它里面的物体也能产生浮力，阿基米德原理同样适用于气体．

把上述由个别现象所得出的知识加以综合并进行抽象和概括就能得到“浮力”的概念和“阿基米德原理”．在物理教学中，对感性材料进行科学抽象时，必须有意识地突出本质，摒弃非本质，这是使学生形成概念、掌握规律的关键。《探究——影响浮力大小的因素》学案设计：

一、

预习课文，回答下列问题：

1、

你能说出曹冲称象的故事吗？他是用什么方法称出大象的体重的？从这个故事你能说出那些和物理有关的知识？2、

什么叫浮力？

（1）一切浸在液体中的物体，都受到液体对它

的力，叫做浮力。

（2）思考：你是如何理解“一切”二字：

你是如何理解“浸在”二字：

你认为浮力的方向是：

你认为浮力的施力物是：

请你猜想气体中的物体是否也受到气体施加的浮力？举例说明。3、

设计测量浮力的方案：

（1）目标：验证物体全部侵入和部分侵入水中的时是否都要受到浮力的作用。

验证浮力的方向。

知道测量浮力大小的方法。

（2）器材：金属块、弹簧测力计、烧杯、水、

我还需要的器材有：（3）我设计的方案：（文字描述或画图均可）（4）思考：弹簧测力计在空气中和水中分别测量物体对其的拉力，是否相同？怎样变化的？这个变化说明了什么？（5）请对浸入液体中的物体进行受力分析：（6）我的结论：4、

浮力产生的原因：

（1）

知识回顾：

○1在液体内部各个方向都有压强，液体内部的压强随液体深度的增加而

。

○2液体的压力F=

。

（2）

猜想：

你认为完全浸入液体中的物体------（是否）受到浮力的作用？为什么？你认为可以怎样证明你的猜想？

（3）

验证：

浸入液体中的物体前后左右四个面，所在深度

，压强大小

----，受力面积相等----，因此受到的浮力大小

----，方向

----

，作用效果相互

----

。而上下面所在深度

----，下表面受到的液体压强

----

,上表面受到的压强

----

，因此向上的压力---向下的压力，上下表面受到压力的合力（压力差）产生了浮力。思考：你认为漂浮在液体表面的物体-----（是否）受到浮力的作用？你能推导出漂浮在液面上的物体受到浮力的原因吗？（4）

我的结论：5、

影响浮力大小的因素：

（1）实验探究：（2）原理内容：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于

。

（3）公式：表示

------，是被物体排开的------，

（4）使用阿基米德原理计算时，应注意以下几点：

①物体浸入液体里，可以有两种情况，一是全部浸入，一是部分浸入；全部浸入时，；部分浸入时，是两回事，是被物体排开的液体的体积，而不是物体的体积。

②G排是指被物体排开的液体所受的重力，表示物体受到的浮力大小等于被排开的液体的重力

③公式：是液体的密度，而不是物体的密度；即浮力的大小只取决于液体密度和排开的液体体积的大小，与其他因素如物重、物体形状、密度、深度及物体在液体中是否运动等因素无关。阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。

④浮力与物体全部浸入液体后的深度无关。

二、

通过本节学习，我知道了：三、

我的困惑：四、

巩固练习：

1、游泳时