阿基米德原理

阿基米德原理（第二课时）大连市110中学于长溪教材简析本课时教材安排两个探究性实验，一是探究浮力大小与哪些因素有关（这一定性探究是让学生知道影响浮力大小的两个因素：液体的密度和物体排开液体的体积）；二是探究浮力的大小（这一定量探究是让学生发现浮力的大小与两个因素存在什么样的关系，即理解阿基米德原理）。教材的最后以“信息窗”的形式对古希腊的科学家阿基米德作了简单的介绍，一方面培养学生热爱科学、探求真理的愿望，另一方面渗透了辩证法的教育。学情分析在本节内容第一课时的学习中，学生已经知道了浮力的基本概念和生活中常见的一些浮力现象，并学会了用“称重法”来测算浮力的大小；同时，在上学期的学习中，学生知道了力与运动的相关知识，学生已初步掌握了用“控制变量法”来研究两个以上物理量之间的关系，所有这些都为本节课的科学探究奠定了基础。教学目标知识与技能1.知道影响浮力大小的两个因素。2.理解阿基米德原理。3.会用“控制变量法”设计实验、选择器材进行实验，得出结论并根据此结论归纳推导出实验定律。4.能应用阿基米德原理解决一些简单的实际问题。过程与方法经历提出问题、猜想假设、设计实验、进行探究、得出结论、总结规律并实践应用的认知过程，有效实施自主、合作、探究式的学习。情感态度价值观通过对古希腊科学家阿基米德的介绍，培养学生热爱科学，探求真理的愿望，同时渗透偶然性与必然性的科学辨证关系。重难点重点对阿基米德原理的理解难点1.应用“控制变量法”设计实验。2.通过科学探究归纳推导出实验定律。教学方法以“探索——发现”为主的综合启发式器材准备1.分组用：圆柱体组（铜、铁、铝各一个）、弹簧测力计、溢水杯、烧杯（大、小各一个）、带盖的小瓶、石块、细线、水、煤油、小石子等。2.演示用：鸡蛋、柱形玻璃筒、盐水、盐、水、溢水杯、小烧杯、演示测力计、圆柱体、细线、多媒体课件、展示台等。教学过程教学流程教师活动学生活动一、导入新课1、创设情境投影：蔚蓝的天空，湛蓝的海水，雄伟的万吨巨轮。2、提出问题这艘满载货物的轮船受到海水的浮力有多大呢？很显然，这个问题已经无法用前面学过的“称重法”来解决。3、点拨启发为了解决轮船在海中航行时所受浮力大小的问题，我们必须先研究浮力大小与哪些因素有关？刺激学生的感官，引起兴奋，学生进入学习状态。学生思考、议论，但无人回答。（面对这个庞然大物，弹簧测力计已经无能为力，问题的提出在学生心中引发了认知的冲突，激起了求知的“浪花”）二、合作探究探究一：浮力大小与哪些因素有关？演示：加盐鸡蛋上浮实验设疑：鸡蛋在盐水中由原来的静止到向上运动，受到的浮力是怎样变化的？这种变化的原因是什么？这一现象说明了什么？启发猜想：浮力大小除了与液体的密度有关以外，还与哪些因素有关呢？大家可以根据自己的所见所闻、生活经验，结合所学知识进行小组讨论并提出猜想。师生归纳：（1）浮力的大小与液体的密度有关；（2）浮力大小可能与物体的轻重有关；（3）浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关；（4）浮力的大小可能与物体浸入液体的体积有关。……设计实验：启发：浮力大小除了与液体的密度有关以外，还可能与物体的轻重、物体浸入液体的深度、物体浸入液体的体积（说明：V浸＝V排）等有关，那么我们怎样来验证这些猜想呢？再启发：浮力大小可能和上述因素可能都有关系，当我们研究浮力大小和其中某个因素是否有关时，必须控制其它因素，使其保持不变，以排除其它因素的影响。回忆一下我们在上学期哪些地方用了这种做法？这种研究方法叫什么？那么，如何设计实验来研究浮力与物体的轻重是否有关呢？说说你的做法。仿照这样的做法进行其他因素探究让学生评估学生甲的设计，并以此为范例引导学生进行其他实验的设计，并根据设计制定表格、选择器材、进行实验。教师巡视指导。大家的实验能得出什么结论？让学生汇报并填写教材P126方框里的空。学生观察、思考、回答：根据力与运动的关系可知，鸡蛋受到的浮力在增大，原因是盐水的密度在增大，这一现象说明浮力与液体的密度有关。学生们开始讨论，课堂气氛活跃起来，很快有人开始举手回答：生甲：浮力大小和物体的轻重有关。轮船比木块在水中受到的浮力大，是由于轮船很重的原因。生乙：浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。夏天当我在游泳池中从浅水区到深水区时，由于浮力变大，感觉渐渐地飘了起来。生丙：我认为从浅水区到深水区浮力变大，是由于人体浸入水中的体积变大的缘故，所以浮力的大小可能与物体浸入液体的体积有关。……学生回答：用实验来验证。生丁：比如研究力的作用效果与力的三要素（力的大小、方向、作用点）的关系，研究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度的关系等等。这种方法叫“控制变量法”。生戊：要保持液体的密度、物体浸入液体的深度、排开液体的体积等不变，改变物体自身的重，看看浮力是否变化。根据实验桌上的器材，我第一次在小瓶中装少量石子，第二次装较多的石子，两次都浸没在水中同一位置，用“称重法”测算出浮力的大小，列表进行比较。学生设计实验、进行探究、得出结论。学生汇报：物体在液体中所受的浮力大小与液体的密度、物体排开液体的体积有关，与物体的重、浸没在液体中的深度等无关二、合作探究（续）探究二：探究浮力的大小设疑：我们已经探究出浮力大小与液体密度、排开液体的体积有关，那么，它们之间到底有怎样的确切关系呢？演示启发：介绍溢水杯及其使用。用演示测力计吊着圆柱体缓慢地向盛满水的溢杯浸入直到浸没为止，用空杯盛接从溢杯里排出的水。让学生观察现象并分析比较。引导得出：浮力大──排开的水多；浮力小──排开的水少。设疑：那么，浮力的大小和排开水的多少有着怎样必然的联系呢？如何去来研究呢？好，下面大家用实验来探究浮力的大小。要注意组内分工协作，并把实验数据记录在教材P126的表格中。教师巡视指导，对学生的实验及时予以肯定与表扬。比较测得的浮力与排开水的重，大家发现了什么？把水换成其他液体，是否也有同样的结论呢？下面大家用煤油去做一做。刚才大家得出的结论就是著名的阿基米德原理。但是通过前面的探究我们知道，物体所受的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关，那么阿基米德原理怎样体现这个“有关”的呢？请学生上台板演，推导出阿基米德原理的数学表达式。利用课件介绍古希腊科学家阿基米德，培养学生爱科学、探求真理的愿望，“鉴别王冠”的故事来渗透在科学研究中偶然性与必然性的科学辨证关系。由浅入深：学生思考由定性到定量的变化。观察现象：圆柱体逐渐进入水中，排开的水渐渐增多，测力计的示数逐渐变小。分析比较：圆柱体浸入水中体积越多，排开的水就越多，测力计的示数就越小，说明它受到的浮力就越大。学生回答：可以称一称排开水所受重力有多大？看它和浮力大小究竟是什么关系？学生开始分组实验进行探究。结论：浮力的大小等于排开的水重学生继续探究，得出结论：浸在液体里的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力大小。学生板演：F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排学生观看，接受科学熏陶三、巩固提高投影：救生衣画面抗洪抢险中解放军战士穿的救生衣是用泡沐塑料制成的，使用时必须让人的头部露出水面。如果救生衣的体积为×10-2m3，则使用救生衣的解放军战士最大质量不能超过多少kg？（设人的头部占人总体积的1/10，ρ泡沐=×103kg/m3，ρ人=×教师巡视。展示学生解题过程，引导学生评议。学生动脑思考，动手计算。学生共同评议。四、课堂小结通过本节课的学习，大家有哪些收获？学生讨论、交流汇报、补充与完善。五、作业设计P127作业2、3其中第二题是把求浮力的两种方法：“称重法”和“原理法”结合在一起，加强知识间的内在联系；第三题是一个开放性试题，意在训练学生发散性思维。六、板书设计第四节阿基米德原理（第二课时）探究一：浮力的大小与哪些因素有关与ρ液、V排有关探究二：探究浮力的大小浮力大──排开的水多浮力小──排开的水少F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排七、教后反思探究式教学法又称“发现法”，是60年代初美国认知主义心理学家布鲁纳（JeromeS.Bruner）在《教育过程》一书首先提出的，这种方法要求学生在教师的启发引导下，像科学家发现真理那样，通过自己的探索和学习，“发现”事物变化的因果关系及内在联系，形成概念，获得规律。在这种形式的学习过程中，学生不仅学到了知识，更重要的是经历了知识的获得的过程，掌握了学习方法，有利于培养学生的创新能力。布鲁纳说：“发现包括着用自己的头脑亲自获得知识的一切形式。”发现法体现了学为主体，教为主导的教学理念。本节课是以科学探究为特色的教学模式，收效明显：1．从创设情境──设疑──猜想──设计——探究──点拨──归纳──应用，整个教学过程符合学生的认识规律，即从直觉思维到抽象思维，从感性认识到理性认识，使学生由浅入深地掌握物理概念和规律。2．通过情景设置、提出问题、猜想假设、动手探究等教学手段，激发了学生的求知欲望，提高了学生的学习兴趣。而当学生对某事物感兴趣时，就能全神贯注、