《学生实验：探究-影响浮力大小的因素》示范公开课教学设计【物理北师大版八年级下册】

2/2学生实验：探究――影响浮力大小的因素教学设计教学目标（1）了解浮力的概念，知道浮力的方向。（2）理解浮力产生的原因。（3）经历探究影响浮力大小因素的过程。（4）掌握阿基米德原理，会运用阿基米德原理解决相关问题。（5）尝试用阿基米德原理解释生活中的相关问题。（6）勇于根据已有事实或知识提出自己的设想或作出相应的判断。教学重难点教学重点：浮力产生的原因、影响浮力大小的因素教学难点：浮力产生的原因、影响浮力大小的因素课的类型新授课教学方法讲授法、谈话法、讨论法教学准备多媒体课件、水槽、弹簧测力计、铝块教学过程新课引入教师活动：展示冰山、轮船、鸭子的图片。教师活动：展示任意一张冰山的图片，让学生对冰山进行受力分析。教师口述：我们前面已经学过了力与运动的关系。请大家结合冰山的运动状态对屏幕上的冰山进行受力分析。教师讲解：冰山是静止的，因而得出冰山受力是平衡的。因为冰山会受到重力的作用，所以冰山还会受到一个向上的大小与重力的大小相等的力的作用。内容讲解一、浮力（一）浮力浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。教师设问：漂浮在液面的物体，我们结合这个物体的运动状态进行受力分析，即可判断出这个物体受不受浮力。但是，对于沉入在水中的物体，如沉没在水中石块，沉没在水中的铁块受不受浮力的作用呢？教师活动：演示测量铝块浸没在水中所受的浮力的实验。（1）在弹簧测力计下悬挂一个铝块，并读出弹簧测力计的示数。这个读数的大小即为此铝块所受重力的大小。（2）将这个铝块放入水槽中，直至完全浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。（3）让学生比较两次的读数，并作解释说明。应有的实验现象：铝块浸没在水中时，弹簧测力计的读数变小。原因：铝块浸入水中时，受到了水对它的浮力的作用。铝块在水中静止时，所受的浮力的大小与弹簧测力计拉力的大小之和等于铝块所受重力的大小。师生活动：师生共同对这个实验进行总结。（1）沉入到液体的物体也会受到液体对它的浮力。（2）这个实验也展示了测量物体所受浮力的一种方法，即称重法测量浮力。（二）浮力产生的原因教师设问：为什么浸入液体的物体会受到浮力的作用？学生活动：学生之间讨论教师所提问题。教师活动：讲解浮力产生的原因。长方体前后两个面的深度相同，受力面积相等。又因为长方体的前后两个侧面所受的压强的方向均指向物块内部，即液体对这两个面因压强而产生的压力的方向是相反的，又因为这两个面的大小相同、深度相同，故液体对这两个面的压力是相平衡的。同理可得左右两面由液体压强而产生的压力也相互抵消。长方体上、下表面所处的深度分别记为h1、h2，h2>h1。因此，液体对长方体下表面的压强要大于液体对上表面的压强。正是这个压强差产生了压力差。这就是浮力产生的原因。由于在气体中，物体的上面两个表面同样会受到压强，同样会产生压强差，故在气体中也会产生压强。按：气体对浸入其中的物体也会产生浮力的作用，可按本教案所用的从浮力产生的原因推导出来，也可演示实验《氢气球》来讲解说明。二、浮力的大小（一）影响浮力大小的因素师生活动：教师提示学生猜想影响浮力大小的因素。猜想的因素包含但不限于物体浸没的深度、物体浸没的体积、液体的密度。教师活动：演示探究影响浮力大小因素的实验。实验：（1）将物块挂在弹簧测力计下，从物块未接触液面开始，逐渐增加物块浸入水的体积，观察并记录弹簧测力计求数的变化。（2）当物块完全浸入水后逐渐增加物块浸入水的深度，观察并记录弹簧测力计示数和变化。（3）将液体由水换成酒精。将物块完全浸入液体中，记下（计算）此时物块所受的浮力。实验分析：（1）让学生分析物块从位置1→2→3的过程中，物体所受浮力的变化，哪些可能影响浮力大小因素的量变了，哪些没变？说明了什么？（2）让学生分析物块从位置3→4的过程中，物体所受浮力的变化，哪些可能影响浮力大小因素的量变了，哪些没变？说明了什么？（3）让学生分析将液体由水换成酒精后，物体所受浮力的变化，哪些可能影响浮力大小因素的量变了，哪些没变？说明了什么？师生活动：总结影响浮力大小的因素。物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。物体浸入液体的体积等于物体所排开的液体的体积。因此，影响浮力大小的因素可以表述为：（1）液体的密度；（2）物体排开的液体的体积。同时，可得液体的密度越大、排开的液体的体积越大，物体所受的浮力就越大。由于液体的密度与所排开的液体的体积的乘积等于物体排开的液体的质量。同时，还因为物体所排开的液体的重力与这部分液体的质量与正比。因此，可以猜想，浮力的大小与物体所排开的液体所受的重力有某种关系。（二）浮力的大小教师活动：演示探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验。师生活动：设计实验方案。学生活动：学生之间讨论实验方案。浮力的大小用弹簧测力计测出。物体排出的液体所受的重力可用弹簧测力计测出。物体所排出的液体可用溢水杯和小桶收集。（1）用测力计测出铝块1所受的重力。（2）把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。同时，用小桶收集物体排开的水。（3）测出小桶和物体排开的水所受的总重力。（4）测出小桶所受的重力。（5）换用不同的铝块重复上面的操作。次数铝块所受的重力/N铝块在水中时测力计的读数/N浮力/N小桶和排开的水所受的重力/N小桶所受的重力/N排开的水所受的重力/N123师生活动：学生之间计算出表格中第4列、第7列的数值。师生活动：学生之间分组讨论物体所受的浮力与物体所排开的液体所受的重力的关系。教师活动：讲解阿基米德原理。浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。数学式为F浮=G排如果液体的密度为ρ，物体排开液体的体积为V，则物体所受的浮力还可表示为F浮=ρ液gV排典题剖析例1中国茶文化博大精深，源远流长，以下是小亮饮茶时观察到的现象，其中正确的是（）A.打开茶杯盖，闻到茶香四溢，说明分子在永不停息的做无规则运动B.飘在水面的茶叶受到浮力，沉在杯底的茶叶不受浮力C.倒水冲茶时，茶叶随水旋转，停止倒水，茶叶仍然运动，是由于茶叶受到惯性的作用D.冲茶所用的热水有内能，凉水不具有内能答案：A例2两物体分别挂在弹簧测力计上，将它们同时浸入水中，发现两个弹簧测力计示数的减小值相同，由此可以判断（）A.两个物体一定是等重的B.浸在水中时，弹簧测力计的示数是相同的C.两个物体受到的浮力一定相同D.两个物体一定处在液体中相同的深度处答案：C例3在探究“影响浮力大小的因素”时，同学们做了如图所示的一系列实验。请你根据图中给出的信息，回答下列问题：（1）物体A浸没在水中所受浮力为________N。（2）根据图乙和图________可知，浮力的大小与排开液体的体积有关。（3）根据图丙和图丁可知，浮力的大小与液体________有关。答案：（1）1（2）丙（3）密度例4将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了4N的水，物体受到的浮力是()A．10N B．6N C．4N D．2N答案：C例5如图所示，悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中，则从大烧杯溢出流入小桶中的水和此金属球的关系是()A．两者体积相等，质量相等B．两者体积相等，小桶中水的质量较大C．金属球受到的浮力等于小桶中水的重力D．金属球受到的浮力大于小桶中水的重力答案：C例6将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中。放手后发现：实心球沉入水底，而乒乓球浮出水面，如图所示。比较实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小，则()A．实心球受到的浮力大 B．它们受到的浮力一样大C．乒乓球受到的浮力大 D．不能确定答案：A例7如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验：甲 乙 丙(1)如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力计为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1________G(选填“＞”“＜”或“＝”)。(2)如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为G排。(3)如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2________T1(选填“＞”“＜