2019_2020学年八年级物理下册10.2阿基米德原理教案（新版）新人教版2.docx

第2节阿基米德原理导入一:阿基米德出生在古希腊的贵族家庭,他从小热爱学习,善于思考,喜欢辩论.有一次,国王要金匠给他做一顶金王冠,做王冠用的金子事先称过重量.王冠做好了,国王听说金匠在王冠中掺进了白银,偷走了一些金子.可是,王冠的重量,并没有少;从外表看,也看不出来.没有证据,就不能定金匠的罪.国王把阿基米德找去,要他判断这顶王冠有没有掺进白银,如果掺了,掺进去多少.据说,阿基米德是从洗澡得到启发,才解决了这个难题.一天,他去澡堂洗澡,心里还想着王冠问题.当他慢慢坐进澡盆的时候,水从盆边溢了出来.他望着溢出来的水发呆,忽然,高兴地叫了起来:“找到了!找到了!”阿基米德连衣服都来不及穿好,竟然赤着身子,从澡堂跑回家里.原来,阿基米德已经想出了一个简便方法,可以判断王冠是不是纯金做的.他把金王冠放进一个装满水的缸中,一些水溢了出来.他取出金冠,把水装满,再将一块同王冠一样重的金子放进水里,又有一些水溢了出来.他把两次溢出的水加以比较,发现第一次溢出来的多.于是他断定王冠中掺了银子.然后,他又经过一番实验,算出了银子的重量.当他宣布这个结果的时候,金匠们一个个惊得目瞪口呆.他们怎么也弄不清楚,为什么阿基米德会知道他们的秘密.当然,说阿基米德是从洗澡中得到启发,并没有多大根据.但是,他用来揭开王冠秘密的原理流传下来,就叫做阿基米德原理.直到现代,还在利用这个原理测定船舶载重量.你能知道阿基米德揭开这个秘密的原理吗?你想知道这个原理是什么内容吗?今天我们就要学到这个原理.导入二:课件展示图片:1.万吨巨轮在大海中航行.2.人仰躺在死海中看书.3.热气球腾空而起.引导学生说出为什么会出现这样的情况?学生会不约而同地回答,因为他们都受到了浮力作用.继续追问:谁还能举出生活中类似受浮力的例子?学生踊跃发言,教师及时给予鼓励表扬.关于浮力,你想知道些什么呢?有学生会说出想知道什么是浮力?浮力的方向怎样、大小怎样等问题.设计意图上课伊始,利用生活中的场景,调动学生的积极性、主动性,燃起学生探究的热情.一、阿基米德的灵感创设情境:指着漂浮在水面上的空易拉罐提出问题,易拉罐浮在水面上,用什么办法能把它浸入水中呢? 方法1:用手把空易拉罐向下慢慢压入水中.问题(1)你的手有什么感觉?(2)易拉罐受到的重力变化了吗?受到的浮力变化了吗?(3)水面高度有什么变化?(4)这些都说明了什么问题?【学生活动】思考讨论:通过实验发现将易拉罐压入水中的过程中,易拉罐所受的浮力越来越大,排开的水越来越多.说明浮力的大小和排开液体多少有关系.方法2:将易拉罐踩扁放入水中下沉.问题(1)易拉罐为什么会沉下去?它受到的重力变化了吗?受到的浮力变化了吗?(2)易拉罐踩扁后放入水中,什么变了?(3)这些都说明了什么问题?【学生活动】思考讨论:易拉罐的重力没有变,之所以会下沉,是因为它受到的浮力减小了.易拉罐踩扁后,体积变小,放入水中,排开水的体积也变小了.说明浮力的大小跟易拉罐排开水的体积有关,体积越小,受到的浮力越小.方法3:将易拉罐灌满水后放入水中下沉.问题易拉罐灌满水后受到的重力变了吗?受到的浮力变了吗?【学生活动】思考讨论:易拉罐灌满水后,受到的重力变大了,受到的浮力怎么变化不清楚.思考问题:浮力的大小和排开液体多少是否存在定量的关系呢?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?排开液体的质量是不是和排开液体所受的重力有一定的联系呢?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? 设计意图步步引导、层层过渡.过渡语我们初步探究了物体在液体中受到的浮力大小是不一样的,那么物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?下面我们深入探究一下.二、浮力的大小思路一猜想与假设:教师点拨学生猜想:由前面实验我们知道,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量是有关的,它们之间有什么数量关系呢?制订计划与设计实验: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、烧杯、小桶、水.思考问题:如何测出石块排开的水所受的重力呢?溢水杯中的水应为多少?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G桶.(2)将溢水杯中注满水,把石块浸入溢水杯中,让排出的水全部流入小桶中,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G总.则排开水的重力G排=G总-G桶.(4)根据F浮=G-F算出浮力,与G排比较大小.3.实验数据记录表格:石块重G/N小桶重G桶/N石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F/N小桶和水的总重G总/N浮力的大小F浮/N排开水所受重力G排/N4.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(F浮),浮力(F浮)的大小等于被它排开的液体所受的重力(G排),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.设计意图将“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.知识拓展使用阿基米德原理要注意:(1)浸在液体里的物体包括两种状态:一是全部浸入,此时V排=V物;二是部分浸入,此时V排V物.(2)由F浮=G排可知,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力,但浮力是由容器中剩下的液体产生的,而浮力的大小与容器中剩下的液体重无关.(3)由F浮=液gV排可知,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,而跟物体本身的材料、体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关.(4)阿基米德原理也适用于气体,但公式中的液要改为气.(5)可以把阿基米德原理和浮力的测量综合起来,用来求液体的密度、物体的密度或物体的体积等物理量.思路二教师:首先,我们一起来做两个实验:实验一:每组分发一块大小相等的橡皮泥,给大家35分钟的时间,利用橡皮泥做一条小船,看哪一组的船装“货物”最多,“货物”是规格相同的钉子.学生进行分组实验:各组成员分工协作,争先恐后,开始行动.虽然老师还没有提出做船的目的,但事实上他们在做的过程中都在思考着这样一个问题:“怎样做,才能装货更多?”实验二:请同学们拿出自备的空易拉罐,慢慢地压入水中,感受手掌受力变化.设计意图由于问题具有挑战性且贴进学生实际,极大地调动了学生们的积极性.1.提出问题教师:通过前面的两个实验,请大家思考这样一个问题:浮力的大小可能与什么因素有关?2.猜想与假设请同学们根据前面的两个实验作出自己的猜想,并说出猜想的根据.学生:底面积,因为把船底做大,“货物”装的才多;物体密度,有些物体在水中漂浮,有些物体则会沉底;液体密度,因为同一物体在水中可以沉底,在水银中则可以漂浮;浸入液体的深度,因为易拉罐越往下压,越费劲;浸入液体的深度和物体的底面积,因为用粗细不同的易拉罐,压入水中相同的深度,用力大小不同.教师:(把各种猜想结果写在黑板上)我们今天着重研究浮力与浸入液体的深度和物体的底面积是否有关,(并引导学生取得共识)这就是浮力与物体浸入液体的体积,也就是物体排开液体的体积是否有关?有什么关系?但是测量液体体积的量筒,对少量液体而言,误差是比较大的.对某种确定的物质而言,体积和质量、重力是一一对应的.为了测量的方便(从结果出发指导实验),我们研究浮力与物体排开液体的重力之间的关系.3.制订计划(设计实验)我们应该如何设计实验去验证我们的猜想呢?(经过组内同学之间的交流,大部分同学可以确定研究方案)用弹簧测力计测量物体所受浮力,用老师提供的纸杯把物体从溢水杯中排出的水收集起来,用弹簧测力计测定其重力.最后寻找并比较两者之间的关系.4.收集证据(进行实验)分组实验:在这个过程中,学生们展现了一些个性化的作法,有些同学在往溢水杯中放物体的同时,测出了物体所受浮力和物体排开液体所受的重力;有些同学是先在自备容器中测定物体全部浸入水中时所受浮力,再利用溢水杯测定物体全部浸入水中时排开水所受重力;有些同学在测定物体排开液体所受重力时,因为杯子太轻,事先在杯子里装了适量的水,测出其重力,再把物体排开的水收集起来,测其总重,二者之差即是物体排开水所受的重力在实验过程中,一组5人,有的同学手持弹簧测力计,有的读数,有的记录,同学们对出现的问题时有讨论与争辩.比如:有的同学手持弹簧测力计的外壳部位;有的同学用弹簧测力计提着物体放入水中时太快,造成溢出水的体积与物体的体积不相等设计意图通过争论,交流,取长补短,集思广益,使实验过程更加合理.记录数据:以下是四组学生的实验数据:第一组:弹簧测力计12 N1.6 N弹簧测力计20.1 N0.5 N第二组:弹簧测力计12 N1.7 N弹簧测力计20.5 N0.8 N第三组:弹簧测力计11.4 N0.2 N弹簧测力计20.1 N1.3 N第四组:弹簧测力计11.3 N0.2 N弹簧测力计20.2 N1.3 N5.分析论证和分组分析数据在得到测量结果后,同学们自发地对数据进行了分析,各组交流:他们发现两个弹簧测力计示数变化量是相同的,其中弹簧测力计1示数减小量是物体所受浮力的大小,弹簧测力计2示数的增加量是物体排开水所受重力的大小.师生共同确认:物体所受浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小,即F浮=G排.从而证明同学们前面的猜想是有根据的.课堂小结与延伸教师:(在得到F浮=G排之后,首尾呼应)这就是今天我们所要学习的又一种计算浮力的方法,它是一种普遍适用的,比较简单的方法.现在请同学们对以下问题发表意见.(通过例题,对今天所学进行巩固,同时强化交流与合作及评价意识)教师:(投影)如图所示,有一个正方体,浸没在液体中,要求出它所受浮力大小,还需要给出哪些条件? 设计意图此题打破常规,没有采用根据已知条件求得未知结果的问题模式,而是已知部分条件和结果,要求同学们给出其他条件,这道题同样调动了同学们的积极性.根据所学浮力知识,纷纷发表自己的见解(教师随堂记录在黑板上):1.液体的密度,物体体积.2.液体的密度,物体边长.3.液体的密度,物体质量,物体密度.学生:(教师提议)对各组条件进行评价.教师:对于其他猜想因素,课下同学们可以利用教师提供的器材,逐个进行验证,并排除无关因素.知识拓展二次称量法测物体的密度(1)器材:弹簧测力计、物块、细线、烧杯、水.(2)步骤:在空气中用弹簧测力计测出物块的重力G;将物块浸没于水中并读出此弹簧测力计的示数F拉.(3)结论:由平衡条件可知F浮=G-F拉,又根据阿基米德原理可知F浮=水gV排,所以V排=,又因为物块在水中全部浸入,所以V物=V排=,则物=.1.世界游泳锦标赛上,德国选手保罗比德尔曼穿上了一款高科技连体泳衣.这款泳衣表面采用轻型聚合材料,能够捕获空气增加排开水的体积,从而增加运动员在水中受到的.解析:浸在液体中的物体会受到液体对它向上的浮力.物体受到的浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关.因为这一款高科技连体泳衣能捕获空气增加排开水的体积,所以运动员受到的浮力也增大.【答案】浮力2.如图甲所示,弹簧测力计示数为5 N.如图乙所示,小球一半浸在水中,测力计示数为2 N.则小球受到的浮力为N,小球的体积为cm3.剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为N.(g取10 N/kg)解析:本题考查浮力的计算及浮沉条件.根据称重法可知F浮=G-F拉=5 N-2 N=3 N,因为V排=310-4 m3=300 cm3.小球一半浸入水中,所以V物=2V排=600 cm3,当小球一半体积浸入水中时,受到的浮力是3 N,若全部浸入水中,则排开的水重即浮力增加一倍,故小球受到的浮力是6 N,因为此时浮力大于重力,所以小球会上浮,最终漂浮在水面,此时受到的浮力等于小球重力,为5 N.【答案】360053.发现“浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它所排开的液体所受的重力”的科学家是()A.牛顿B.安培C.阿基米德D.焦耳解析:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它所排开的液体所受的重力,这是阿基米德发现的,故称为阿基米德原理.故选C.4.如图所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景.已知气球的体积为8 m3,空气的密度为1.29 kg/m3.g取10 N/kg,则气球受到的浮力为() A.103.2 NB.90 NC.13.2 ND.193.2 N解析:F浮=gV=1.29 kg/m310 N/kg