《第十章 第2节 阿基米德原理》教案（附同步练习）

《第十章第2节阿基米德原理》教案（一）【教学目标】知识与技能1．经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。2．能表述阿基米德原理并书写其数学表达式。3．能运用阿基米德原理解决简单的问题。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。【教学重点】阿基米德原理的实验探究及其应用。【教学难点】实验探究浮力与排开液体重力的关系，正确理解阿基米德原理的内容。【教具准备】易拉罐、水桶、弹簧测力计、石块、细线、大烧杯、小烧杯、溢水杯、多媒体课件等。【教学过程】一、情景引入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，国王听说工匠在王冠中掺进了白银，偷走了一些金子。可是，王冠的重量，并没有减少；从外表看，也看不出来。没有证据，就不能定金匠的罪。国王把阿基米德找来，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。这天，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，高兴地站了起来：“找到了！找到了！”阿基米德连衣服都来不及穿好，就从澡堂跑回家里。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白银。然后，他又经过一番试验，算出了白银的重量。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，就叫作阿基米德原理。直到现在，人们还在利用这个原理测定船舶载重量。你知道阿基米德揭开这个秘密的原理吗？你想知道这个原理的内容吗？今天我们就来学习这个原理。二、新课教学探究点一：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，用什么办法能让它浸没在水中呢？方法1：用手把空易拉罐向下慢慢压入水桶中，如图所示。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：通过实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，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：将易拉罐踩扁后放入水中下沉。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？(m排＝ρ液V排)。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？(m排g＝G排)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。探究点二：浮力的大小实验探究：探究浮力的大小与排开液体的重力的关系。1．实验器材：溢水杯、弹簧测力计、石块、烧杯、小桶、水。思考问题：①如何测出石块排开的水所受的重力呢？②溢水杯中的水应为多少？③先测空桶的重力呢，还是先测桶和排开水的总重力呢？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桶，则排开水的重力G排＝G总－G桶。(4)根据F浮＝G－F弹，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小桶和水总重G总/N浮力的大小F浮/N排开水所受重力G排/N30.61.621.41.44.分析与讨论：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)。用公式表示为F浮＝G排。讲述：上述结论早在两千多年前就已经被发现，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。【板书设计】第2节阿基米德原理1．阿基米德的灵感影响浮力的因素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(液体的密度ρ液,物体排开液体的体积V排))2．浮力的大小(1)阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力(2)用公式表示为F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排【教学反思】本节课采用探究教学方法，使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程，从而更深刻地理解这一原理的内涵，同时有利于学生对科学本质的认识。学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去验证这一假设。在教学的各个环节中，有意识地引导学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。《第十章第2节阿基米德原理》教案（二）【教学目标】知识与技能：1．通过实验探究认识浮力。2．知道阿基米德原理。过程与方法：1．让学生充分经历探究“浮力的大小等于什么”的整个过程。2．学习从实验数据分析，归纳物理学规律，培养学生初步的科学探究能力。情感态度与价值观：培养学生乐于探索的兴趣，实事求是的科学态度，在师生合作与交流的过程形成互相尊重、团结协作的优良作用。【教学重点】：探究“浮力大小的决定因素”和“浮力大小等于什么”【教学难点】：设计实验，解决问题【教具媒体】：教师用：电脑，视频展示台，屏幕，高约30cm，直径约10cm的大圆柱型容器，饮料瓶，橡皮泥，水，水槽，大烧杯学生用：弹簧测力计，烧杯，水槽，水，小桶，铝块，铜块（两金属块体积相同），石块，橡皮泥，螺母，塑料小跳棋子，黄豆粒【教学过程】复习提问：什么是力？力的三要素是什么？用弹簧测力计怎样测重力？引入新课：放录像：建国七十周年在天安门广场上无数彩色气球升上高空，万吨巨轮在海面上航行屏幕上显示：气球为什么会上升？巨轮为什么不下沉？因为气球和轮船受到了浮力（从生活走向物理引入新课）关于浮力同学们已知道些什么？浮在水面上的物体受到向上托的浮力，施力物体是水。（浮力学生比较熟悉，从学生已有的经验和知识出发过渡到将要研究的问题，符合初中学生的认知规律。）水中下沉的物体受不受浮力呢？（讨论、争议学生因各自的生活经验不同，对该问题的认识也不同，此时老师提出问题，有利于激发学生的兴趣。）组织学生分组做课本“想想做做”的实验，学生四人一组、进行实验（学生会使用弹簧测力计测重力，能比较顺利测出铝块受到的浮力，并通过本组成员协作，学会一种求浮力的方法，这大大激发了学生的主动学习热情）组织学生交流实验中的收获。学生交流，总结。演示：两块同样重的橡皮泥，一块做成球形，一块做成小船，放入大焼杯中的水面上，球下沉，船浮在水面上，同样重的橡皮泥做成船能浮在水面上，是因为受的浮力不同，而浮力的大小和哪些因素有关呢？（观察、思考）巧设情景，提出问题请同学们根据自己的经验和疑问做大胆的猜想．猜想1．与物体浸入水中的多少有关2．与物体的重力有关3．与物体浸入液体的深度有关4．与物体的密度有关5。与物体的形状有关激励猜想对于同学们的种种猜想，最好的办法就是设计实验进行探究？请同学们先讨论，设计出实验方案讨论，设计方案学生在学会称重法测浮力的情况下，能通过小组合作利用已有器材完成该探究实验的设计。（放手让学生完成实验设计，有利于培养学生的探究能力。）根据设计方案进行实验，同时把探究过程，实验现象，得到的结论，自己设计表格填入表中（对实验有困难的组进行辅导）分组实验师生交流、归纳、得出相同的结论：浮力的大小与物体的重力无关，与物体的密度无关，与物体浸入水中的深度无关，与物体的形状无关，与物体浸入水中的体积有关，浸入水中的体积越大，浮力越大小组代表到讲台展示本组实验数据、结论学生演示：把高约30cm，直径约10cm的透明圆柱型容器装满水后放在大水槽，把饮料瓶慢慢压入水中，请同学们注意观察。同时该同学把自己所用力的大小变化告诉同学们饮料瓶压入水中的过程，水逐渐溢出，压入水中的体积越多，溢出的水越多，所用压力越来越大是因为浮力越来越大本演示实验易于操作，请学生演示更容易激发学生兴趣，使学生注意观察，发现同学们还能发现什么？可与周围的同学进行交流饮料瓶浸入水中的体积和从容器中溢出的水的体积相等从容器中溢出的水叫做物体“排开的水”，现在对于浮力的大小同学们又想到了什么？想到浮力的大小与物体排开水的多少有什么关系？同学们认为浮力的大小跟物体排开水的哪一个量可能建立直接的关系呢？讨论、回答：可能跟物体排开水的重力建立直接关系，为什么？因为浮力是力，被排开水的重力也是力，两个力之间可能直接相关同学们猜测二者之间会有什么关系呢？猜想：有几种可能可以看出同学们都积极动脑了，但单有猜想是不够的，我们还要用实验验证，用事实来说话。根据猜想，请同学们讨论一下，如何设计实验。小组讨论回答：浮力可通过弹簧测力计用“称重法”测出，排开的水可用小烧杯收集（或用塑料袋收集），然后用弹簧秤称出水重，或把排开的水收集好放入量筒测体积，然后计算水的重力（在明确了研究目的的基础上，在教师引导下，由学生完整的设计出方案，充分体现了学生的主体地位，培养了学生的创新精神和实践能力。）组织学生评估实验方案讨论实验成功的关键是什么？关键是实验前要把溢水杯加满水，把排开的那部分水全部收集好同学们进行分组实验同时把探究过程，实验数据，实验结论填写到设计的表格中实验表格：学生分组实验研究对象物体重G物/N空小桶重G桶/N物体浸入水中时弹簧测力计的示数F/N桶和水的总重G总/N浮力的大小F浮/N排开水的重力G排/N石块铝块巡回指导师生互动，交流实验所得结论：小组代表发言交流实验数据及结论（对个别实验结论与其它组不同的小组，帮助它们分析实验过程，找出实验存在的问题，有部分组需要重做实验浸在水中的物体受到的浮力与物体排开水的重力是相等的，若改用另外的液体来做实验，也能得出这个结论。投影：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力，这就是著名的阿基米德原理

F浮=G排学生自己阅读课本，关于阿基米德的小资料比一比：学生分组进行“造船”比赛（分组实验把学到的知识应用到小实验中，体现了从物理走向生活）一个物体重58.8N、体积为10dm3,若将它全部浸入水中，物体受到的浮力是多大？如果将它全部浸入盐水中，它受到的浮力变不变？（使学生通过同一个物体排开水和排开盐水体积相同的情况下受浮力不相同，进一步体会浮力等于物体排开液体的重力，同时为下节课学习物体的浮沉作辅垫）课堂小结通过这节课的学习同学们不仅在实验中对浮力有了更全面的认识，而且通过实验探究得出了阿基米德原理，这种探究式的学习方法，是一种研究物理问题的基本方法，也是同学们解决生活中有疑问的问题的一种方法请学生谈本节课的收获【板书设计】第2节阿基米德原理1．阿基米德的灵感影响浮力的因素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(液体的密度ρ液,物体排开液体的体积V排))2．浮力的大小(1)阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力(2)用公式表示为F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排《第2节阿基米德原理》同步练习1．图10－2－1是一次实验情景。根据图示可以知道，该同学这次操作的目的是()图10－2－1A．探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系B．说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积大小有关C．探究物体所受浮力大小与液体密度的关系D．验证阿基米德原理F浮＝G排2．物体在液体中受到的浮力大小 ()A．和物体本身的重力大小有关B．和物体的体积大小有关C．和物体的密度大小有关D．和物体排开液体的体积大小有关3．一艘轮船在海上遭遇风暴沉没，它从开始下沉到完全没入水中前，所受到的浮力变化情况是 ()A．增大B．不变C．减小 D．无法判断4．在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水，用弹簧测力计钩住并将其慢慢浸入水中，直至塑料袋中的水面与容器中的水面相平。此过程中弹簧测力计的示数 ()A．逐渐减小到零B．先减小后增大C．始终保持不变D．逐渐增大5．利用废旧牙膏皮可以做很多小实验。小华同学把空的牙膏皮剪去尾部做成一个筒状，放入盛有水的脸盆中发现牙膏皮漂浮在水面上；然后再将此牙膏皮卷成小团状后放入水中，牙膏皮沉入水底。比较前后两种情况，下列说法中正确的是 ()A．牙膏皮漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大B．牙膏皮漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小C．牙膏皮沉底时受到的浮力等于它的重力D．牙膏皮沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等6．如图10－2－5所示，把铁块放在空容器中，沿容器壁缓慢向容器中加水至图示处。加水过程中，铁块受到浮力。则在加水的全过程中，容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是 ()图10－2－5ABCD图10－2－67．一个重6N的实心物体，用手拿着使它刚好浸没在水中，此时物体排开的水重10N，则该物体受到的浮力大小为________N。8．如图10－2－7所示，弹簧测力计吊着物块在空气中称时示数为1.6N，当把物块总体积的eq\f(1,2)浸入水中称时示数为0.6N，则物体受到的浮力为________N，物块的密度为____________kg/m3。当把物块总体积的eq\f(4,5)浸入水中称时，弹簧测力计的示数为________N，物块排开水的质量为____kg。(g取10N/kg)图10－2－79．将密度为0.6×103kg/m3，体积为125cm3的木块放入盐水中，木块有eq\f(1,2)的体积露出盐水面。则木块受到的浮力为________N，盐水的密度为____________kg/m3。(g取10N/kg)10．游泳时，有的人会有这样的体验：当人站立在水中，且身体将要浸没时，池底对脚的支持力几乎为零。假如一位重为500N的同学正在体验这种感觉，此时他受到的浮力约为________N，排开水的体积约为________m3。(g取10N/kg)11．探究“浮力的大小等于什么”时，实验进行了如图10－2－8所示的步骤。eq\a\vs4\al(第一步,测小石,块重)eq\a\vs4\al(第二步测,小桶重)eq\a\vs4\al(第三步将小,盆置于盛满,水的溢水杯中)eq\a\vs4\al(第四步将小石块放,入小盆中)eq\a\vs4\al(第五步测,桶和水重)图10－2－8请回答下列问题：(1)小石块重为__________N。(2)排开的水重为__________N。(3)为了使实验结论更为可信，将石块换成钩码等其他物体再进行几次实验，其主要目的是______(填序号)。A．多次测量求平均值，以减小偶然误差B．多次测量找规律，排除偶然性C．探究浮力的大小与哪些因素有关(4)实验是通过比较物体的重力与____________的重力，得出结论。12.用手将一个质量为500g、边长为10cm的正方体物块浸没于水中，使物块上表面离水面(1)正方体物块下表面受到的压强。(2)正方体物块上下表面受到的压力差。(3)放手后，正方体物块最终静止时受到的浮力。(g取10N/kg)13．(多选)一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中。如图10－2－9是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。(g取10N/kg)下列说法正确的是 ()图10－2－9A．当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为700PaB．圆柱体受到的重力是12NC．圆柱体受到的最大浮力是4ND．圆柱体的密度是1.5×103kg/m14．如图10－2－10所示，当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的eq\f(1,3)时，弹簧测力计的示数为5.0N；当物体浸在水中的体积为物体体积的eq\f(1,2)时，弹簧测力计的示数为3.5N。从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中(容器足够大，水足够多)，则物体静止时受到的浮力为 ()图10－2－10A．9.0N B．8.5NC．8.0N D．7.5N15．如图10－2－11所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有正方体木块A，容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口，当容器中水深为20cm时，木块A有eq\f(3,5)的体积浸在水中，此时弹簧恰好处于自然状态，即没有发生形变。(已知水的密度为1.0×103kg/m3，不计弹簧所受的浮力，g取10N/kg)(1)求此时容器底部受到水的压强。(2)求木块A的密度。(3)先向容器内缓慢加水，直至木块A刚好完全浸没在水中，此时弹簧对木块的作用力为F1，再打开阀门B缓慢放水，直至木块A完全离开水面时，再关闭阀门B，此时弹簧对木块A的作用力为F2，求F1与F2之比。图10－2－11答案解析1．C2.D3.A4.A5.A6.C7．108．10.8×10300.169．0.751.2×10310．5005×10－211．(1)1.4(2)1.4(3)B(4)排开液体12．(1)正方体物块下表面受到的压强为3×103Pa。(2)正方体物块上下表面受到的压力差为10N。(3)放手后，正方体物块最终静止时受到的浮力为5N。【解析】(1)物体下表面距水面h＝10cm＋20cm＝30cm＝0.3m，则物体下表面受到水的压强是p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(2)根据浮力产生的原因：物块上下表面受到的压力差，F向上－F向下＝F浮，物块的体积V物＝103cm3＝10－3m3，F浮＝ρgV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10－(3)物块的重力G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5