阿基米德原理教案示例之三

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(一)教材：《物理通報(bào)》編初中物理第一冊(cè)

(二)教學(xué)目標(biāo)（用小黑板展示）

　　1 知道阿基米德原理的內(nèi)容和運(yùn)用范圍。

　　2 理解阿基米德原理。

　　3 會(huì)用阿基米德原理計(jì)算簡單的浮力問題。

(三)教學(xué)過程

　　1 診斷性目標(biāo)測試

　　1.1 什么叫浮力？它的方向朝哪？

　　學(xué)生：浸在液體或氣體里的物體，都要受到液體或氣體向上托的作用。這種作用力叫浮力。它的方向是豎直向上的。

　　1.2 浮力產(chǎn)生的原因是什么？

　　學(xué)生：浸沒在液體中的物體受到向上的壓力比向下的壓力大，這個(gè)上下的壓力差就是浮力產(chǎn)生的原因。

　　2 新課教學(xué)

　　2.1 通過實(shí)驗(yàn)觀察、提問、引入新課。

　　教師將一個(gè)癟的空牙膏管放進(jìn)一個(gè)盛水的容器里，則見它沉入水底（課前布置學(xué)生帶一個(gè)空牙膏管和一只杯子，進(jìn)行邊教邊讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)）。這時(shí)教師提問：這個(gè)癟的空牙膏殼為什么沉不下去呢？學(xué)生答：因?yàn)檫@個(gè)牙膏管比水重。

　　教師對(duì)于學(xué)生這樣的回答，即不肯定也不否定。接著將癟的牙膏管整成鼓狀，再放進(jìn)水里，鼓的牙膏管卻浮于水面并未下沉（圖1）。這時(shí)教師提問：為什么同一個(gè)牙膏管（其重力不變），癟的就下沉，而鼓的就上浮呢？

　　學(xué)生面對(duì)這種“矛盾”的事實(shí)，思想活躍，開動(dòng)腦筋尋找理由來進(jìn)行解釋。這時(shí)教師讓學(xué)生進(jìn)行討論。在討論中有些學(xué)生想到：鼓的牙膏管體積變大了，它受到的浮力也變大了，所以上浮了。在這個(gè)過程中教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考，提出問題：牙膏管浮在水面時(shí)，它受到幾個(gè)力的作用？它們之間的關(guān)系怎樣？

　　學(xué)生答：受二個(gè)力作用，即重力和浮力。接著教師在空牙膏管中加一些細(xì)砂粒，并引導(dǎo)學(xué)生觀察牙膏管將隨著加進(jìn)去的重物的增多而逐漸下沉。

　　這時(shí)教師問：一個(gè)浸在水中的物體，它受到的浮力的大小，跟什么因素有關(guān)呢？讓學(xué)生從上述一系列的事實(shí)中，通過自己的思考用自己的語言來回答。開始時(shí)，學(xué)生回答的不準(zhǔn)確，不完整，再讓同學(xué)們討論補(bǔ)充，然后通過分析、比較得出比較正確的結(jié)論：浸在水中的物體受到的浮力的大小跟它浸在水中的體積有關(guān)，浸入的體積越大，它受到的浮力越大。

　　2.2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)、推理導(dǎo)出阿基米德原理。

　　通過上述實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、討論，學(xué)生對(duì)浮力的大小有了初步認(rèn)識(shí)，接著教師提出問題：浸在水中的物體受到的浮力究竟有多大呢？讓我們通過下面的兩種方法去研究它。

　　①實(shí)驗(yàn)法導(dǎo)出阿基米德原理。

　　根據(jù)教科書（物理通報(bào)雜志社編北京出版社出版）118頁，演示圖2實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察分析。溢水杯中盛水，使水面跟溢水杯管口相平，彈簧秤甲吊著鐵塊，彈簧秤乙吊著一個(gè)小容器，并使溢水杯中溢出的水能流入小容器中。

　　將鐵塊部分浸入水中，讓學(xué)生觀察、比較知道：彈簧秤甲減小的示數(shù)與彈簧秤乙增大的示數(shù)相等。再將鐵塊全部浸入水中，引導(dǎo)學(xué)生觀察甲、乙彈簧秤示數(shù)的變化。發(fā)現(xiàn)甲彈簧秤示數(shù)減小的仍等于乙彈簧秤示數(shù)增加的。這時(shí)教師進(jìn)行分析：甲彈簧秤示數(shù)減小的原因是因?yàn)殍F塊在水中受到浮力，浮力大小就是彈簧秤甲的示數(shù)減小數(shù)值，彈簧秤乙示數(shù)增加的原因就是因?yàn)橐缢�杯中流出的水使其重力增大。溢水杯溢出的水就是鐵塊在水中所排開的水。通過實(shí)驗(yàn)、討論、分析得出結(jié)論：鐵塊在水中受到的浮力大小總是跟它排開水的重力相等。

　　然后提出把上述的鐵塊換成石塊和鋁塊等其他物體，把溢水杯中的水換成煤油或鹽水等其他液體，得出的結(jié)論仍相同。最后教師進(jìn)行總結(jié)得出阿基米德原理：浸在液體里的物體受到向上的浮力；浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。

　　上述通過實(shí)驗(yàn)法已導(dǎo)出了阿基米德原理，為了使學(xué)生進(jìn)一步理解、掌握、應(yīng)用阿基米德原理。教師對(duì)阿基米德原理又做了幾點(diǎn)說明：a.物體在液體中，不論是部分浸入還是全部浸入，均受到浮力作用；b.浮力的大小和排開的液體所受的重力的大小相等；c.本原理不僅適用于液體，也適用于氣體；d.原理的教學(xué)表達(dá)式為

　　F浮=G排液

　　或 F浮=ρ液V排液g

　　或 F浮=ρ液V物浸g

　�、谕评矸▽�(dǎo)出阿基米德原理

　　為了使學(xué)生加深對(duì)阿基米德原理的理解，達(dá)到熟練應(yīng)用。教師又用了另外一種方法——推理法，導(dǎo)出了阿基米德原理。過程如下：　

　　如圖3所示，一圓柱體浸入某液體中，上下底面都為S，高為h，則其體積為V=Sh，設(shè)圓柱體上底面的壓強(qiáng)為p0，則液體對(duì)上底面的壓力p0S，液體對(duì)下底面的壓強(qiáng)為：p0+ρ液gh，則下底面所受液體對(duì)它的壓力為：p0S+ρ液ghS。由浮力產(chǎn)生的原因可知：浸在液體中的物體所受浮力是由上下兩底面的壓力差產(chǎn)生的。即F浮=F下底-F上底，而F下的方向豎直向上，F(xiàn)上的方向豎直向下，且F下>F上。故浮力的方向與下底面所受壓力的方向一致，豎直向上。浮力大小為

　　F浮=F下-F上=p下S-p上S

　　 =p0S+ρ液ghS-p0S=ρ液gsh

　　 =ρ液V物浸g=ρ液V排液g=m排液g

　　 =G排液

　�、劾�題：有一邊長為10厘米的正方體，完全浸入水中，它的上表面離水面10厘米，且與水面平行。計(jì)算正方體在水中所受的浮力大小。

　　對(duì)上述例題教師采用了計(jì)算壓力差和應(yīng)用阿基米德原理兩種方法講解（過程略）。

　　3 鞏固新課（略）

　　4 布置作業(yè)（略）

（四）教學(xué)說明

　　這節(jié)課在引入新課時(shí)，教師讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)牙膏皮的沉浮即感到迷惑，又覺得有趣，從而激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。接著教師又用實(shí)驗(yàn)法、推理法兩種不同的方法導(dǎo)出了阿基米德原理。實(shí)驗(yàn)法直觀、簡明、易懂，推理法邏輯思維性強(qiáng)。通過兩種不同的方法導(dǎo)出阿基米德原理，使學(xué)生認(rèn)識(shí)由淺入深，由知道到理解，突出了重點(diǎn)，又突破了難點(diǎn)。接著教師又舉了一個(gè)例子，用兩種方法解答了它，使學(xué)生掌握了運(yùn)用阿基米德原理解題的思路和方法，達(dá)到了理論聯(lián)系實(shí)際的目的，起到了良好的效果。

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