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一、教学目标
(1)通过对物体在什么情况下受浮力的探究,认识浮力。
(2)经历探究浮力大小以及“浮力大小与哪些因素有关”的过程。
(3)知道阿基米德原理。
(4)在探究浮力的过程中学习科学探究的方法,体验科学探究的乐趣。教学方法实验探究法教具容器、乒乓球(或木块)、金属块、大烧杯、弹簧测力计、细线、鸡蛋、食盐、溢水杯、小烧杯等。
二、教学过程
(一)引入新课
播放巨轮远航、气球腾空的视频或展示巨轮远航、气球腾空的图片引入课题。(板书)四、阿基米德原理
(二)新课教学
(1)板书:1.认识浮力,
演示图1
提出问题:在生活中你遇到的哪些物体受到了浮力的作用?你是怎样知道它受到了浮力的作用?请举例说明。
[学生开始可能会以在水中上浮或漂浮的物体为主举例,逐步地会有学生意识到在水中下沉的物体也会受到浮力。]
(注:在这里,第2问的提出一是增加学生对第1问的思考深度,二是为后面用弹簧测力计测浮力做好铺垫;对学生举出的不恰当的例子要及时进行处理)
在水中下沉的物体是否也会受到浮力?怎样知道它是否受到了浮力?
(注:要引导学生学会比较判断物体是否受浮力的各种方法的特点,认识到用弹簧测力计判断物体是否受浮力有独到的好处)
浮力是一种什么样的力?你认为物体在什么情况下会受到浮力?
(注:在学生充分讨论、感受的基础上让学生进行总结、概括)通过前面的讨论我们知道,物体在浸入液体或气体时,会受到液体或气体对它向上托的力,这个力在物理上就叫做浮力。在实验室里,我们可以用弹簧测力计两次测量求出浮力的大小。
在我们举过的事例中,物体都受到了浮力的作用。它们受到的浮力大小是否相同?为什么?
[学生一般会想到在各种不同情况下,物体受到的浮力不相同。]
(注:这一问题的解决要引向用弹簧测力计测出浮力进行比较,使学生养成通过实验研究问题的习惯)
那么,是什么因素影响了浮力的大小?
(2)板书:2.探究浮力
请你对浮力的大小与哪些因素有关提出猜想,并说出猜想的依据。
(注:说出猜想依据是为了保证猜想的科学性,避免出现胡猜乱想的现象)
[学生一般会从浮力的受力物体与施力物体———液体入手进行猜想,浮力大小可能与物体有关,也可能与液体有关。
学生可能猜想出的因素一般有,
①物体的体积;②物体的密度;③物体在液体中的深度。⑵与周围物体有关的因素:①液体的密度;②液体的多少;③被排开的液体体积。]
过分析,我们可以把上述猜想归结为以下4个:
物体的密度;物体浸没在液体中的深度;液体的密度;物体排开的液体的体积。
(注:要引导学生对提出的这些猜想进行分析、归类,去伪存真,以便实验探究更加顺利)
为了验证我们的猜想是否正确,我们应该怎样来设计这一实验呢?(注:引导学生注意为保证实验结果的可靠性,要控制变量)
将学生分成若干小组,自主选择探究以上的一个或几个猜想,并注意这些因素是怎样影响浮力的大小的。
(注:因为课堂时间有限,不必每个人都要进行完全的探究,藉此引导学生意识到合作的重要性)巡视中对学生的实验情况进行指导,兼顾学生对猜想的选择情况,进行正确引导,保证每个猜想都有多组学生来验证。
(注:要让学生感受到大量实验得出的结论才可靠,体会团结起来力量大的道理)
实验过程、实验数据和实验结论的典型展示。
(注:探究成果共享,使实验结论更有说服力;同时,不要忽视错误探究过程的展示,犯错误并及时改正错误是人成长的必经之路)
通过大家的合作探究,我们对提出的猜想进行了验证。大家得出的结论是:浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,与物体的密度和物体浸没在液体中的深度无关。
请大家思考:
物体在密度大的液体中受到的浮力是否一定大?物体排开的液体体积大时,物体受到的浮力是否一定大?在液体的密度和物体排开液体的体积都不同时,物体可否受到相同的浮力?
[学生在思考的基础上,不难回答;况且也有学生在实验中已发现在密度小的液体中,物体排开液体的体积大的话浮力也可较大。]
(注:这是一个极具价值的问题,这样就等于在探究过程中发现了新的问题,可促使探究进一步的深入)
既然在液体的密度和物体排开液体的体积都不同时,物体受到的浮力的大小可能相同。再说“浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关”是否欠妥?那么,浮力大小到底跟什么因素有关?又是怎样的关系呢?
[学生可能会猜想浮力与排开液体的质量、重力有关;浮力与排开液体的重力相等或成正比]
(注:根据液体密度小、排开液体的体积大与液体密度大、排开液体的体积小的物体受到的浮力的大小可能相同,不难猜出排开液体的质量,进而猜出排开液体的重力;而浮力的大小更可能与排开液体的重力有关,因为它们都是力)
为了验证浮力的大小是否与排开液体的重力大小相等或成正比,又应当怎样来设计实验呢?
(注:要提醒学生在液体密度不同、排开液体的体积也不同的各种情况下,随机测出浮力的大小和排开液体的重力,然后进行比较)
[学生分成若干小组,用不同物体、不同液体定量探究浮力的大小与排开液体的重力大小的关系。]
(注:因为课堂时间有限,每个人只要随意测出一组数据即可)
行正确引导,保证每组学生都能得出正确结论。实验过程、实验数据和实验结论的典型展示。
(注:探究成果共享,使实验结论更有说服力;同时,不要忽视错误探究过程的展示,犯错误并及时改正错误是人成长的必经之路)
通过大家的合作探究,我们对提出的猜想进行了验证。大家得出的结论是:浮力的大小与物体排开的液体所受的重力相等。这就是着名的阿基米德原理。
(注:要对学生强调大量实验得出的结论才可靠,在全班同学的努力下,我们一节课解决了智者阿基米德几年都没解决的问题)
(3)板书:3.阿基米德原理
浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。讲述阿基米德洗澡发现阿基米德原理的轶事。阿基米德在洗澡时突然意识到浮力的大小与物体排开的液体所受的重力有关。
通过本节课的探究,对你以后在科学探究中的猜想有什么启示?课下与你的同学一起讨论。
(注:这对提高学生在科学探究中的猜想能力有重要意义)
知识扩展:我们研究的是物体在液体中受到的浮力,物体在气体中是否也受到浮力呢?物体在气体中也会受到浮力。大量实验证明,阿基米德原理同样适用于气体。
(三)回顾小结
引导学生就本次实验探究过程中在知识与技能、过程与方法以及情感态度与价值观方面的收获进行总结。
(四)布置作业(略)。
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