阿基米德原理教案示例之三

阿基米德原理教案示例之三

　　（安徽省临泉县老集一中 236409 邢 秀）　

(一)教材：《物理通报》编初中物理第一册

(二)教学目标（用小黑板展示）

　　1 知道阿基米德原理的内容和运用范围。

　　2 理解阿基米德原理。

　　3 会用阿基米德原理计算简单的浮力问题。

(三)教学过程

　　1 诊断性目标测试

　　1.1 什么叫浮力？它的方向朝哪？

　　学生：浸在液体或气体里的物体，都要受到液体或气体向上托的作用。这种作用力叫浮力。它的方向是竖直向上的。

　　1.2 浮力产生的原因是什么？

　　学生：浸没在液体中的物体受到向上的压力比向下的压力大，这个上下的压力差就是浮力产生的原因。

　　2 新课教学

　　2.1 通过实验观察、提问、引入新课。

　　教师将一个瘪的空牙膏管放进一个盛水的容器里，则见它沉入水底（课前布置学生带一个空牙膏管和一只杯子，进行边教边让学生自己动手做实验）。这时教师提问：这个瘪的空牙膏壳为什么沉不下去呢？学生答：因为这个牙膏管比水重。

　　教师对于学生这样的回答，即不肯定也不否定。接着将瘪的牙膏管整成鼓状，再放进水里，鼓的牙膏管却浮于水面并未下沉（图1）。这时教师提问：为什么同一个牙膏管（其重力不变），瘪的就下沉，而鼓的就上浮呢？

　　学生面对这种“矛盾”的事实，思想活跃，开动脑筋寻找理由来进行解释。这时教师让学生进行讨论。在讨论中有些学生想到：鼓的牙膏管体积变大了，它受到的浮力也变大了，所以上浮了。在这个过程中教师进一步启发学生思考，提出问题：牙膏管浮在水面时，它受到几个力的作用？它们之间的关系怎样？

　　学生答：受二个力作用，即重力和浮力。接着教师在空牙膏管中加一些细砂粒，并引导学生观察牙膏管将随着加进去的重物的增多而逐渐下沉。

　　这时教师问：一个浸在水中的物体，它受到的浮力的大小，跟什么因素有关呢？让学生从上述一系列的事实中，通过自己的思考用自己的语言来回答。开始时，学生回答的不准确，不完整，再让同学们讨论补充，然后通过分析、比较得出比较正确的结论：浸在水中的物体受到的浮力的大小跟它浸在水中的体积有关，浸入的体积越大，它受到的浮力越大。

　　2.2 根据实验、推理导出阿基米德原理。

　　通过上述实验、观察、分析、讨论，学生对浮力的大小有了初步认识，接着教师提出问题：浸在水中的物体受到的浮力究竟有多大呢？让我们通过下面的两种方法去研究它。

　　①实验法导出阿基米德原理。

　　根据教科书（物理通报杂志社编北京出版社出版）118页，演示图2实验，让学生仔细观察分析。溢水杯中盛水，使水面跟溢水杯管口相平，弹簧秤甲吊着铁块，弹簧秤乙吊着一个小容器，并使溢水杯中溢出的水能流入小容器中。

　　将铁块部分浸入水中，让学生观察、比较知道：弹簧秤甲减小的示数与弹簧秤乙增大的示数相等。再将铁块全部浸入水中，引导学生观察甲、乙弹簧秤示数的变化。发现甲弹簧秤示数减小的仍等于乙弹簧秤示数增加的。这时教师进行分析：甲弹簧秤示数减小的原因是因为铁块在水中受到浮力，浮力大小就是弹簧秤甲的示数减小数值，弹簧秤乙示数增加的原因就是因为溢水杯中流出的水使其重力增大。溢水杯溢出的水就是铁块在水中所排开的水。通过实验、讨论、分析得出结论：铁块在水中受到的浮力大小总是跟它排开水的重力相等。

　　然后提出把上述的铁块换成石块和铝块等其他物体，把溢水杯中的水换成煤油或盐水等其他液体，得出的结论仍相同。最后教师进行总结得出阿基米德原理：浸在液体里的物体受到向上的浮力；浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。

　　上述通过实验法已导出了阿基米德原理，为了使学生进一步理解、掌握、应用阿基米德原理。教师对阿基米德原理又做了几点说明：a.物体在液体中，不论是部分浸入还是全部浸入，均受到浮力作用；b.浮力的大小和排开的液体所受的重力的大小相等；c.本原理不仅适用于液体，也适用于气体；d.原理的教学表达式为

　　F浮=G排液

　　或 F浮=ρ液V排液g

　　或 F浮=ρ液V物浸g

　　②推理法导出阿基米德原理

　　为了使学生加深对阿基米德原理的理解，达到熟练应用。教师又用了另外一种方法——推理法，导出了阿基米德原理。过程如下：　

　　如图3所示，一圆柱体浸入某液体中，上下底面都为S，高为h，则其体积为V=Sh，设圆柱体上底面的压强为p0，则液体对上底面的压力p0S，液体对下底面的压强为：p0+ρ液gh，则下底面所受液体对它的压力为：p0S+ρ液ghS。由浮力产生的原因可知：浸在液体中的物体所受浮力是由上下两底面的压力差产生的。即F浮=F下底-F上底，而F下的方向竖直向上，F上的方向竖直向下，且F下>F上。故浮力的方向与下底面所受压力的方向一致，竖直向上。浮力大小为

　　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

　　③例题：有一边长为10厘米的正方体，完全浸入水中，它的上表面离水面10厘米，且与水面平行。计算正方体在水中所受的浮力大小。

　　对上述例题教师采用了计算压力差和应用阿基米德原理两种方法讲解（过程略）。

　　3 巩固新课（略）

　　4 布置作业（略）

（四）教学说明

　　这节课在引入新课时，教师让学生亲自动手做实验，学生对牙膏皮的沉浮即感到迷惑，又觉得有趣，从而激发了学生的求知欲望。接着教师又用实验法、推理法两种不同的方法导出了阿基米德原理。实验法直观、简明、易懂，推理法逻辑思维性强。通过两种不同的方法导出阿基米德原理，使学生认识由浅入深，由知道到理解，突出了重点，又突破了难点。接着教师又举了一个例子，用两种方法解答了它，使学生掌握了运用阿基米德原理解题的思路和方法，达到了理论联系实际的目的，起到了良好的效果。