NB物理创新课堂｜第10期：阿基米德原理
NOBOOK乐步教育2020-05-28 18:03
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能复述阿基米德原理并书写出其数学表达式。
2．能利用公式F浮=G排和F浮=ρ液gV排计算简单的浮力问题。
（二）过程与方法
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，做到会操作、会记录、会分析、会论证。
2．通过实验过程，初步进行信息的收集和处理，尝试从物理实验中归纳科学规律，解释简单物理现象，进行简单的计算。
（三）情感态度和价值观
1．保持对物理和生活的兴趣，增强对物理学的亲近感，乐于探究科学奥秘。
2．通过参与实验活动，体验科学探究的乐趣，学习科学研究的方法，培养实践能力以及创新意识。
二、教学过程
（一）引入新课
我们已经认识了浮力，并且得到了两种计算浮力的方法，它们分别是（师生共同回忆，教师板书，同时用NB物理实验进行操作演示）：
1．用弹簧秤测定物体浮力。把物体挂在弹簧秤上，当物体静止时，弹簧秤的示数为F1，将物体浸入水中，弹簧秤的示数为F2，则物体所受浮力为F浮＝F1－F2；
2．利用物体上、下表面的压力差求得浮力：F浮＝F下－F上。
师生讨论：这两种方法都有其局限性，第一种不适用于质量过大的物体，第二种不适用于形状不规则的物体。
教师：今天我们学习一种既简单又普遍适用的方法，这种方法是2000年前由古希腊学者阿基米德发现的，所以称之为阿基米德原理。（板书：阿基米德原理）。
（二）新课教学
讲述阿基米德的故事。
体验一：体验阿基米德的灵感
让学生将空易拉罐慢慢按入水中，学生在实验时观察易拉罐浸入水的多少与排开水的多少的关系，同时感受浮力的大小。
易拉罐浸入水中的体积越大，排开水的体积就越大，所受的浮力越大。即：物体浸入水中的体积=物体排开水的体积。
教师引导：因为物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积，所以我们就把决定浮力的两个因素就改成：物体排开液体的体积和液体的密度。
请思考：物体排开液体的体积和液体的密度，跟液体的质量有什么关系？跟液体的重力有什么关系？进一步思考浮力和物体排开的液体的重力可能是什么关系呢？
学生回答：物体排开液体的体积和液体的密度的乘积就是物体排开液体的质量。物体排开液体的重力跟物体所受的浮力相等。
（三）探究实验
浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系。
引导学生思考设计实验方案需要解决的两方面的问题：
1.怎样测浮力？
2.怎样收集排开的液体？
3.怎样测量被物体排开的液体的重力？
学生思考讨论并回答：可以用“称重法”测量浮力；要收集被物体排开的液体；测量被物体排开的液体的重力，方法是让排开的液体流进小桶，用弹簧测力计测出小桶和液体的总重力，减去空桶的重力就是排开液体的重力。
通过NB物理实验引导学生总结步骤实验：
①用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶；
②用弹簧测力计测出小石块的重力G物；
③将石块体浸没在盛满水的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F拉；
④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G桶+水；
⑤计算出小石块受到水的浮力F浮和排出水的重力G排。实验数据记录在表格中。
学生分组实验。（注意溢水杯要装满水，实验要多次测量）
师生分析数据，总结归纳出阿基米德原理：
（1）内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
（2）表达式：F浮=G排
（3）导出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
（四）理解阿基米德原理
1．强调统一单位。
2．通过F浮=ρ液gV排可以看出，物体受到的浮力与哪些因素有关？
只与液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体的重力、密度、体积、形状等无关，与容器中液体的重力等无关。
3．讨论V排和V物的大小关系：
①物体全部浸没于液体中时V排=V物
②物体部分浸入于液体中时V排<V物
4．G排是指被物体排开的液体所受的重力，它不是物体的重力，也不是物体浸入的液体的重力。
（五）例题讲解
略
四、教学反思
本节课的难点是如何让学生提出浮力大小与排开液体的多少有关的猜测，并进一步提出浮力大小等于排开液体的重力的猜想。浮力的测量第一节课中已经学过，通过NB物理实验演示，快速回忆前面知识，进一步巩固测量浮力的各种方法，但是物体排开的液体所受的重力又是学生思考的一个难点，为了突破这个难点就设计了一个体验：把矿泉水瓶慢慢浸入水中，感受浮力变大的同时水会上升或者溢出，自己设计测量物体排开的液体所受的方法，这个环节是开放的，学生的思维也得到了发散，接着提出猜想，层层引导，让学生感受猜想、设计方案、实验验证、分析归纳等研究物理问题的方法，让学生体验阿基米德原理知识的发生、发展过程，提供学生活动空间、思维空间、表现空间，进行合作学习，提高学生的科学素养、培养学生科学精神；借助于信息技术，使用NB物理实验，引导学生一起直观的探究实验方案，达成共识，演示基本操作后学生分组进行实验，提高实验效率；最后是阿基米德原理的应用采用的课本例题，解决例题的时候只是和学习分析思路，让孩子养成思考问题的习惯而不是只是追求一个得数，并让学生板演做题步骤。整个过程采用实验探究的方式，强化学生建立阿基米德原理的认识过程。
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