第2节 阿基米德原理
【教学目标】
知识与技能
1. 能说出阿基米德原理的内容、公式及其使用条件．
2. 理解阿基米德原理并能利用阿基米德原理计算浮力大小.
过程与方法
通过实验探究，分析归纳出阿基米德原理.
2、通过实验操作，培养学生的观察能力、分析概括能力，提高动手动脑的能力。
情感态度、价值观
1.结合阿基米德的故事和探究活动，激发学生勇于探究科学真理的热情，体验科学探究的乐趣，培养实事求是的科学态度。
2.初步建立应用科学知识的意识。
【教学重点】
阿基米德原理的内容、公式.
【教学难点】
阿基米德原理的理解及应用。
【实验准备】
多媒体课件、弹簧测力计、水槽、大烧杯、饮料瓶、石块、溢水杯、小桶、细线、水、盐水等。
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情境 、激趣设疑
1. 创设情境
2.引入新课
（一）情景：动画（阿基米德在浴缸中思考皇冠之谜）
【讲述】阿基米德在洗澡的时候找到了用溢水法测量不规则物体体积的方法，并最终解决王冠之谜，其实在这个过程中，他还注意到了另一个现象，并通过研究得出了一个重要原理：即物体在液体中减轻的重量，等于他所排出液体的重量。由此，他发现了浮力原理，这条原理后人以阿基米德的名字命名。
【引入新课】今天我们就来重温古老的实验，延续伟人的探究旅程，学习阿基米德原理！
【板书课题】§10.2阿基米德原理
（设计意图：利用伟人形象生动的故事，激发学生学习的兴趣，同时学习科学家勇于探究科学真理的热情。）
观看动画，思考并讨论老师提出的问题。
二、合作学习，探究新知
（一）阿基米德的灵感
1.感受浮力
2.分析浮力的大小跟排开的液重的关系
一、学生体验提出猜测
【创设情境】 今天我们也来做一次“阿基米德”
学生实验
在烧杯中装满水，往下按空饮料瓶水会溢出。要求：
1．你的手有什么感受，这说明了什么？
2．这个力有变化吗，这又说明了什么？
3．你还观察到什么现象？
【引导提出问题】
根据刚才实验中你的感受结合观察到的实验现象，你觉得浮力的大小可能和什么有关？
【启发引导】这个“多少”指的是什么呢？。
（设计意图：通过学生的亲自体验，教师的步步引导，让学生把感受和实验现象联系起来，较为顺利地提出浮力大小可能与排开液体的什么有关。）
【作出猜想】当容器中装满水时，物体浸在水中，溢出的水就是被物体所排开的水。我们的猜测可以写成浮力的大小可能等于排开水的重力。
如果物体浸在其它液体中，它受到的浮力可能等于什么呢？
四人一组，按要求完成实验。
感知浮力的大小变化
交流：1.手受到向上顶的力，说明瓶子浸入水中的过程中，受到浮力
2．在瓶子浸入水中的过程中，受到的浮力在增大
3. 溢出来的水越来越多
浮力大小可能与溢出来水的多少有关
联想提出：如水的质量、密度、体积、重力
理解、体会
口答：等于排开液体受到的重力
（二）浮力的大小
1.探究浮力的大小跟排开的液重的关系
---设计实验
二、验证“浮力大小是否等于排开液体的重力。” 引导学生设计实验。
【想想议议】
请思考讨论：（1）本实验中需要测量哪些物理量？
（2）如何测量物体浸在水中的浮力F浮；如何收集排开的液体并测出排开液体的重力G排。
讨论后2组学生分别演示操作
组织学生思考交流，师生总结。
测量排开的水重的操作：
完成一次实验分析数据得到的结论是否是正确的？应该如何改进？
（设计意图：该环节有利于培养学生拟订简单的科学探究计划和实验方案的能力。让学生明确实验器材的使用方法和具体的实验操作过程，为实验的顺利开展奠定基础。）
讨论交流：浮力大小和排开液体的重力
小组交流讨论、演示操作
（1）称重法
物体浸在水中受到的浮力F浮＝G－F
（2）学会使用溢水杯收集排开的液体。
思考交流：仅测量一次得到的结论具有偶然性，应当进行多次测量。
---进行实验
【分组实验】按下列所示方案步骤进行分组实验，并将实验数据记录在表格内。
第一大组：石块没在水中。
第二大组：石块浸没在浓盐水中。
第三大组：石块部分浸在水中。
小桶重
G0/N
物体重
G1/N
物体在液体中测力计示数F/N
物体排开的液体和小桶总重G总/N
物体受到的浮力
F浮/N
物体排开液体的重
G排/N
教师巡视指导，及时解决可能出现的问题。
（意图：学生2人一组进行实验，明确分工，提高实验效率。通过合作性学习，培养学生的合作意识；学生动手实验可以培养学生的科学探究能力和实事求是的科学态度。）
明确小组任务
在实验的过程中边实验边进行实验数据记录，并将实验记录的数据填写在设计表格的相应位置。
学生2人一组，以小组为单位进行实验
----分析与论证
【数据分析】各小组根据表格中的测量数据分别求出物体受到的浮力跟它排开的液体受到的重力，然后进行比较两者大小。
通过比较我们发现：1.浸没在水中的物体受到浮力的大小等于它排开水重；2.浸没在浓盐水中的物体受到浮力仍等于物体排开盐水所受的重力；3.浸在水中的物体受到的浮力等于排开的水重。
这个结论是两千多年前古希腊学者阿基米德发现的，我们把它称之为阿基米德原理。
【结论】大量的实验表明：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
即：F浮＝G排
（评议：该环节有利于培养学生对收集的信息进行简单的比较及进行简单因果推理的能力，使学生经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，是科学探究中不可缺少的一个环节）
以小组为单位实事求是分析实验数据，部分小组上台汇报展示交流研究成果，
归纳总结实验结论。体会通过实验数据分析获取实验结论的过程。明确物体浸在任何液体中所受浮力的大小都等于它排开液体所受到的重力，
即F浮=G排。
体会、记忆。
----评估与反思
学生汇报交流后引导学生归纳出浮力大小与排开液体重的关系后，组织学生评估并反思实验过程，从而改进实验方案。
（评议：评估有利于发展学生的批判性思维，使学生有可能发现新的问题，从而养成严谨的科学态度。）
反思实验过程讨论改进方案：实验步骤的改进、实验数据的测量、实验结论的得出等方面提出改进意见，例如实验的操作步骤图4与图1两步顺序
2.阿基米德原理
（1）、内容：
（2）、公式
F浮=G=m排g
=ρ 液 gV 排
（3）例题讲解
（4）、拓展练习
【指导自学】出示导学提纲请同学们阅读教材P55阿基米德原理内容及公式，试着回答下面的问题：
1．阿基米德原理的内容？
2．阿基米德原理的公式？
3．阿基米德原理的使用范围？
【板书】阿基米德原理
1.内容：
2.公式
阿基米德原理用公式表示就是F浮=G排液=。
3.使用范围
阿基米德原理也适用于气体，
则F浮=G排气=。
【强调说明】表明浮力大小只和ρ 液 、V排有关，
浮力大小与物体的形状、密度，浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
①阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到的浮力的大小，等于它排开的气体受到的重力。
②“浸在”的含义既包含物体全部体积都没入液体中，也包括物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面的情况。“浸没”指全部物体的体积都在液体里。阿基米德原理对浸没和部分体积浸在液体中都适用。
【典例探究】出示例题，练习浮力的计算。
【例】有一个重为7N的铁球，
（1）该铁球的质量m是多少？
（2）它的体积v是多少？
（3）当它完全浸没在水中时，受到的浮力F浮是多大？ (g取10N／kg)
分析：（1）浸没时V排=V物，铁球的体积可以由体积、质量、密度的关系式 求出。
（2）根据阿基米德原理，铁球受到的浮力等于它排开的水受到的重力，即F浮=G排。
解：m铁 ＝ ＝＝0.7 kg
V 铁＝＝ ＝8.9×10-5m3
V 排= V 铁＝8.9×10-5m3
F浮＝G排＝ρ液gV排＝1×103×10×8.9×10-5 N＝0.89 N
【练习提升】 若变成7N的铝球，受到的浮力一样吗？哪一个浸没在水中受到的浮力更大一些？做做看看。
学生完成后，师生点评矫正。
因为铝球的密度小于铁球的，因而铝球的体积大于铁球的，浸没时V排大于铁球的，受到的浮力就大于铁球的浮力。确认浮力与物体的重力大小无关。
解法2：F浮 = ρ 液 g V排
G=m物 g = ρ 物 g V 物
∵V排 = V 物
∴ 可得 F浮 / G == ρ 液 /ρ 物
（设计意图：学以致用，巩固和掌握阿基米德原理。）
在导学提纲指导下自学阅读课本P55并回答问题。
自行推导阿基米德原理公式并理解含义：
上式表明，物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，物体所受的浮力也越大。
领悟阿基米德原理的使用范围及“浸在”关键词的含义
比较排开液体的体积与物体的体积的关系
（1）物体全部浸入液体中 V 排 = V 物
（2）物体部分浸入液体中 V 排 < V 物
与老师一起分析思路，口答应用的公式
聆听老师点拨解题过程，做到条理、规范、美观。
明确书写的一般步骤和要求。
两位学生上台解答习题，其余学生在练习本上完成。
感悟、体会
学习联立方程求解
三、课堂小结
小结提纲：见附件一
学生梳理总结
四、课堂检测（课件展示）
见附件二
师生反馈矫正
完成检测题
见附件2
五、布置作业
出示思考题目 见附件3
学生课后独立完成
【板书设计】
§10.2 阿基米德原理
一、实验探究：浮力的大小跟排开的液重的关系。
浮力F等与排开液体受到的重力G
二、阿基米德原理
1.内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力．这就是著名的阿基米德原理．
2.公式
阿基米德原理用公式表示就是F浮＝G排=m排g=ρ液ｇＶ排
3.使用范围
阿基米德原理也适用于气体。
【教学反思】
一、教案的“亮点”
教学的开展以阿基米德在浴缸中思考皇冠之谜的动画引入，让学生体验阿基米德浸入浴缸的模拟实验，根据手的感受和观察到的现象提出猜测“浮力大小可能与排开液体的多少有关”，继而进一步猜想“浮力大小可能等于排开液体的重力”，进行实验设计和验证。而如何让学生顺利提出猜想是本节课的一个难点，课堂小实验和问题的设置起了关键性作用。
实验结束后各小组请代表汇报他们的实验结论，与其它各组分享，最后进行相应的总结。培养学生运用科学方法研究物理问题的能力，促进学习方式的改变。同时，在课堂教学中对学生的评价也做了改变，不是一味地由老师判断谁对谁错，而是把“评价权”交给学生。
二、教学中易出现的问题
学生猜想不大胆且不到位，在以后的课堂教学中我还要加强对课堂提问的设计。
在学生设计实验时没有头绪，不清楚需要测量比较哪些物理量，如何收集排开的水等，花了很多时间，直接影响到整堂课的效率。要在有限的四十分钟课堂教学时间内，进行自主探究并不是无向的，并且对于初中学生而言，教师更需要通过一定的提示，进行有方向的引导。
附件1 ：
附件2： 达标检测
1．小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。
（1）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与 的关系；根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N。
（2）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度 。
（3）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为 kg/m3。
2．一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64g酒精溢出。已知酒精的密度是0.8×103kg/m3，则物块在水中的状态及物块的密度是（ ）
A．悬浮，1.0×10?kg/m3 B．漂浮，0.95×10?kg/m3
C．下沉，1.2×10?kg/m3 D．漂浮，0.90×10?kg/m3
3．小张看到鸡蛋浮在盐水面上，如图所示，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉。在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的（ ）
弹簧测力计下端挂一物体，在空气中测力计的示数为49N，再将物体浸没在水中时测力计的示数为39.2N，则：
（1）该物体受到的浮力多大？
（2）物体的体积是多少？
【答案】
1、（1）液体密度 2.4（2）增大 无关；（3）1.2×103
2、 B 3、 C
4、9.8N， v排= F浮／(水g＝9.8N／1000 kg/m3×9.8 N/kg＝10-3 m3
附件3：作业布置
1、质量相等的实心铁块和木块，都浸没在水中时所受的浮力（ ） A、铁块大 B、木块大 C、一样大 D、无法确定
2、游泳的人由河边走向深水处的过程中，如果河底布满碎石子，则( )
A．脚越来越疼，因为水对脚的压力越来越大
B．脚疼得越来越轻，因为河底对人的支持力越来越小
C．脚越来越疼，因为水对人的浮力越来越大
D．脚疼得越来越轻，因为人受到的重力越来越小
3、如图所示,体积相同,密度不同的铅球、铁球、铝球浸没在水中不同深度的地方，则( )
A．铝球受到的浮力最大，因为它浸入液体的深度最大
B．铅球受到的浮力最大，因为它的密度最大
C．铅球、铁球、铝球受的浮力一样大
D．因素太多，无法判断
4、铁块的体积是100 cm3，全部浸入水中时，排开水的体积是 cm3,排开的水重是 N，受到的浮力是 N。如果将它全部浸入酒精中，受到的浮力是 N。（g取10 N／kg）
【答案】
1、B 2、B 3、C
4、解答：100 1 1 0.8
