关于“阿基米德原理”的教学设计

刘 燕

（新余第四中学 江西 新余 338001）

阿基米德原理是初中物理教学的重要内容，在力学知识的学习过程中起着承上启下的作用.浮力是前面所学的力学知识的延伸扩展，是初中力学部分的又一个重点；浮力是本章的关键，为以后研究物体浮沉条件奠定基础；浮力知识对人们的日常生活、生产技术、科学研究有着广泛的现实意义.由于这部分内容有一定的难度，学生学起来总有种望而生畏的感觉.

1 教学目标

（1）知识与技能.能用溢水杯等器材探究浮力的大小；会利用阿基米德原理解释简单的现象和计算.

（2）过程与方法.经历科学探究，培养探究意识，发展科学探究能力；培养学生的观察能力和分析概括能力，发展学生收集、处理、交流信息的能力.

（3）情感态度与价值观.增加对物理学的亲近感，保持对物理和生活的兴趣；增进交流与合作的意识；保持对科学的求知欲望，勇于、乐于参与科学探究.

2 教学重点

阿基米德原理.

3 教学难点

探索阿基米德原理的实验设计及操作过程；对阿基米德原理的理解.

4 教学过程

4.1 新课引入

（1）利用多媒体展示“曹冲称象”的图片.先让学生讲曹冲是怎样称象的，然后启发学生思考：装有象或石头的船是靠浮力托起的，象或石头越重，船浸入水中的体积就越大，被船排开的水就越多.由此引入浮力的大小与物体排开水的体积有关.

（2）利用多媒体展示死海不死的图片.让学生说说投进死海的人不会被淹死的原因以及海水和普通水的区别.由此引入浮力与液体的密度有关.

师：液体的密度和排开液体的体积相乘等于什么？

生：m排＝ρ液V排.

师：排开液体的质量m和g相乘等于什么？

生：G排＝m排g.

4.2 新课教学

提出问题：浮力的大小与排开的液体的重力有没有关系呢？

学生猜想与假设：有.

设计实验：寻找浮力的大小与排开的液体的重力的关系.

实验设计方案：

实验过程需要解决以下几个问题：

（1）如何测量物体受到的浮力.

生：称重法.

实验步骤：

1）用弹簧测力计测出小石块的重力G物；

2）将石块浸入盛满水的杯中，记下弹簧测力计的示数F拉；

3）F浮＝G物－F拉，如图1所示.

图1

简介溢水杯的使用：使用前先将液体倒入杯中，直到液面到达溢水杯口，再将物体浸入溢水杯中，则液体将会从溢水口流出，同时使用过程中被测物体不能与杯接触.

（2）用什么来收集被物体排开的液体？（学生讨论并举手回答）.

生：

方案一：用桶或罐子装，如图2.

图2

方案二：用量筒装，如图3.

图3

（3）如何测量排开的液体的重力.（学生讨论并举手回答）.

方案一：先测出空桶的重力G桶，再测出排开的液体和桶的总重力G桶液，则排开液体的重力G排＝G桶液－G桶，如图4所示.

图4

方案二：先读出量筒中液体的体积V排，再利用公式m＝ρV，求出排开液体的质量m排，然后根据G排＝m排g求出排开液体的重力G排，如图5所示.

图5

进行实验：

利用以下给定的实验器材选择合适的方案进行实验（学生分组实验，教师巡回指导）.

实验器材：

溢水杯，弹簧测力计，石块，易拉罐，水，盐水，相同体积的圆柱形铜和铁，橡皮泥，钉子若干个，如图6所示.

图6

收集数据：

第一组：同一石块分别完全浸入和部分浸入水中.

表1 石块分别完全浸入和部分浸入水中

第二组：同一石块分别完全浸入水和盐水中.

表2 同一石块完全浸入浸入水和盐水中

第三组：同体积的圆柱形铜块和铁块分别完全 浸入水中.

表3 同体积的圆柱形铜块和铁块分别完全浸入水中

分析论证：不同的物体浸入各种液体中时物体所受浮力的大小都等于被物体排开的液体所受的重力.

板书：阿基米德原理

1.内容：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.

2.数学表达式

（1）指出ρ为液体的密度.

（2）强调V排不是物体的体积而是排开的液体的体积.当物体全部浸没时排开液体的体积排等于物体的实际体积，当物体部分浸入在液体中时，V排小于物体的实际体积.

（3）指出阿基米德原理也适用与气体，此时

4.3 学生活动

每组分发一块大小相等的橡皮泥（当众分发，增加可信度），给学生们3～5min的时间，利用橡皮泥做一条小船，看哪一组的船装“货物”最多，“货物”是规格相同的钉子，如图7.（此环节的意图：利用贴近生活的实例，调动学生的积极性，还能起到学以致用的效果.）

图7

4.4 课堂小结

（1）计算浮力大小的几种方法：

1）称重法：F浮＝G物－F拉

2）阿基米德原理法：F浮＝G排＝ρ液V排g

（2）阿基米德原理：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（该原理也适用于气体）.