《浮力》教学实录
2016-09-09许帮正
■许帮正
课堂实录
《浮力》教学实录
■许帮正
活动1：基于现象，了解浮力
（教师播放视频《中国航母“辽宁号”》《“死海”畅游》）
师：巨大的钢铁航母为什么可以浮在海面上？人为什么能浮在“死海”水面上？
生：“航母”和“人”都受到水向上的托力，这种力叫做浮力。
（教师出示系有细线的氢气球，放手后飘向空中，如图1）
图1
师：此时的氢气球受到浮力了吗？是谁施加的？
生：受到浮力了，是空气。
（教师出示与铝块相连的乒乓球，把它放入柱形容器中，向容器中加水，乒乓球逐渐浮起并最终浸没于水中，如图2）
图2
师：水中的乒乓球受到浮力了吗？又是谁施加的？
生：受到浮力了，是水。
（教师请学生观察思考：1.用手将气球拉到另一位置后松手，观察气球最终静止时细线的状况；2.倾斜容器，观察乒乓球最终静止时细线的状况）
师：上述两组实验中，细线为什么总是呈现竖直状态？它说明了什么？
生（思考、交流后回答）：氢气球、乒乓球所受浮力的方向是竖直向上的。
活动2：实验探究，认识浮力
师：氢气球、乒乓球浮在空气和水中，说明受到浮力。与乒乓球相连的铝块，它在水中是下沉的，在水中下沉的物体是否受到水的浮力呢？请结合你的经验做出猜想。
（三个学生谈了想法：一个说不受浮力，两个说受浮力，理由是游泳时感受到浮力。于是，教师请学生体验：把铝块挂在弹簧测力计下，用手向上托一下，弹簧测力计示数减少）
师：你能否通过实验来探究铝块是否受到浮力？
生：可以把铝块浸入水中，如果弹簧测力计的示数减小，则表明铝块受到浮力。
（学生通过实验，发现铝块受到浮力）
师：能否测出铝块所受的浮力大小呢？
（教师先引导学生做出受力分析图，如图3，共同分析得出结论：1.铝块未浸入水中前，弹簧测力计示数F=G；2.铝块浸入水中后，受到了水的浮力，根据力的平衡知识，浮力大小等于F浮=GF。学生测量并交流测量结果）
图3 受力分析图
师：至此，我们对浮力有了一个初步的认识，归纳我们的研究所得，可以获得如下结论（PPT出示）：1.浸在（浸没或部分浸入）液体或气体里的物体，会受到液体或气体的浮力；2.浮力的方向竖直向上；3.浮力的大小可以用弹簧测力计测量：F浮=G-F。
活动3：探究影响浮力大小的因素
师：我们已经知道浸在液体中的物体受到浮力作用，浮力大小可能同哪些因素有关呢？请根据你的生活经验提出猜想。
生1：与液体密度有关，人在死海里会漂起来。
生2：我游泳时向水中行走，越深感觉越漂，浮力应该与深度有关。
（教师见没有其他猜想，安排学生进行体验。教师出示一只篮球和一只乒乓球，请学生把两只球向水中压，说出感觉并提出新的猜想）
生3：与物体体积大小有关。
师：同学们的猜想都有一定的道理，但是有一点不足，我们的眼光似乎只是聚焦在物体上，水中的物体所受的浮力是水产生的，我们能否从“水”的角度做一些猜想呢？在大家的桌上有一只乒乓球，请在烧杯中倒上水，向水中压乒乓球。感觉一下用力，同时注意观察水面的变化，比较一下乒乓球排开的水的体积，再做猜想。
（学生实验、讨论后，发表自己的看法）
生4：乒乓球所受浮力与乒乓球在水中的深度有关。
师：我补充说明一下，乒乓球在水中的深度有“浸没深度”和“浸入深度”。
（教师演示：用手向下压乒乓球。说明“浸入深度”指乒乓球浸没前逐渐浸入水中的深度，“浸没深度”指浸没后在水中的深度）
师：你认为的深度是指什么深度呢？
生4（继续回答）：好像都有关系。
师：还有其他猜想吗？
生5：我观察到乒乓球压入水里的过程中，手上感觉到的力越来越大，水面逐渐上升，乒乓球所受浮力是不是和它排开的水的体积有关？
师：总体而言，同学们的猜想都很重视证据。归纳一下猜想的结果，同学们提出了浮力大小与“液体密度、物体体积、浸入深度、浸没深度、排开水的体积”有关，仔细思考一下，我们可以发现，物体体积越大，浸没在水里时排开的液体体积也越大，物体浸入深度越大，排开的水的体积也越大。所以，我们的猜想可以合并为“浮力大小可能与液体密度、物体在液体中浸没的深度、排开液体的体积”有关。面对这样一个多因素问题，我们一般采用的探究方法是什么呢？
生（齐声）：控制变量法。
师：现在，同学们的实验台上有弹簧测力计，废旧电池，盛有水、酒精的容器各1个，请大家讨论一下具体的探究方案。
（学生讨论实验方案，教师巡回提问、交流，确定探究的具体步骤）
（教师用PPT出示探究步骤：1.如图a所示，用弹簧测力计测出圆柱体所受的重力；2.如图b所示，将圆柱体逐渐浸入水中，观察弹簧测力计的示数变化，记录其中的一次示数；3.如图c所示，记下圆柱体完全浸没入水中时弹簧测力计的示数；4.如图d所示，改变圆柱体浸没在水中的深度，观察并记录弹簧测力计的示数；5.如图e所示，将圆柱体浸没在酒精中，观察并记录弹簧测力计的示数）
图4
（学生进行实验并收集证据，教师巡回指导，个别提醒操作、读数时的注意事项）
师：下面，我请一组同学将所测数据填入表格中。（PPT出示，见图5）
师：先请这组同学依据数据归纳实验结论。
（1人回答，小组内其他几人补充，得出结论如下：1.比较1、2、3的数据可得：物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关；2.比较3、5的数据可得：物体所受浮力的大小与液体的密度有关；3.比较3、4的数据可得：物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关）
师：请其余小组根据自己所测数据对结论进行评估，赞成的请举手。
图5
（全班学生举手表示赞同。教师用PPT出示结论：实验表明，浸在液体中的物体，所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关，与浸没深度无关）
活动4：了解阿基米德原理
师：早在公元前245年左右（相当于我国的战国时期），古希腊学者阿基米德就通过实验和理论研究得出了有关浮力大小的原理，人们称之为“阿基米德原理”，时至今日，这条原理在船舶工业及生产、生活实际中仍有着广泛的应用。
（教师请学生阅读教材相关内容，相互交流，回答“阿基米德”原理和“计算公式”）（略）
（教师用PPT出示本节知识结构图，帮助学生梳理所学）（略）
课堂评价活动：
评价题1（请学生考虑“WWW”中的问题1，如图5）：
图5
在一只塑料袋中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛水的塑料袋所受的浮力大小。再将塑料袋浸入水中，观察浸入过程中弹簧测力计示数的变化。当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，观察弹簧测力计的示数，记录你看到的现象，由此你能得到什么结论？
（请两位学生上台共同探究，并做分析，教师点评，描述现象，剖析现象揭示的原理）
现象1：塑料袋在浸入水里的过程中，弹簧测力计示数逐渐减小。
结论1：塑料袋所受的浮力与排开的水的体积有关，V排水越大，则F浮越大；说明ρ液一定，V排水越大，则F浮越大，与阿基米德原理一致。
现象2：当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，弹簧测力计的示数为零。
结论2：依据F浮=G-F，弹簧测力计示数为零时，则F浮=G袋水；当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，G袋水=G排水；所以F浮=G排水。可见，该实验可以验证阿基米德原理。
评价题2：辽宁号航母的正式服役，标志着我国即将拥有一支远洋海上打击力量。以下是辽宁号航母的一些参数，请计算它满载时所受到的浮力大小（g取10N/kg）。
长宽航速排水量舰长304米，舰宽70.5米最高航速32节标准排水量5.7万吨，满载排水量6.75万吨
（请一名学生上黑板板书，教师点评，确定解答：依据阿基米德原理，F浮=G排水=m排水g=6.75× 107kg×10N/kg=6.75×108N）
师：本节课，我们只是揭开了“浮力”的面纱，浮力在实际生活中还存在着广泛的应用，在后续学习中，我们将继续探讨。本节课的作业是书本“反思与评价”中设置的题2，请利用题中所提供的器材：溢水杯、小石块、小桶、弹簧测力计、水，设计方案验证阿基米德原理。
