教學案例 《探究-影響浮力大小的因素》

《探究——影響浮力大小的因素》會澤縣第二中學校鄧惠瓊1、教材及學情分析：

本節(jié)是在學過力、二力合成、二力平衡、密度和液體內(nèi)部壓強的基礎上研究浮力，知識的綜合性高、能力要求高。內(nèi)容包括浮力的概念、浮力產(chǎn)生的原因、影響浮力大小的因素（阿基米德原理）三個知識點。

教材突出新課標的科學探究的新理念。從學生的認知特點和培養(yǎng)學生能力的高度出發(fā)，將上述三個知識點都設計為由實驗探究得出結(jié)論，讓學生體驗探究的過程，培養(yǎng)學生的觀察能力、操作能力、設計實驗能力、運用科學研究方法（控制變量法等）等各種探究能力，進一步培養(yǎng)學生對物理的興趣。

浮力問題本來是學生較熟悉的、感興趣的知識，但學生從日常生活中積累了一些片面的或錯誤的觀念。針對這一問題，教材利用學生已有的生活經(jīng)驗發(fā)展學生的認識，并意圖在克服學生思維障礙的過程中發(fā)展學生的思維能力。對學生們都熟悉的“漂浮物體和上浮物體都受浮力”，教材不再討論，而是直接用實驗研究“浸沒在水中的物體受不受浮力”，從而糾正學生認為“浸沒在水中的物體不受浮力”的錯誤觀念，簡潔而鮮明。對于“影響浮力大小的因素”，學生可能錯誤地認為“物體浸沒得越深，受的浮力越大”，教材在作業(yè)的第3題建議學生設計實驗來探究，既培養(yǎng)了學生設計實驗的能力，也讓學生通過實驗糾正了錯誤的觀念，同時也培養(yǎng)了學生實事求是的科學態(tài)度。與過去的教學大綱相比，新教材在突出科學探究的新理念的同時，力求提高學生學習的興趣，密切聯(lián)系社會生活實際，還體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

2、教學目標及要求

根據(jù)全面提高學生素質(zhì)的總體目標與《物理課程標準》的要求和本節(jié)教材內(nèi)容以及學生已有的認識基礎，我確定本節(jié)的學習目標如下：

（1）知識與技能：

①通過實驗探究，認識浮力，知道浸在液體中的物體受到向上托的力叫做浮力，知道浮力的方向是豎直向上。

②通過實驗探究，知道浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體有向上和向下的壓力差。

③通過實驗探究，知道浮力的大小與哪些因素有關，知道阿基米德原理。

④會求出浮力的大小。

（2）過程與方法：

①通過實驗探究認識浮力的過程，引導學生學習用類比的方法認識浮力的方向和大小，培養(yǎng)學生的觀察能力和分析概括能力。

②通過實驗探究浮力產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學生的觀察能力和運用知識分析歸納的能力。

③通過學生實驗探究浮力的大小與哪些因素有關，培養(yǎng)學生的猜想假設、實驗設計等科學探究能力，培養(yǎng)學生有步驟進行實驗的條理性。

（3）情感態(tài)度與價值觀：

①通過實驗探究，培養(yǎng)學生尊重科學、實事求是的科學態(tài)度。

②通過實驗探究過程的合作與交流，培養(yǎng)學生的交流意識、合作精神與能力。

3、難點和重點

根據(jù)新的課程標準以及教材內(nèi)容和學生的實際情況確定本節(jié)的重、難點：

（1）重點：浮力概念；阿基米德原理。

（2）難點：浮力產(chǎn)生的原因。

4、教學準備：

皮球、銅柱、彈簧秤、溢水杯、橡皮泥、石塊、飲料桶、水杯、水、酒精、浮力產(chǎn)生原因演示儀

自制多媒體教學課間【教學過程】

一、設置情景，引入新課

師：展示圖片，這些圖片是我們?nèi)粘Ｉ钪械默F(xiàn)象，請問這些物體為什么能浮在水面上？

生：受到浮力的作用。

二、進行新課

1、認識浮力。

師：今天我們就來學習浮力。那么什么叫浮力呢？請大家仔細觀察，彈簧測力計下掛一重物，此時彈簧測力計對物體的拉力是多少？

生：(讀數(shù))

師：用手將物體輕輕托起，此時彈簧測力計對物體的拉力又是多少？

生：(讀數(shù))

師：對于同一物體來說，為什么用手將物體托起時彈簧測力計的示數(shù)要比在空氣中時的示數(shù)要小？

生：物體受到手向上托的力。

師：手對物體向上托的力是多少？

生：F托=G-F

師：如果我將物體浸在液體中，此時彈簧測力計的示數(shù)又是多少？

生：（讀數(shù)）

師：與物體在空氣中時相比，此時彈簧測力計的示數(shù)又有什么變化？

生：減小

師：剛才物體因受到手對它向上托的力，彈簧測力計的示數(shù)就減小了，那么，這一次又是怎么回事呢？

生：因為浸在液體中的物體受到液體對它向上的托力。

師：物理學中，我們把這個力就叫做浮力。我給浮力這樣下定義：一切浸在液體中的物體都受到液體對它向上托的力，這個力就叫做浮力。你們同意嗎？

生：同意。

師：那么浮力的方向向哪？你的依據(jù)是什么？

生：（分小組討論交流，從不同角度闡述理由。）

師：（板書浮力方向：豎直向上）通過剛才的實驗，同學們思考一下，你能否歸納出計算浮力大小的方法？

生：（思考后，將結(jié)論寫在紙上。）

師：（投影多名學生寫的結(jié)論，評價、鼓勵學生）（板書：F浮=G-F）

2、浮力產(chǎn)生的原因。

師：我們知道浸在液體中的物體會受到浮力的作用，那么浮力是怎樣產(chǎn)生的呢？現(xiàn)在有一正方體木塊浸沒在液體中，請同學們思考一下，木塊的6個表面所受到的壓力情況怎樣？

生：仔細觀察，思考?；卮穑涸谙嗤疃忍?，即前后左右四個表面受到的壓力大小相等，方向相反；在不同深度處，深度越深，物體表面所受到的壓力也就越大。

師：那么在前后左右四個表面所受到的壓力的合力怎樣？

生：合力為零

師：木塊的上下兩個表面所受到的壓力的合力又怎樣呢？

生：合力不為零，且豎直向上。

師：哪位同學能告訴我木塊所受到的浮力產(chǎn)生的原因？

生：（板書：浮力產(chǎn)生的原因：浮力就是液體對物體向上和向下的壓力差。）

3、影響浮力大小的因素。

師：我們雖然能計算出浮力的大小，但是浮力的大小究竟與哪些因素有關呢？現(xiàn)在請一位同學來給大家演示一個實驗，將飲料瓶慢慢向下壓入水桶中的過程中，體會一下手所受到的壓力大小變化情況，其他同學仔細觀察物體浸入液體中的體積變化情況。

生：（演示實驗）

師：你有何感受？

生：慢慢向下壓的過程中，會感覺到手所受到的壓力越來越大。

師：為什么你的手受到的壓力會越來越大？

生：因為飲料瓶在往下壓的過程中，所受到的浮力也就越來越大。

師：你們又觀察到了什么現(xiàn)象？

生：飲料瓶浸入液體中的體積逐漸變大。

師：根據(jù)剛才你們所觀察到的實驗現(xiàn)象，可知飲料瓶浸入液體中的體積越大，手所受到的壓力也就越大。你們同意這個觀點嗎？

生：同意。

師：請你根據(jù)剛才的實驗，猜想一下，浮力的大小可能與哪些因素有關？

生：（實驗者面向全體同學談體會，學生觀察實驗現(xiàn)象，分組討論、猜想、回答。）浮力的大小與物體浸入液體中的體積有關。

師：如果我這里面裝的不是水，而是水銀，你又有什么感受？

生：手所受到的壓力會更大。

師：手所受到的壓力會更大，也就是說浸在水銀中的物體所受到的浮力怎樣？

生：浸在液體中的物體所受到的浮力會更大。

師：那么根據(jù)剛才的實驗，猜想一下，浮力的大小可能與哪些因素有關？

生：浮力的大小與液體的密度有關。

師：如何驗證我們的猜想是否正確？

生：通過實驗來驗證。（實驗是檢驗猜想是否正確的標準）

師：剛才同學們猜想出物體所受到的浮力可能與液體的密度和浸入液體部分的物體體積有關，在實驗中我們應該采用什么方法？

生：控制變量法。

師：如果我要研究浸在液體中的物體所受到的浮力的大小與液體的密度有關，應該怎樣做？

生：將同一物體完全浸在不同的液體中，通過讀取彈簧測力計的示數(shù)，再通過F浮=G-F計算出浮力的大小進行比較，就可以知道浸在液體中的物體所受到的浮力的大小與液體的密度的關系。師：同學們請看我們的桌上的物品，容器中裝的是鹽水，玻璃瓶中裝的是酒精，下面請同學們根據(jù)剛才的提示。采用表格形式設計出你的實驗方案。

生：學生討論，找到實驗方案。

師：咱們一起來交流你的實驗方案，看其他同學的想法是否跟你一樣，有沒有你想不到的，或是有沒有更好的想法是你想不到的。

生：交流。（在交流過程中，引導學生采用控制變量法來設計實驗）

師：下面根據(jù)你的想法，或者用你認為好的想法去做實驗，驗證我們的猜想。

生：進行實驗。

師：巡視，指導：如何使用控制變量法。

師：你的實驗能得出結(jié)論嗎？

生：能。

師：大家交流一下你得出的結(jié)論，看別的同學是否跟你的結(jié)論一致。

生：討論，回答。

結(jié)論：浸入液體中的物體所受到的浮力與液體的密度和浸入液體部分的物體體積有關。

三、歸納小結(jié)

師：請同學們，回顧一下，我們都有哪些收獲？

生：回顧，討論

師：哪位同學說說看，請大家交流交流

生：……

四、習題（課本習題）

【板書設計】

【課后反思】

第一、用彈簧秤和細線系著體積相同的規(guī)則的鐵塊，不規(guī)則的石塊，干木塊等，浸入水中后彈簧秤的示數(shù)減??；在水中游泳時感覺水有向上的托力等感性認識出發(fā)，逐個進行分析，使學生初步認識到浸在水中物體要受到水對它的浮力，從而糾正“輕的物體在液體中總是上浮的，所以受到浮力的作用；重的物體在液體中總是下沉的，因此不受浮力作用”的錯誤觀點．

第二、通過演示規(guī)則鐵塊和不規(guī)則的石塊隨著浸入水中體積的增大，彈簧秤的增數(shù)減小──使學生初步認識到物體受到的浮力與其排開液體的體積有關；當物體完全浸入水中后，深度增加時彈簧秤示數(shù)不變──說明“浸沒在液體中的物體在任何深度的浮力都相等”這一本質(zhì)聯(lián)系，從而摒棄那種“浮力的大小與物體浸沒在水中的深度成正比”的錯誤認識．

第三、通過觀察鐵塊和石塊浸入水中后彈簧秤示數(shù)減小相同這一現(xiàn)象，使學生初步認識：“體積相同的物體浸沒在水中受到水的浮力相同”這一本質(zhì)聯(lián)系，摒棄那種“浸沒入水中的物體受到的浮力與物體質(zhì)量、密度、形狀等有關”的錯誤認識．

第四、通過觀察木塊浸入水中的體積增大到一定程度彈簧秤的示數(shù)為零的現(xiàn)象，使學生了解：漂浮在水面的物體受到的浮力等于它的重力．

第五、在以上觀察和實驗的基礎上，通過對教材P144“一個邊長為L的正方體，浸沒在密度為ρ的液體中，上表面在液體下面h1米處，如圖正方體上表面和下表面受到液體的壓力是多大？方向怎樣？”再加上“上下表面的壓力差是多少？”的計算分析，初步認識浮力等于“液體作用在物體上下表面壓力差，浮力的方向豎直向上”這一本質(zhì)聯(lián)系，從而摒棄那種只有物質(zhì)在液體中上浮時才有浮力的錯誤認識。

第六、通過演示阿基米德原理實驗和上述計算所得到的浮力：F浮=水對物體上下表面的壓力差=pg(h1+L)?L2－pgh1L2=pgL3=pgV=pgV排=物體排開的液體的重力(V排=V)．從實驗和推導兩方面進一步認識了“浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力”這一本質(zhì)聯(lián)系，摒棄了那種浮力的大小等于物體排開的液體體積的模糊認識．

由于氣體具有同液體相同的性質(zhì)，而氣體的密度很小，氣體對于體積不大的物體作用的浮力，通常小到難以覺察的程度，但熱氣球能載幾噸重的物體上天，說明氣體對浸沒在它里面的物體也能產(chǎn)生浮力，阿基米德原理同樣適用于氣體．

把上述由個別現(xiàn)象所得出的知識加以綜合并進行抽象和概括就能得到“浮力”的概念和“阿基米德原理”．在物理教學中，對感性材料進行科學抽象時，必須有意識地突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，這是使學生形成概念、掌握規(guī)律的關鍵?！短骄俊绊懜×Υ笮〉囊蛩亍穼W案設計：

一、

預習課文，回答下列問題：

1、

你能說出曹沖稱象的故事嗎？他是用什么方法稱出大象的體重的？從這個故事你能說出那些和物理有關的知識？2、

什么叫浮力？

（1）一切浸在液體中的物體，都受到液體對它

的力，叫做浮力。

（2）思考：你是如何理解“一切”二字：

你是如何理解“浸在”二字：

你認為浮力的方向是：

你認為浮力的施力物是：

請你猜想氣體中的物體是否也受到氣體施加的浮力？舉例說明。3、

設計測量浮力的方案：

（1）目標：驗證物體全部侵入和部分侵入水中的時是否都要受到浮力的作用。

驗證浮力的方向。

知道測量浮力大小的方法。

（2）器材：金屬塊、彈簧測力計、燒杯、水、

我還需要的器材有：（3）我設計的方案：（文字描述或畫圖均可）（4）思考：彈簧測力計在空氣中和水中分別測量物體對其的拉力，是否相同？怎樣變化的？這個變化說明了什么？（5）請對浸入液體中的物體進行受力分析：（6）我的結(jié)論：4、

浮力產(chǎn)生的原因：

（1）

知識回顧：

○1在液體內(nèi)部各個方向都有壓強，液體內(nèi)部的壓強隨液體深度的增加而

。

○2液體的壓力F=

。

（2）

猜想：

你認為完全浸入液體中的物體------（是否）受到浮力的作用？為什么？你認為可以怎樣證明你的猜想？

（3）

驗證：

浸入液體中的物體前后左右四個面，所在深度

，壓強大小

----，受力面積相等----，因此受到的浮力大小

----，方向

----

，作用效果相互

----

。而上下面所在深度

----，下表面受到的液體壓強

----

,上表面受到的壓強

----

，因此向上的壓力---向下的壓力，上下表面受到壓力的合力（壓力差）產(chǎn)生了浮力。思考：你認為漂浮在液體表面的物體-----（是否）受到浮力的作用？你能推導出漂浮在液面上的物體受到浮力的原因嗎？（4）

我的結(jié)論：5、

影響浮力大小的因素：

（1）實驗探究：（2）原理內(nèi)容：浸在液體（或氣體）中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于

。

（3）公式：表示

------，是被物體排開的------，

（4）使用阿基米德原理計算時，應注意以下幾點：

①物體浸入液體里，可以有兩種情況，一是全部浸入，一是部分浸入；全部浸入時，；部分浸入時，是兩回事，是被物體排開的液體的體積，而不是物體的體積。

②G排是指被物體排開的液體所受的重力，表示物體受到的浮力大小等于被排開的液體的重力

③公式：是液體的密度，而不是物體的密度；即浮力的大小只取決于液體密度和排開的液體體積的大小，與其他因素如物重、物體形狀、密度、深度及物體在液體中是否運動等因素無關。阿基米德原理不僅適用于液體，也適用于氣體。

④浮力與物體全部浸入液體后的深度無關。

二、

通過本節(jié)學習，我知道了：三、

我的困惑：四、

鞏固練習：

1、游泳時