阿基米德原理

阿基米德原理（第二課時(shí)）大連市110中學(xué)于長(zhǎng)溪教材簡(jiǎn)析本課時(shí)教材安排兩個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，一是探究浮力大小與哪些因素有關(guān)（這一定性探究是讓學(xué)生知道影響浮力大小的兩個(gè)因素：液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積）；二是探究浮力的大小（這一定量探究是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)浮力的大小與兩個(gè)因素存在什么樣的關(guān)系，即理解阿基米德原理）。教材的最后以“信息窗”的形式對(duì)古希臘的科學(xué)家阿基米德作了簡(jiǎn)單的介紹，一方面培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、探求真理的愿望，另一方面滲透了辯證法的教育。學(xué)情分析在本節(jié)內(nèi)容第一課時(shí)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道了浮力的基本概念和生活中常見(jiàn)的一些浮力現(xiàn)象，并學(xué)會(huì)了用“稱(chēng)重法”來(lái)測(cè)算浮力的大小；同時(shí)，在上學(xué)期的學(xué)習(xí)中，學(xué)生知道了力與運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生已初步掌握了用“控制變量法”來(lái)研究?jī)蓚€(gè)以上物理量之間的關(guān)系，所有這些都為本節(jié)課的科學(xué)探究奠定了基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.知道影響浮力大小的兩個(gè)因素。2.理解阿基米德原理。3.會(huì)用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、選擇器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論并根據(jù)此結(jié)論歸納推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)定律。4.能應(yīng)用阿基米德原理解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。過(guò)程與方法經(jīng)歷提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行探究、得出結(jié)論、總結(jié)規(guī)律并實(shí)踐應(yīng)用的認(rèn)知過(guò)程，有效實(shí)施自主、合作、探究式的學(xué)習(xí)。情感態(tài)度價(jià)值觀通過(guò)對(duì)古希臘科學(xué)家阿基米德的介紹，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，探求真理的愿望，同時(shí)滲透偶然性與必然性的科學(xué)辨證關(guān)系。重難點(diǎn)重點(diǎn)對(duì)阿基米德原理的理解難點(diǎn)1.應(yīng)用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。2.通過(guò)科學(xué)探究歸納推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)定律。教學(xué)方法以“探索——發(fā)現(xiàn)”為主的綜合啟發(fā)式器材準(zhǔn)備1.分組用：圓柱體組（銅、鐵、鋁各一個(gè)）、彈簧測(cè)力計(jì)、溢水杯、燒杯（大、小各一個(gè)）、帶蓋的小瓶、石塊、細(xì)線、水、煤油、小石子等。2.演示用：雞蛋、柱形玻璃筒、鹽水、鹽、水、溢水杯、小燒杯、演示測(cè)力計(jì)、圓柱體、細(xì)線、多媒體課件、展示臺(tái)等。教學(xué)過(guò)程教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、導(dǎo)入新課1、創(chuàng)設(shè)情境投影：蔚藍(lán)的天空，湛藍(lán)的海水，雄偉的萬(wàn)噸巨輪。2、提出問(wèn)題這艘滿(mǎn)載貨物的輪船受到海水的浮力有多大呢？很顯然，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)無(wú)法用前面學(xué)過(guò)的“稱(chēng)重法”來(lái)解決。3、點(diǎn)撥啟發(fā)為了解決輪船在海中航行時(shí)所受浮力大小的問(wèn)題，我們必須先研究浮力大小與哪些因素有關(guān)？刺激學(xué)生的感官，引起興奮，學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)生思考、議論，但無(wú)人回答。（面對(duì)這個(gè)龐然大物，彈簧測(cè)力計(jì)已經(jīng)無(wú)能為力，問(wèn)題的提出在學(xué)生心中引發(fā)了認(rèn)知的沖突，激起了求知的“浪花”）二、合作探究探究一：浮力大小與哪些因素有關(guān)？演示：加鹽雞蛋上浮實(shí)驗(yàn)設(shè)疑：雞蛋在鹽水中由原來(lái)的靜止到向上運(yùn)動(dòng)，受到的浮力是怎樣變化的？這種變化的原因是什么？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？啟發(fā)猜想：浮力大小除了與液體的密度有關(guān)以外，還與哪些因素有關(guān)呢？大家可以根據(jù)自己的所見(jiàn)所聞、生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行小組討論并提出猜想。師生歸納：（1）浮力的大小與液體的密度有關(guān)；（2）浮力大小可能與物體的輕重有關(guān)；（3）浮力的大小可能與物體浸入液體的深度有關(guān)；（4）浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關(guān)?！O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)l(fā)：浮力大小除了與液體的密度有關(guān)以外，還可能與物體的輕重、物體浸入液體的深度、物體浸入液體的體積（說(shuō)明：V浸＝V排）等有關(guān)，那么我們?cè)鯓觼?lái)驗(yàn)證這些猜想呢？再啟發(fā)：浮力大小可能和上述因素可能都有關(guān)系，當(dāng)我們研究浮力大小和其中某個(gè)因素是否有關(guān)時(shí)，必須控制其它因素，使其保持不變，以排除其它因素的影響。回憶一下我們?cè)谏蠈W(xué)期哪些地方用了這種做法？這種研究方法叫什么？那么，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究浮力與物體的輕重是否有關(guān)呢？說(shuō)說(shuō)你的做法。仿照這樣的做法進(jìn)行其他因素探究讓學(xué)生評(píng)估學(xué)生甲的設(shè)計(jì)，并以此為范例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)制定表格、選擇器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師巡視指導(dǎo)。大家的實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？讓學(xué)生匯報(bào)并填寫(xiě)教材P126方框里的空。學(xué)生觀察、思考、回答：根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知，雞蛋受到的浮力在增大，原因是鹽水的密度在增大，這一現(xiàn)象說(shuō)明浮力與液體的密度有關(guān)。學(xué)生們開(kāi)始討論，課堂氣氛活躍起來(lái)，很快有人開(kāi)始舉手回答：生甲：浮力大小和物體的輕重有關(guān)。輪船比木塊在水中受到的浮力大，是由于輪船很重的原因。生乙：浮力的大小與物體浸入液體的深度有關(guān)。夏天當(dāng)我在游泳池中從淺水區(qū)到深水區(qū)時(shí)，由于浮力變大，感覺(jué)漸漸地飄了起來(lái)。生丙：我認(rèn)為從淺水區(qū)到深水區(qū)浮力變大，是由于人體浸入水中的體積變大的緣故，所以浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關(guān)?！瓕W(xué)生回答：用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。生?。罕热缪芯苛Φ淖饔眯Чc力的三要素（力的大小、方向、作用點(diǎn)）的關(guān)系，研究滑動(dòng)摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度的關(guān)系等等。這種方法叫“控制變量法”。生戊：要保持液體的密度、物體浸入液體的深度、排開(kāi)液體的體積等不變，改變物體自身的重，看看浮力是否變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)桌上的器材，我第一次在小瓶中裝少量石子，第二次裝較多的石子，兩次都浸沒(méi)在水中同一位置，用“稱(chēng)重法”測(cè)算出浮力的大小，列表進(jìn)行比較。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行探究、得出結(jié)論。學(xué)生匯報(bào)：物體在液體中所受的浮力大小與液體的密度、物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)，與物體的重、浸沒(méi)在液體中的深度等無(wú)關(guān)二、合作探究（續(xù)）探究二：探究浮力的大小設(shè)疑：我們已經(jīng)探究出浮力大小與液體密度、排開(kāi)液體的體積有關(guān)，那么，它們之間到底有怎樣的確切關(guān)系呢？演示啟發(fā)：介紹溢水杯及其使用。用演示測(cè)力計(jì)吊著圓柱體緩慢地向盛滿(mǎn)水的溢杯浸入直到浸沒(méi)為止，用空杯盛接從溢杯里排出的水。讓學(xué)生觀察現(xiàn)象并分析比較。引導(dǎo)得出：浮力大──排開(kāi)的水多；浮力小──排開(kāi)的水少。設(shè)疑：那么，浮力的大小和排開(kāi)水的多少有著怎樣必然的聯(lián)系呢？如何去來(lái)研究呢？好，下面大家用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究浮力的大小。要注意組內(nèi)分工協(xié)作，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在教材P126的表格中。教師巡視指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)及時(shí)予以肯定與表?yè)P(yáng)。比較測(cè)得的浮力與排開(kāi)水的重，大家發(fā)現(xiàn)了什么？把水換成其他液體，是否也有同樣的結(jié)論呢？下面大家用煤油去做一做。剛才大家得出的結(jié)論就是著名的阿基米德原理。但是通過(guò)前面的探究我們知道，物體所受的浮力與液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，那么阿基米德原理怎樣體現(xiàn)這個(gè)“有關(guān)”的呢？請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)板演，推導(dǎo)出阿基米德原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式。利用課件介紹古希臘科學(xué)家阿基米德，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)科學(xué)、探求真理的愿望，“鑒別王冠”的故事來(lái)滲透在科學(xué)研究中偶然性與必然性的科學(xué)辨證關(guān)系。由淺入深：學(xué)生思考由定性到定量的變化。觀察現(xiàn)象：圓柱體逐漸進(jìn)入水中，排開(kāi)的水漸漸增多，測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變小。分析比較：圓柱體浸入水中體積越多，排開(kāi)的水就越多，測(cè)力計(jì)的示數(shù)就越小，說(shuō)明它受到的浮力就越大。學(xué)生回答：可以稱(chēng)一稱(chēng)排開(kāi)水所受重力有多大？看它和浮力大小究竟是什么關(guān)系？學(xué)生開(kāi)始分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。結(jié)論：浮力的大小等于排開(kāi)的水重學(xué)生繼續(xù)探究，得出結(jié)論：浸在液體里的物體所受浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受的重力大小。學(xué)生板演：F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排學(xué)生觀看，接受科學(xué)熏陶三、鞏固提高投影：救生衣畫(huà)面抗洪搶險(xiǎn)中解放軍戰(zhàn)士穿的救生衣是用泡沐塑料制成的，使用時(shí)必須讓人的頭部露出水面。如果救生衣的體積為×10-2m3，則使用救生衣的解放軍戰(zhàn)士最大質(zhì)量不能超過(guò)多少kg？（設(shè)人的頭部占人總體積的1/10，ρ泡沐=×103kg/m3，ρ人=×教師巡視。展示學(xué)生解題過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生評(píng)議。學(xué)生動(dòng)腦思考，動(dòng)手計(jì)算。學(xué)生共同評(píng)議。四、課堂小結(jié)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家有哪些收獲？學(xué)生討論、交流匯報(bào)、補(bǔ)充與完善。五、作業(yè)設(shè)計(jì)P127作業(yè)2、3其中第二題是把求浮力的兩種方法：“稱(chēng)重法”和“原理法”結(jié)合在一起，加強(qiáng)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系；第三題是一個(gè)開(kāi)放性試題，意在訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散性思維。六、板書(shū)設(shè)計(jì)第四節(jié)阿基米德原理（第二課時(shí)）探究一：浮力的大小與哪些因素有關(guān)與ρ液、V排有關(guān)探究二：探究浮力的大小浮力大──排開(kāi)的水多浮力小──排開(kāi)的水少F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排七、教后反思探究式教學(xué)法又稱(chēng)“發(fā)現(xiàn)法”，是60年代初美國(guó)認(rèn)知主義心理學(xué)家布魯納（JeromeS.Bruner）在《教育過(guò)程》一書(shū)首先提出的，這種方法要求學(xué)生在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣，通過(guò)自己的探索和學(xué)習(xí)，“發(fā)現(xiàn)”事物變化的因果關(guān)系及內(nèi)在聯(lián)系，形成概念，獲得規(guī)律。在這種形式的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生不僅學(xué)到了知識(shí)，更重要的是經(jīng)歷了知識(shí)的獲得的過(guò)程，掌握了學(xué)習(xí)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。布魯納說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)包括著用自己的頭腦親自獲得知識(shí)的一切形式。”發(fā)現(xiàn)法體現(xiàn)了學(xué)為主體，教為主導(dǎo)的教學(xué)理念。本節(jié)課是以科學(xué)探究為特色的教學(xué)模式，收效明顯：1．從創(chuàng)設(shè)情境──設(shè)疑──猜想──設(shè)計(jì)——探究──點(diǎn)撥──歸納──應(yīng)用，整個(gè)教學(xué)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，即從直覺(jué)思維到抽象思維，從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生由淺入深地掌握物理概念和規(guī)律。2．通過(guò)情景設(shè)置、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、動(dòng)手探究等教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而當(dāng)學(xué)生對(duì)某事物感興趣時(shí)，就能全神貫注、