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探究浮力的大小

时间:2012-02-02 13:55来源:本站 作者:吴小星 点击:
山西省长治八中 吴小星
 
【设计理念】
1.从生活中浮力现象走向物理,从物理走向社会,将所学知识用于生产生活中,去解决实际问题,做到学以致用;
2.在研究问题过程中,引导学生注重科学方法探究,提倡多种学习方式,使学生成为知识“发现者”、“创立者”,充分激发学生的创造性思维;
3.充分发挥学生的主体地位,让学生通过自己设计、思考、讨论、实验等方式参与到教学过程中,真正成为课堂的主人。 
 
【教材分析】
一、教学目标
知识与能力
(1)知道阿基米德原理;会用阿基米德原理进行有关的简单计算;从日常生活中现象入手,培养观察分析能力、语言表达能力、科学探究能力。
过程与方法
(2)经历探究阿基米德原理的实验过程,进一步练习使用弹簧测力计测浮力;
情感、态度、价值观
(3)通过阿基米德原理的探究活动,体会科学探究的乐趣,培养善于观察思考、实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神;通过阿基米德原理解决实际问题,认识到物理与生活的密切联系。
 
二、教学重点、难点
阿基米德原理及其探究过程。
 
三、教学方法
1.边观察、边实验、边讨论的启发式教学。
2.探究式教学。
 
四、教具和媒体
大玻璃缸、饮料瓶、水桶、水、弹簧测力计、溢水杯、圆柱体、小水杯、多媒体教学设备等
 
【教学过程】
(一)设置情景,提出猜想,引入新课
师:(创设真实的情境,激发学生的兴趣,调动学生的积极性。让学生到讲台上做实验)在大玻璃缸中装满水,把大饮料瓶向下慢慢压入大玻璃缸中,体会有什么感觉。(感知是人们认识客观世界的开端,是一切知识的来源。使学生由被动接受变为亲身感受,在学习中有一个体验、感悟、建构知识的形成过程。引导学生观察实验现象──溢出水的多少,培养学生观察、分析能力) 
生:(实验者面向全体同学谈体会)在把饮料瓶下按的过程中,感到越来越费力,这说明饮料瓶受到的浮力越来越大。同时观察到水从大玻璃缸中溢出,溢出的水越来越多,也就是饮料瓶排开的水越来越多,排开的水越来越重. (给学生点评鼓励)
学生讨论交流,大胆猜想,并由此提出一个值得探究的问题:饮料瓶所受的浮力越来越大时,排开的水也越来越多,越来越重,浮力大小和排开的液体的重力是否存在定量的关系呢?
师:我们需要设计实验进行探究,(出示课题)探究浮力的大小。
 
(二)制定计划与设计实验
师: 我们需要测出物体受到的浮力和排开液体的重力,然后进行对比。讨论怎样测量浮力的大小?
生:(讨论、交流实验方案后发言)比较物体在空气和水中时弹簧测力计的示数,浮力的大小等于弹簧测力计两次示数的差值
师:(多媒体展示上节课的实验图片,通过提问,学生分析、回忆)
放入水中要下沉的金属块受不受浮力呢?
生:受
师:(展示图片)
生:读出图中弹簧测力计的示数。分析此时物体受到两个力:重力、弹簧测力计对它的拉力,物体处于静止状态,二力平衡,大小相等。所以,弹簧测力计的示数,也就是拉力的大小,等于重力的大小。
师:(展示图片)当给物体一个向上的托力或者说支持力,大家看到弹簧测力计的示数有什么变化?
生:变小
师:(展示图片,把物体浸在水中)
生:看到弹簧测力计的示数变小,这是因为水对物体产生竖直向上的浮力。读出弹簧测力计的示数,弹簧测力计的示数减少了多少,物体受到的浮力就是多大。因为现在物体受到三个力:重力、弹簧测力计对它的拉力、水对它的浮力。物体处于静止状态,受到平衡力。所以竖直向下的重力等于竖直向上的浮力与拉力的和,浮力等于重力减去拉力,也就是实验时,两次弹簧测力计的示数之差。
师:(评价、鼓励学生,展示物体受力图片和一种测量浮力的方法:称重法,板书F浮=G-F)我们除了用到弹簧测力计之外,还应有液体,受到浮力的物体(展示一个圆柱体)。设计这个实验,除了知道怎样测量浮力大小之外,还有一个重要的问题:怎样测量排开液体的重?
生:小组讨论后发言(培养学生设计实验的能力和语言表达能力)
生:用溢水杯,物体浸入水中,排开的水从溢水杯中流出,同时用空杯接溢出的水,用弹簧测力计测出溢出的水重 
师:最后用弹簧测力计测出的是水和水杯的总重。
生:还应测出空杯的重。
师:什么时候测空杯重好?最后把接的水倒出后再测,还是在水溢出前,接水前先测空杯重力?
生:先测,因为如果倒出水后再测空杯重,会有水粘在杯壁,使空杯的测量值不准确。
师:(引导学生设计实验表格,培养发散思维设计实验表格。)
 
(三)进行实验与收集证据
师:开始实验,往溢水杯中倒入水(水还不能溢出),溢水杯中盛放这些水行吗?
生:不行,应该再倒入水,直到水刚好不能溢出。
师:接下来该做什么?
生:分别测空杯和圆柱体的重,学生测量后,记录实验数据
师:(给学生点评鼓励)及时指出学生在使用弹簧测力计时需要注意的问题,比如:使用前要观察指针是否对准零刻度线,如果没有对准,应该校零等等。
师:接下来需要两位同学配合
学生进行试验,一位同学测出物体浸入水中时,弹簧测力计对物体拉力的大小,另一位用水杯接溢出的水。(将课堂还给学生,体现学生主体地位。)
师:及时指出学生在试验中需要注意的和出现的问题。比如:
①学生没有把物体浸没水中,而是只有一部分浸入水中,这样由于手的抖动,会使排开液体的多少发生改变。
②学生把物体浸没在水中,但是物体与杯底接触了。让学生分析后得知,这样不行,因为这样杯底会对物体产生向上的支持力。浸没水中测出拉力后,可以把物体留在溢水杯中,弹簧测力计放在桌子上,因为物体浸没水中时,排开水的体积,就等于物体自身的体积。
③要等水不再往外滴时,再停止接水。
学生记录实验数据,并根据实验数据计算浮力和排开水的重力大小。
 
(四)分析与论证
生:通过比较这两个力的大小,讨论交流,归纳结论。(数据存在误差时,要引导学生讨论分析产生误差的可能原因,比如:弹簧测力计的精确度不是绝对精确等等,培养学生分析判断的能力和实事求是的科学态度,使学生养成对实验进行评估的良好习惯。)
学生表述结论(培养学生的语言表达能力,如果表述不全面或不清楚,可以让其他同学补充、完善,评价、鼓励学生)
师:(投影)阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。即F浮=G排
用展开的公式F浮=G排=m排g=ρ液V排g说明上节课实验探究得出的结论:浮力的大小与物体排开液体体积和液体的密度有关,而与浸没在液体中的深度等因素无关。当液体的密度越大,排开液体的体积越大,浮力就越大。(加深对阿基米德原理的理解)
课后同学们自选器材,设计实验验证阿基米德原理,完成实验,写出探究报告后,大家互相交流。相信同学们能设计出更多、更合理的实验。
师:钢板在水中会下沉,为什么用钢板制成的万吨巨轮能浮在水面?
生:讨论后,用阿基米德原理解释轮船能浮在水面的原因。
师:展示气球和飞艇的图片,向学生说明:物体在气体中也受浮力,阿基米德原理对于气体同样适用。空气对气球的浮力大小等于什么?
生:回答,多数学生能回答对,也有部分学生回答的是:排开的空气的体积。
师:力的单位是牛,而体积的单位是立方米,牛和立方米能相等吗?(从量纲的角度让学生理解阿基米德原理)
生:不能。根据阿基米德原理,浮力的大小应该等于被气球排开的空气的重力。
师:播放阿基米德鉴别王冠的故事视频(可以提高学生学习兴趣,并能调节课堂气氛,引导学生学习阿基米德善于观察思考的精神),让学生课后在网上查找关于阿基米德的更多故事和贡献(培养他们收集信息的能力,并在潜移默化之中培养学生的科学态度和科学精神。)
生:(投影练习,学生通过简单的计算,加深对阿基米德原理及其公式的理解,给学生点评鼓励)
 
总结深化
1、师:本节课你学到了什么?你又有什么新收获?
生:略
2.师生一起小结本节内容:探究了阿基米德原理,会用阿基米德原理进行有关的简单计算;能解释轮船能浮在水面的原因;并要学习阿基米德的科学态度和精神。
 
师:潜水艇时而浮于水面,时而潜入水底,时而又能停留在水中,其中的奥秘在哪里?课后大家思考并探究,下节课我们研究这个问题
 
板书设计:
探究浮力的大小:
阿基米德原理:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
 
课后反思
(一)、在教学中,我在以下方面收到了较好的效果:
1.注重探究式的学习方法。在教学过程中我注重发挥学生的主体作用,能够充分调动学生学习的能动性,激发学生探索新知的兴趣,培养学生的观察能力、分析问题以及解决问题的能力。让学生参与探究活动,在学生进行探究活动的过程中,我起到了引导作用,并给予了学生必要的指导和帮助。
2.将情感、态度价值观的培养贯穿在教学过程中。在这一节的教学过程中,我利用教材及其他素材,对学生进行情感、态度价值观方面的培养,使学生认识到物理是“从生活走向物理,从物理走向生活”的有用物理,并尝试让学生了解阿基米德的科学态度和精神,培养了学生实事求是的科学品质。
(二)、存在的不足及建议
要增强第一个演示实验的可视度,把大玻璃缸放在高处,让多数学生能观察到明显的现象。
(责任编辑:教材服务中心)
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