内容正文:
第九章 浮 力
本章概述
本章讲述的是浮力的知识,主要内容有:浮力的定义、产生条件、影响因素、阿基米德原理、物体的浮沉条件等。知识体系如下:
本章对应2022年版课标课程内容一级主题“运动和相互作用”下的二级主题“机械运动和力”和“探究类学生必做实验”的内容。其所涉及的课程内容有:
2.2.9通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
4.2.4探究浮力大小与哪些因素有关。
学生在学习本章知识以前,已经比较系统地学习了力的概念、力的作用效果、力的测量、二力平衡的知识,在日常生活中对这些概念都有所接触或使用过,并不陌生,但是很少进行系统的观察和深入的思考,但是学生根据生活现象得到的一些结论有些是片面的,甚至有些是错误的。八年级学生虽然已经具有一定的思维能力,但是思维的深度和广度还不够,思考问题往往不够全面。这章是对前面所学的压力、液体压强、二力的平衡等知识的综合应用,学习难度大。
本章主要围绕“浮力”展开,浮力是常见的力,比如公园里湖面上的游船,就是利用浮力的事例,但是学生往往不会注意到这个力的存在。我们要通过手按空矿泉水瓶等漂浮物体入水的小实验,让学生感知到浮力的存在,接着要通过利用称重法测量金属块等沉入水中的物体所受的浮力入手,让学生感知到下沉的物体和漂浮的物体一样,都会受到浮力。在此基础上,我们就可以对浮力的方向、产生原因将进行讨论,结合实验探究,进一步引导学生探究影响浮力大小的因素、浮力的大小与排开液体所受的重力之间的关系,得出阿基米德原理。对于物体的浮沉,要引导学生从浮力与重力的关系以及物质的密度与液体的密度之间的关系这两个方面来认识。其中的漂浮和悬浮,要从浮力与重力、物质密度与液体密度、物体体积与排开液体的体积关系等三个方面进行辨析。
总之,本章的教学我们应从事例、现象入手,以实验探究为突破口,以浮沉条件的应用为落脚点,通过现象解释、自主探究、浮力相关计算等方式,多渠道夯实学生的知识基础。
9.1 浮 力
物理观念:知道浮力以及浮力的方向;知道浮力产生的原因;通过实验探究知道浮力的大小与哪些因素有关;会用称重法测量浮力。
科学思维:通过观察和实验,感受浮力的存在;经历推理过程,了解浮力产生的原因。
科学探究:通过实验探究影响浮力大小的因素;会使用弹簧测力计测量浮力;经历通过实验收集证据,形成合理的解释,系统地培养学生的科学探究能力。
科学态度与责任:认识浮力,体会物理概念之间的联系,建立科学的世界观;根据实验现象提出猜想、表达观点,培养学生科学论证的科学思维。
教学重点:探究浮力大小与哪些因素有关,“称重法”测浮力。
教学难点:运用实验和分析的方法得出浮力产生的原因。
教师演示:金属块、烧杯、弹簧测力计、清水、浓盐水等。
学生实验:金属块、烧杯、弹簧测力计、细线、乒乓球、剪掉底的矿泉水瓶、水槽、空矿泉水瓶、清水、浓盐水等。
教学环节
设计意图
一、创设情境 导入新课
故事导入:死海位于以色列、约旦和巴勒斯坦交界处,是世界上最深的咸水湖,湖水盐度达300 g/L,为一般海水的8.6倍,死海的盐分高达30%。传说2 000年前,罗马帝国的远征军来到了死海附近,击溃了这里的土著人,并抓获了一群俘虏,统帅命令士兵把俘虏们投进死海。奇怪的是,这些俘虏竟然没有沉下去,而是个个都漂浮在水面之上,统帅以为这是神灵在保佑他们,就把俘虏释放了。这是神灵的力量吗?你能科学的解释死海不死的现象吗?
当你了解了浮力,也就有了答案!
通过有趣的故事,展示浮力的存在,引起学生的学习兴趣
二、新课讲解 探究新知
探究点一 浮力
1.学生阅读课本P99内容并观察图911。
问题:为什么用救生圈的儿童能在水中不下沉;为什么用钢铁制成的万吨巨轮能浮在海面上;为什么热气球能腾空而起?
学生:因为它们都受到了浮力的作用。
教师过渡:在液体或气体中漂浮或上浮的物体受到浮力,那么下沉的物体受到浮力吗?我们通过小实验来探究一下。
2.学生分组完成“活动1 比较金属块在空气和水中称量时弹簧测力计的示数”,教师巡视,解决学生实验时遇到的问题。实验完成后小组内讨论总结实验现象、得出实验结论,小组代表分享实验结果和实验结论,其他小组补充、纠错。
实验现象:金属块浸入水中时,弹簧测力计的示数减小了。
实验结论:在液体中下沉的物体,也受到了浮力的作用。
总结:(1)浸在液体中的物体会受到液体竖直向上的托力,这个托力就叫做浮力。
(2)浮力的大小等于弹簧测力计两次示数的 差值 。
教师点拨:浮力的施力物体是液体(或气体),浮力的方向是竖直向上的。
利用形象直观的图片,引导学生感知浮力的存在
通过实验探究,熟悉测量浮力的方法——称重法
课堂练习:
[例]如图,热气球在空中沿虚线方向飞行,它所受浮力的方向是(B)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
探究点二 浮力产生的原因
1.学生分组完成以下实验,认真观察、小组讨论并回答问题。
实验:一个乒乓球,放在用剪掉底的矿泉水瓶中,瓶口朝下,不盖瓶盖,往瓶内倒水,观察现象;然后盖紧瓶盖,观察现象。
问题:你看到了什么现象?为什么会出现这样的现象?
学生:不盖瓶盖时,乒乓球静止不动,这是因为乒乓球只受到水给它向下的压力。盖上瓶盖时,乒乓球向上运动,这是由于乒乓球下面积满了水,乒乓球既受到水对它向下的压力,又受到水对它向上的压力,并且向上的压力大于向下的压力。
2.学生阅读课本P100~101“活动2 讨论浮力产生的原因”,进一步了解浮力产生的原因。
归纳总结:浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的,F浮=F下-F上。
探究点三 决定浮力大小的因素
学生实验:在水槽中装多半槽水,用手将空矿泉水瓶慢慢压入水中,在矿泉水瓶浸没前,体会矿泉水瓶所受浮力及其变化。
教师:浮力的大小可能与哪些因素有关?请同学们根据刚才的实验和生活中的经验提出猜想?并说出猜想的依据。
学生1:可能与物体浸入液体的体积有关,因为随着瓶子浸入水中的体积逐渐增大,手用的力越大,说明浮力更大。
学生2:可能与物体浸入液体的深度有关,因为瓶子往下压,深度增加,更费力。
学生3:可能与液体的密度有关,因为人可以漂浮在死海里看书,在河水中却不能。
教师:实验中运用的科学研究方法是什么?
学生:控制变量法。
利用练习题,认识浮力的方向
通过实验和自主学习,加深对浮力产生原因的理解
结合实验和认知猜想,训练学生有理有据的猜想,有依据的推理问题的能力
教师:如何探究浮力大小与物体浸入液体的深度是否有关。
学生:控制液体的密度相同,所以液体都是水,控制物体浸在液体中的体积相同,让物体都是浸没状态。
小组讨论,设计实验方案。
学生分小组进行实验,实验过程中分工明确,记录数据同时也要注意实验过程中出现的问题。
分组实验完成后,组织各小组派代表在全班汇报本组的实验操作、分析数据的过程,以及得到的实验结论。教师在合理性和规范性上给予指导,对小组合作探究的过程给出评价。最后师生一起归纳、总结,得出结论。
结论:浸在液体中的物体受到浮力的大小,与物体浸入液体的体积有关,与液体的密度也有关;浸没在同种液体中的物体所受浮力则与物体在液体中所处的深度无关。
培养学生设计实验和分析概括的能力
三、归纳概括 课堂小结
学生讨论发言,梳理本节知识要点(“课堂小结”内容见PPT课件)。
培养学生归纳总结的意识和能力
【板书设计】
9.1 浮 力
【当堂评价】 见PPT课件
【作业设计】 见《导与练》夹册《课后分层作业》
【教学反思】 本课的教学设计,从我们生活中所熟悉的场景引入,密切联系生活实际,教学中从学生身边的例子入手,进行演示实验和学生实验,学生体验了科学探究的全过程,又让学生学习了科学探究的方法,还加深了对浮力概念的理解。新的课程改革对物理教育提出了新的理念,将“培养学生的核心素养”作为物理教学的根本目的,将“从生活走向物理,从物理走向社会”“注重科学探究,提倡学习方式的多样化”作为课程的基本理念。因此,在课堂教学中要落实物理教育的基本目的,突出新的课程理念。
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