12.5 科学探究：浮力的大小 教学设计-2024-2025学年物理八年级下册教科版

《科学探究：浮力的大小》教学设计 一、教学目标 【物理观念】了解浮力的大小与哪些因素有关， 知道阿基米德原理，在通过 实验建立阿基米德原理的过程中深化对浮力的认识；有将探究浮力大小与排开液 体重力的关系实验中的探究方法及安全操作规范等运用于解决日常问题的意识， 能根据所学知识解决现实中的简单问题；能利用阿基米德原理解释生活中的现象、 解决实际问题。 【科学思维】能推导浮力的大小；知道探究浮力大小与哪些因素有关的实验 会受到各种因素的影响，在实验中能关注主要因素，忽略次要因素；能通过对实 验数据进行归纳、推理， 获得浮力遵循的规律；在实验中有判断实验数据是否合 理、有效的意识；能对实验进行反思，提出改进建议。 【科学探究】能基于观察和实验，提出浮力大小与哪些因素有关的科学探究 问题；能根据实验目的设计实验方案。会正确使用实验器材并收集数据； 能对收 集的数据进行整理、归纳、总结，形成结论并作出解释；有合作交流的团队意识， 能撰写简单的实验报告。 【科学态度与责任】基于探究浮力大小的实践活动，能初步体会物理研究是 建立在观察和实验基础上的创造性工作；能通过实验获得结论，产生成就感，有 学习物理的兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。 二、教学重难点 （一）教学重点 探究影响浮力大小的因素，推导、理解阿基米德原理。 （二） 教学难点 应用阿基米德原理进行计算。 三、教学过程 （一）新课引入 师：我国第一艘完全自主设计、自主建造、自主配套的国产航空母舰叫什么 名字？（山东舰） 师：山东舰突破了多项关键技术难题，标志着我国正式掌握了现代航母建造 技术，我国海军正式迎来国产航母时代！ 师：我们一起通过视频来领略一下山东舰的风采！（播放视频） 师：谈论舰船时，总会提到“排水量”一词。“排水量”一词意味着什么？ 设计意图：带领学生感受科技进步给社会带来的发展，激发学生的爱国情怀， 为后续学习奠定基础。 （二） 新课教学 问题一：浮力大小与什么因素有关 师：传说阿基米德在洗澡时发现一个有趣的现象，身体越往水下浸，从盆中 溢出的水越多，人感到身体越轻。通过进一步研究，他发现了浮力的规律。那么， 浮力大小到底有什么规律呢？ 活动 1 ：探究浮力大小与什么因素有关。 （1）问题与猜想 教师引导学生根据生活经验提出猜想。 猜想 1：浮力大小可能与液体密度有关； 猜想 2：浮力大小可能与物体浸在液体中的体积有关； 猜想 3：浮力大小可能与物体所处深度有关； 猜想 4 ：…… 学生在教师引导下排除部分错误的猜想。 师：由于实验中有多个影响因素，因此本实验需要用到控制变量法。 请大家继续思考以下问题： ①如何测量浮力？ ②如何改变液体密度？ ③如何改变排开液体的体积？ ④如何改变物体所处的深度？ 学生通过思考和讨论，完善本实验要用到的实验器材，并制订实验方案。 （2）制订方案 ①探究浮力大小与液体密度的关系。 重力 G/N 液体种类 弹簧测力计示数 F/N 浮力 F 浮/N ②探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系。 重力 G/N 浸入液体中的体积 弹簧测力计示数 F/N 浮力 F 浮/N ③探究浮力大小与物体所处深度的关系。 重力 G/N 浸没在液体中的位 置 弹簧测力计示数 F/N 浮力 F 浮/N （3）进行实验、收集证据 在教师引导下，学生分组进行实验，并将数据填写在表格中。教师深入学 生中间进行指导。 （4）基于证据得出结论 学生完成分组实验后，组织各小组派代表汇报本组的实验操作过程、分析 数据过程和实验结论，教师从旁引导和补充。 通过实验得到结论：浸在液体中的物体受到的浮力大小，跟物体浸在液体 中的体积和液体的密度有关；浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体 中的深度无关。 （5）交流和评估 如图所示，若将弹簧测力计换成力传感器，通过增加升降台的高度改变物 体浸在水中的体积，并利用计算机绘制出 F 浮—V 图像。 设计意图： 为接下来阿基米德原理的学习做好铺垫。 问题二：阿基米德原理 师：请同学们试着将易拉罐按入装满水的烧杯中，想一想浮力的大小与排开 的液体存在怎样的关系？ 学生将易拉罐按入装满水的烧杯中，发现按入的体积越大，感受到的浮力越 大，且排开水的体积越大。于是，提出猜想：浮力等于排开液体的重力。 活动 2 ：浮力大小与排开液体重力的关系。 师：思考 F 浮如何测量，G 排如何测量，怎样安排实验顺序最为合理。 实验后，换用体积相同的其他金属块再次进行实验。 教师强调：（1）溢水杯要装满水；（2）在用体积相同的其他金属块做实验时 要将溢水杯中的水重新加满；（3）实验过程中，还可以让物体全部浸没和部分浸 入水中，使得实验论证更充分。 最后，分析实验数据可得 F 浮=G 排 ，说明浸在液体中的物体受到的浮力大小 等于它排开液体所受到的重力。 活动 3 ：阿基米德原理。 教师介绍阿基米德原理的内容、数学表达式， 引导学生推出导出式。结合孔 明灯升空、氦气球脱手后上升等例子，让学生理解阿基米德原理不仅适用于液体， 也适用于气体。 内容：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力大小等于它排开的液体 所受的重力。 数学表达式：F 浮=G 排。 导出式：F 浮=G 排=m 排 g=ρ 液 gV 排。 由上图情境知，无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中，它所受浮力都等于其 排开水所受到的重力。 问题三：阿基米德原理的应用 活动 4 ：死海之谜。 师：如图所示，在死海中，海水的密度高达 1.18×103kg/m3。人们可以很 轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！请运用阿基米德原理进行解释。 由于死海的海水含有丰富的矿物质，导致死海海水的密度大于水的密度。 当人漂浮在死海海面上时，对人进行受力分析，人受到的浮力等于人的重力。 根据 F 浮=G 排=m 排 g=ρ 液 gV 排可知，液体密度越大，排开液体的体积越小，因此 人在死海海面上可以很轻松地仰卧。 活动 5 ：应用阿基米德原理进行计算。 （1）一个边长为 3cm 、密度为 2×103kg/m3 的立方体橡皮泥浸没在水中时 受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上，小船所受浮 力是多少？（g 取 10N/kg） 根据阿基米德原理，橡皮泥受到的浮力等于它排开水所受的重力；如果把橡 皮泥捏成小船，小船处于二力平衡状态，小船所受浮力等于橡皮泥所受的重力。 （2）我国 055 型驱逐舰首航南昌舰的排水量为 1.2×104t，表示它浮在海 面上时，排开的海水质量是 1.2×104t。想一想，此时舰船所受的浮力是多少？ 假设舰船从海洋驶入长江，吃水深度将怎样变化？ 根据阿基米德原理可得，F 浮=G 排=m 排g=1.2×107kg×9.8N/kg=1.176×108N。 由于舰船在水中漂浮，根据二力平衡可知 F 浮=G 舰船。假设舰船从海洋驶入长江， 因液体密度减小，而浮力大小不变，根据阿基米德原理 F 浮=G 排=ρ 液 gV 排可知， 排开液体的体积将变大，即吃水深度将变大。 （三）课堂小结 学科网（北京）股份有限公司 $$