10.3 科学探究：浮力的大小 作业设计-2024-2025学年物理教科版八年级下册

第10.3节 科学探究：浮力的大小（2课时） 设计教师 周铁君 一、课标要求 1.探究浮力的大小与哪些因素有关，理解阿基米德原理，能计算浮力的大小。 2.通过实验探究浮力与排开液体重力的关系，形成“浮力大小等于排开液体重力”的结论。 二、教学目标 【物理观念】理解浮力的概念及产生原因，初步感知浮力大小与排开液体体积和液体密度的关系。掌握阿基米德原理的定量表达式 F浮 =ρ液gV排，并能用其解释和计算实际问题。 【科学思维】通过实验推理浮力的影响因素，运用控制变量法设计实验，培养逻辑推理与归纳能力。通过数学推导与实验验证，建立浮力与排开液体重力的逻辑关系，发展模型建构与批判性思维能力。 【科学探究】经历“提出问题—猜想假设—实验验证—分析结论”的完整探究过程，掌握溢水法测浮力的方法。优化实验方案，定量探究浮力与液体密度、排开液体体积的关系，提升数据处理与误差分析能力。 【科学态度与责任】养成严谨的实验态度，体会科学探究的乐趣，关注浮力知识在生活与科技中的应用价值。培养严谨求实的科学态度，关注浮力在工程与环保中的应用，增强科技责任感。 三、重点与难点 重点是浮力的基本概念，阿基米德原理，影响浮力大小的因素。 难点是科学探究的一般环节，排开体积的确定，浮沉条件的理解。 4、 知识点 影响浮力大小的因素，阿基米德原理，浮沉条件的应用。 五、知识点与作业对应表 知识点 目标要求 习题 类型 题目 数量 难易程度 （易、适中、难） 探究浮力大小的影响因素 探究浮力大小与液体密度的关系 选择题、填空题 2 易、适中 探究浮力大小与物体排开液体体积的关系 选择题 3 易、适中 探究浮力大小与物体浸没深度的关系 填空题 1 易 探究浮力大小与多个因素的关系 选择题、填空题 探究题 5 易、适中，难 阿基米德原理及应用 会应用公式F浮 =ρ液gV排 进行计算 选择题、填空题 探究题、计算题 13 易、适中、难 跨学科实践 与生活实际相联系，利用阿基米德原理解释生活现象 开放题 2 易、适中 第一课时 巩固性作业 1.小明在实验室里探究“影响浮力大小的因素”的实验，如图是其中的一次实验情景。根据图示可以知道，该同学这次操作的目的是（　　） 图1 A．探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系 B．探究物体所受浮力的大小与排开液体体积的关系 C．探究物体所受浮力大小与液体密度的关系 D．探究阿基米德原理 2.质量相等的实心铝球和铜球浸没在水中（ ），所受浮力的大小关系为（　　） A．铜球小 B．铝球小 C．大小相等 D．无法确定 3.如图所示，甲、乙、丙三只实心球的体积相等，在同种液体中静止，由图中三个球的位置可知（　　） 图2 A．甲球受的浮力最小 B．甲球受的浮力最大 C．丙球受的浮力最小 D．三个球受到的浮力大小相等 4.为拯救濒危物种中华鲟，生物学家在放养的中华鲟身上拴上定位硬壳胶囊。数天后，胶囊与潜入水中的中华鲟脱离，最终漂浮于江面并发射定位信号。脱离后，胶囊受到的浮力随时间变化的关系为如图中的（　　） A． B． C． D． 5.一小石块从水下10m下沉至水下20m的过程中，受到的水的压强大小将____，受到的浮力大小将___。（选填变大、变小或不变） 6.先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力G；再测出物块浸在液体中时测力计示数 F拉；物块浸在水中时所受的浮力F浮= N。如图所示，物体浸没在盐水中时，受到的浮力大小为 N；从图乙、丙可知，浮力的大小与液体的 有关。 拓展性作业 7.如图甲所示，正方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像，下列判断正确的是（　　） A．该金属块重力的大小为34N B．浸没在水中的金属块受到的浮力大小是10N C．在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大 D．该金属块的密度是2.7×103kg/m3 8.如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓慢下降，直至将圆柱体全部浸入水中，整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示，g取10N/kg，下列说法正确的是（　　） A．圆柱体受到的最大浮力是3N B．圆柱体的高度为8cm C．圆柱体的密度是1.5×103kg/m3 D．当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为800Pa 探究性作业(二选一) 9.兴趣小组探究影响浮力大小的因素。 (1)提出如下猜想： 猜想1：与物体浸在液体中的深度有关 猜想2：与物体浸在液体中的体积有关 猜想3：与液体的密度有关 小组为验证上述猜想，用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等，按图甲步骤进行实验： ①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块； ②根据图A、B、C的测量结果，小明认为猜想1是正确的，小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是 ； ③小华为了证明自己的想法，利用上述器材设计实验D，根据A、B、D的测量结果，可得：浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图 ； ④根据 的结果，可得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。 ⑤根据图A、C、E的结果，得出浮力大小还与 有关。 (2)小华把4个磁力块组合成图乙，她还能探究浮力大小与 的关系； (3)由以上实验可以测出磁力块的密度为 g/cm3，图E中盐水的密度为 g/cm3；（已知 水=1.0×103kg/m3） (4)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系，设计了如下实验：取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙（杯壁厚度和杯的质量不计），甲杯中装入50g水，乙杯中装入100g水，然后将乙杯放入甲杯中，发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为 N；这个实验说明，液体 （选填“能”或“不能”）产生比自身重力大的浮力。（g取10N/kg） 10.小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。 (1)小明列举了三个常识，分别做出了三个猜想。 常识 猜想 常识1：木头漂在水面，铁钉沉在水底 常识2：轮船从长江驶入大海，船身会上浮一些 常识3：人从泳池浅水区走向深水区，感觉身体变轻 猜想1：与浸入液体的深度有关 猜想2：与液体的密度有关 猜想3：与物体的密度有关 (2)为了验证上述猜想是否正确，小明依次做了如图所示实验： ①分析A、C、D的实验结果，可知猜想1是______（选填“正确”或“错误”）的：根据B、C的实验结果，可得出结论：______，物体受到的浮力越大。 ②对猜想2进行验证需要选择______的实验结果。 ③实验中所用盐水的密度为______。 [评估]（3）根据A、B、C的实验结果，不能验证猜想1是否成立，其原因是______。 (3)为验证猜想3，小明在老师的指导下，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验，发现此时测力计示数小于1.8N，便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是______。 跨学科实践 11.设计一个能承载最多硬币的“橡皮泥小船”比赛谁的小船浮力最大。 第二课时 巩固性作业 1.有一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为15N；当把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数为9N。把物体从弹簧测力计上取下浸没在水中静止时，物体受到的浮力是（   ） A．5N B．7N C．9N D．12N 2.某小组同学在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验时，实验结束后，在交流中，他们发现从减小误差和操作方便的角度考虑，该实验顺序最合理的是（　　） A．乙甲丙丁 B．丁乙甲丙 C．甲乙丙丁 D．丁甲乙丙 3.如图所示，有一圆柱形容器，放在水平桌面上。现将一体积为2×10-4m3，质量为0.54kg的矩形金属块放在容器底部，再向容器中加入水至14cm深时，物体受到的浮力为___N，金属块对容器底部的压力是___N（金属块与容器底部不是紧密接触）。 4.一个体积为800cm3的木块放在水中静止时有 露出水面，则木块受到的浮力为 N，如果把它浸没在水中受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。（水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） 5.浸在液体中的物体所受浮力的大小 被排开的液体所受的 ，这便是著名的阿基米德原理。用公式表示便是：F浮= = 。 拓展性作业 6.如图甲所示，用一轻质钢丝固定在一正方体的木块中央。通过钢丝对木块在竖直方向上的作用力F，使木块浸入水中。钢丝对木块在竖直方向上的作用力F与木块下表面到水面距离x的关系如图乙所示。已知 ， ， 。钢丝机械强度足够且质量不计，烧杯内液面变化忽略不计。下列说法正确的是（    ） A．正方体木块的边长为7cm B．正方体木块重力为10N C．正方体全部浸没在水中受到的浮力为3N D．正方体全部浸没在水中受到的浮力为10N 7.运用图中器材进行“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”的实验，某实验小组进行图中所示操作，（g=10N/kg）小组根据实验形成了以下认识： ①为减小实验误差，该实验合理的顺序应为丁、甲、乙、丙； ②在乙图中，物体受到的浮力为1.5N ③物体的体积为50cm3 ； ④物体的密度是4.0×103 kg/m3 以上说法正确的是（　　） A． ①③ B．①③④ C．②④ D．②③④ 8.如图甲所示，体积可忽略不计的轻质硬杆B一端固定在容器底，一端与不吸水的实心正方体A固定。现缓慢向容器中加水，当水深为15cm时正方体A刚好浸没，杆B受到正方体A的作用力F随注水深度变化的图像如图乙所示。则杆B的长度为 cm，当F大小为0时，容器底部受到水的压强为 Pa。 9.把两个完全相同的小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中，静止时的状态如图所示，甲杯中溢出液体4N，乙杯中溢出液体4.8N，则甲、乙两杯中液体的密度 ______ （选填“＞”、“＜”或“＝”），小球的重力为______N，若甲杯中的液体是水，则小球的密度为______。 10.在水平桌面上有一个盛有水的柱状容器，高10cm的长方体木块用细线系住没入水中，如图甲，细线绷直，长4cm，木块上表面在水下1cm，已知容器底面积是木块底面积的4倍，如图所示。将细线剪断，木块最终浮在水面上，且有4cm高度高出水面。木块与水的密度比是______，剪断细线前后，木块受到的浮力之比是______，水对容器底的压强比是______。 探究性作业（三选一） 11.下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景。请根据图示完成下面的填空。 (1)实验中所用圆柱体的重力为 N；在情景图B中存在的错误是 ； (2)纠正错误后，继续实验，在情景C中圆柱体受到的浮力F浮= N；圆柱体排开的水所受的重力G排= N； (3)实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受到的重力； (4)为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是___________； A．用原来的方案和器材多次测量取平均值 B．用原来的方案将水换成酒精进行实验 C．用原来的方案将圆柱体换成体积与其不同的铁块进行实验 【拓展设问】 (5)有同学设计如图E所示的方案来探究，该方案具有的优点是___________。 A.实验前溢水杯可以不盛满水 B.实验器材生活化，实验中弹簧测力计示数稳定 C.一次实验就能找出普遍规律 12.如图所示，物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。 　 (1)A、B两图中，B中的弹簧测力计的示数变小，说明了浸在水中的物体受到了浮力的作用，B图中物体受到的浮力为___________N； (2)B、C两图中，示数不同，说明了物体在同种液体中所受到的浮力大小跟 有关； (3)比较 （填字母代号）两图可得出结论：物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关； (4)由实验发现物体所受的浮力 （选填“等于”或“不等于”）物体排开液体的重力； (5)由整个实验过程，下列选项中正确反映浮力F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是___________（物体未接触容器底）。 A． B． C． D． 13.盛有水的圆柱型薄壁容器放在水平桌面上，容器和水总重为75N，容器底面积为200cm2，如图甲，先用一根轻质细线（绳的粗细和重力均不计）将一圆柱体物体M挂在弹簧测力计下，让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中（水始终未溢出，且M未接触容器底），弹簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示（不考虑水的阻力）；求： (1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小； (2)物体的底面积；(3)物体M完全浸没在水中时，容器对水平桌面的压强 。 跨学科作业 14.利用身边的器材自制潜水艇。 六、作业设计意图 第一课时巩固性作业：以课程标准和教材内容为依据，对本节的学习的知识而设计的题目。第1、2、3、4、5、6题考察学生们对浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积的关系的理解。其中第3题体现出从物理现象思考原因，进而激发学习的兴趣，使同学们认识到物理源于生活。5小题是训练对实验工具的了解认识，认识到测量工具对实验探究的重要性，培养学生的科学思维。 拓展性作业：在巩固性作业的基础上加以延伸和拓展，相对巩固性作业较难，面对大多数学生。第7、8、9、10考察浮力大小与多个因素的关系，第7题，通过图像综合考察学生对浮力的理解，能计算浮力、密度进行简单的计算而设计，加强学生的计算能力。第8题、第9题探究浮力的大小与什么因素有关，巩固练习称重法求浮力，利用所学知识求液体密度，并通过题目、让学生理解液体能产生比自身重力大的浮力。第9、10题，综合考察浮力大小的影响因素，利用相关知识求物块密度和液体密度。 跨学科实践作业：11题是物理与工程应用的结合，学生对物理知识有一定理解的条件下与阿基米德原理的结合，既能有效检测学生对物理知识的理解，又能加强物理与其他的联系。 第二课时巩固性作业：以课程标准和教材内容为依据，对本节学习的知识而设计的题目。第1至5题比较基础，第1、3题，通过阿基米德原理求浮力，第3题还通过受力分析求对容器的压力。第2、5、7题是对阿基米德实验步骤和公式的理解。第4题主要考察浮力与排开液体体积的关系。 拓展性作业：第6题图像题，关键是从图中得出当作用在绳上的力为0时，木块下表面距离水面深度为7厘米，此时漂浮状态。第8题结合图像考察阿基米德原理以及求压强。第9、10题利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量。 探究性作业：第11、12题采取实验题和第13计算题的形式，考察浮力的综合知识。对于一些同学较难，针对部分同学，除考察学生的基础知识，更注重考察学生的科学思维。也贴合物理学是一门以实验为基础的科学，应让学生通过观察、操作、体验等方式，经历科学探究过程，逐步学习物理规律，构建物理概念，学习科学方法，树立科学的世界观的课标要求。 七、评价标准 新课程标准指出：要构建新的评价体系才能全面反映学生认知水平，促进评价主体地多元化，将教师评价、自我评价、学生之间的相互评价相结合，加强学生自我评价和学生之间的相互评价，所以本次作业我主要采取自评、生生互评、师评三种形式组合的方式。 1.自评与参考答案 第一课时 题号 答案 做错原因 教师评价 1 C 2 A 3 A 4 D 5 变大     不变 6 1， 1.1， 密度 7 D 8 C 9 (1) 未控制物体浸在液体中的体积相同 A、B、C 液体的密度；(2)物体形状；(3) 1.25 ，1.125；(4) 1，能 10 错误，物体排开液体的体积越大A、D、E 1.1×103kg/m3 B、C实验中物体排开液体的体积不同 没有测量出此时瓶子（含沙子）的重力 第二课时 题号 答案 做错原因 教师评价 1 D 2 D 3 2     3.4 4 6 增大 5 等于 重力 G排 ρ液gV排 6 D 7 B 8 5 1100 9 4.8     1.2×103kg/m3 10 3︰5     5︰3     15︰14 11 (1) 4 溢水杯中的水的高度未达到溢水口处 (2) 1，1；(3)等于；(4)A；(5)B 12 (1)0.5；(2)排开液体的体积；(3)C、D；(4)等于；(5)C 13 （1）9N；（2）90cm2；（3）4.2×103Pa 2.学生互评 14题同学们通过组内交流对结果做出评价，通过让学生评估和反馈彼此的学习成果和表现，以促进学生之间的合作和共同成长。促使学生更加主动地学习，学生的批判性思维能力将得到提高。培养学生的团队协作精神和沟通能力。 3.师评 依据学生的学习情况，进行客观全面的评价，并发现问题并及时调整教学方法提高教学效果，通过评价，学生可以及时了解自己的学习情况，得到反馈和指导，从而提高学习动力和积极性。 试卷第1 = 1 页，共3 = 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $$