4.4 水的浮力（第2课时） 教案2026-2027学年科学浙教版八年级上册

该教案聚焦水的浮力第2课时核心知识点阿基米德原理，通过阿基米德浴缸故事导入，衔接第1课时浮力定性认知，以定性实验、定量验证、理论推导构建从现象到公式的学习支架。 此教案亮点在于融合科学思维与探究实践，通过溢水杯实验归纳F浮=G排液，结合压力差推导统一公式，强调实验操作要点如溢水杯装满水技巧。帮助学生建立定量科学观念，提升实验能力，为教师提供清晰教学流程与易错点解析。

4.4 水的浮力（第2课时） 教 案 一、基本信息 课题 4.4 水的浮力 （第2课时，45分钟） 阿基米德原理： F浮=G排液=ρ液gV排 →实验验证→理论 推导（压力差证明） →等效替换→综合 应用（密度测量/ F-t图像分析） 课型 实验定量课+ 理论推导课+ 综合应用课 （溢水杯实验验证 F浮=G排液→压力差 推导F浮=ρ液gV排 →浮力计算+浮沉 综合判断） 课时 第2课时（45分钟）： 阿基米德灵感导入→ 定性实验（溢水杯→ V排与F浮关系）→ 定量实验（测G排液 →验证F浮=G排液）→ 公式推导F浮=ρ液gV排 →压力差证明→等效 替换→不受浮力的 特例（下表面与容器 底密合）→综合题 （密度测量/F-t图像 /浮沉比较） 教材 浙教版八上科学 第4章 水与人类 阿基米德→王冠→ 溢水杯→浮力= 排开液体的重力 年级 八年级 教法 探究引导法（从 阿基米德浴缸→王冠 →溢水杯→一步步 还原发现过程）； 定量实验法（溢水杯 +弹簧测力计+量筒→ 先定性→再定量→ 完成F浮=G排液验证）； 理论推导法（压力差 F浮=F向上-F向下 =ρ液g(h2-h1)S =ρ液gV排→从压力差 到阿基米德原理的 统一证明）； 口诀记忆法 （F浮=ρ液gV排→ 液/V/排→三个因素 缺一不可） 教学重点 ①阿基米德原理→ F浮=G排液=ρ液gV排 →定量关系→浮力 大小等于排开液体 的重力； ②溢水杯实验→ 测G排液（空桶重→ 排开水+桶总重→ G排液=差）→验证 F浮=G排液； ③F浮=ρ液gV排的 应用→四个变量中 知三求一→不同 液体/不同V排/不同 重力下F浮的计算； ④不受浮力的特例→ 下表面与容器底 密合→F向上=0→ F浮=0（桥墩/蜡块 贴底） 教学难点 ①溢水杯必须装满水 →若未装满→G排液 偏小→实验结论 偏离。溢水杯装水 技巧→多加一些水 →让水从溢口流出→ 当不再溢出时水面 刚好与溢口平→ 倒掉小桶中的水→ 重新开始实验。 ②V排的理解→ 部分浸入时V排<V物 →浸没时V排=V物→ F浮取决于V排而非 V物→所以同样体积 的铁块和铝块浸没→ F浮相同→但浮沉 状态不同（看密度）。 ③F浮=ρ液gV排→ 液在这里=g/cm3 需转kg/m3→V排 需转m3→单位 换算是最常见的 计算丢分点。 ④「F浮与深度无关」 在阿基米德原理中 得到公式证明→ F浮=ρ液gV排→没有 深度h→必然无关 教具准备 PPT课件；分组实验 器材（每组）： ①弹簧测力计 （0-5N,2个） ②溢水杯+小烧杯+ 量筒（100mL） ③铝块（圆柱体） +细线 ④小桶（测G排液用） ⑤铁架台 ⑥塑料袋+水 （演示实验→ 浸没后示数为0） 学具准备 课本、练习本； 预习4.4第2课时→ ①默写阿基米德原理 公式：F浮=____ =____=____ ②实验步骤排序→ ③思考：桥墩 受浮力吗？____ （受/不受）→原因 ____ 学情分析 第1课时学生建立了 浮力概念+称重法+ 影响因素（定性）。 第2课时进入定量→ 从「F浮与V排有关」 到「F浮=ρ液gV排」 →是定性到定量的 飞跃。学生容易 出现的困难： ①V排≠V物（部分 浸入时）→不明白 为什么同样体积 铁铝浸没→F浮相同； ②单位换算→ g/cm3→kg/m3 （乘1000）+ cm3→m3（除10^6） →两步换算容易混； ③溢水杯→「装满」 ≠「有水就行」→ 不装满会导致 G排液偏小→与F浮 对比不相等→实验 失败→需要反复强调。 二、核心素养目标 （1）科学观念：理解阿基米德原理→浮力大小等于排开液体受到的重力→建立F浮=G排液=ρ液gV排的定量科学观念。 （2）科学思维：通过溢水杯实验数据→归纳得出F浮=G排液→培养「实验数据→定量公式」的归纳思维。通过压力差推导F浮=ρ液gV排→培养「从力学本质推导浮力公式」的演绎思维。 （3）探究实践：完成溢水杯定量实验→测量并记录G排液→验证F浮=G排液。掌握「先测空桶重→再测桶+排水总重→G排液=差值」的实验顺序。 （4）态度责任：通过阿基米德故事→感受科学家从生活现象中发现真理的智慧→体会「等效替换」的科学思想方法。 三、教学重难点 教学重点：阿基米德原理的验证实验（F浮=G排液→测G排液=空桶重与排水+桶总重的差值）→F浮=ρ液gV排的推导和应用→溢水杯装满水的操作要点。 教学难点：V排≠V物（部分浸入时V排<V物）、溢水杯「装满」≠「有水就行」（未装满→G排液偏小→实验失败）、单位换算（g/cm3→kg/m3需乘1000、cm3→m3需除以10^6）、不受浮力的特例（下表面与容器底密合→F向上=0→F浮=0）。 四、教学过程 板块一：情境导入——阿基米德的浴缸（约4分钟） 图1 阿基米德→浴缸→溢出水的体积=身体浸入体积→王冠→鉴定真假 2000多年前→阿基米德在洗澡时得到启发→人进入装满水的浴盆→溢出水的体积正好等于身体浸入水中的体积。受此启发→他把王冠与相同质量的纯金浸没水中→比较排开水的体积是否相同→由此判断王冠是否掺了假。在此基础上→他进一步研究→总结出浮力原理→这就是阿基米德原理。 板块二：阿基米德原理的定性实验（约6分钟） 图2 铝块浸入水中→排开原来由水占据的空间→排开水的体积=浸入体积 铝块浸在水中时→它占据了原来由水占据的空间→排开了这个空间中的水。铝块浸在水中的体积→可以表述为「铝块排开水的体积」→简称V排。 推理链：铝块排开水的体积越大（即浸入体积越大）→浮力越大。而物体的质量跟体积有关→因此推测→浮力大小跟排开水的质量有关→也就是跟排开水所受的重力有关。 图3 溢水杯+量筒→定性研究F浮与排开水多少的关系 定性实验→把溢水杯盛满水→将物体浸入→让溢出的水流入小烧杯→小烧杯中的水就是物体排开的水→用量筒测出排开水的体积→再计算排开水所受的重力。对比→F浮是否等于G排液。 板块三：阿基米德原理的定量验证实验（约10分钟） 图4 定量实验装置→弹簧测力计+溢水杯+小桶→完整验证F浮=G排液 定量实验需要直接测量的量：①物体的重力G（空气中弹簧测力计读数）→②物体浸没水中时弹簧测力计读数F拉→F浮=G-F拉。③空小桶的重力G桶→④小桶+排开水的总重力G总→G排液=G总-G桶。 实验记录表设计→ 测量量 符号 数值 物体重力 G ____N 浸没水中拉力 F拉 ____N 浮力 F浮=G-F拉 ____N 测量量 符号 数值 空小桶重力 G桶 ____N 桶+排水总重 G总 ____N 排开水重力 G排=G总-G桶 ____N 实验结论：浸在液体里的物体受到向上的浮力→浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力→即F浮=G排液。 （一）实验注意事项（约4分钟） ①溢水杯必须装满水！若未装满→测出的G排液会偏小→与F浮不相等→实验结论无法验证。装满技巧：先多加一些水→使水从溢水口溢出→当不再溢出时→水面刚好与溢水口平→倒掉小桶中的水→重新开始实验。 ②实验顺序→必须先测空桶的重力→再测小桶和排开水的总重力。如果先测总重力→桶内有水残留→测空桶时会偏大→G排液偏小。 [实验关键]溢水杯未装满→G排液<F浮理论值→实验失败。顺序颠倒（先总后空）→G桶偏大→G排液偏小→同样是偏小。两个错误一个后果→G排液永远偏小→永远对不上F浮。反复检查→溢水杯满不满→顺序对不对。 （二）「浸在」的含义（约2分钟） 「浸在液体中」包含两种情况：①部分浸入→V排<V物→F浮<ρ液gV物②浸没（全部浸入）→V排=V物→F浮=ρ液gV物。两种情况均可通过实验得出F浮=G排液。换用不同液体（酒精、盐水）→同样成立→阿基米德原理具有普适性。 板块四：阿基米德原理公式与推导（约8分钟） （一）核心公式 阿基米德原理→浸在液体里的物体→受到向上的浮力→浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力→用公式表示为： F浮=G排液=ρ液gV排 F浮→浮力（N）→G排液→排开液体的重力（N）→ρ液→液体密度（kg/m3）→V排→排开液体的体积（m3）→g→9.8N/kg（≈10N/kg）。 阿基米德原理同样适用于气体→F浮=ρ气gV排气。热气球→空气中的浮力→原理相同。 （二）压力差推导——从本质到公式（约4分钟） 图5 正方体物块浸没→前后面/左右面压力抵消→上下面压力差=浮力 从压力差推导阿基米德原理：正方体物块浸没水中→前面和后面→左面和右面→受到液体的压力相互平衡→抵消。上表面受液体向下压力F1=p1S=ρ液gh1S→下表面受液体向上压力F2=p2S=ρ液gh2S。浮力=F向上-F向下=F2-F1=ρ液g(h2-h1)S=ρ液gV排→其中(h2-h1)S正好是正方体体积=V物=V排。 从压力差推导到阿基米德原理→两条路殊途同归→皆指向同一个公式→F浮=ρ液gV排。压力差是浮力的力学本质→阿基米德原理是浮力的定量表达。 （三）等效替换——阿基米德原理的另一种理解（约2分钟） 等效替换：在水中划出任意形状的一部分水（如边长为d的正方体水块）→这块水块静止在水中→所受浮力=自身重力。若将同样大小的物块浸没在这个位置→相当于用物块替换了原来的水块→物块排开了这块水→物块所受浮力=被排开的那块水所受的重力=F浮=G排水。 [等效替换思想]在水中划出一块水→这块水本来就在那里→静止→浮力=重力。用一个物块替换这团水→物块受到的浮力→和那团水原来受到的浮力一样→因为所处的液体环境完全相同→浮力只取决于V排和ρ液→和物体是什么物质无关。 板块五：浮力特例与综合应用（约12分钟） （一）不受浮力的特例——下表面与容器底密合 不是所有浸在液体中的物体都受浮力！若物体下表面与容器底部紧密接触→液体无法进入下方→F向上=0→物体不受浮力。实例：①蜡块紧贴容器底部→不受浮力；②沉入河底的桥墩→不受浮力；③洗手盆出水口水堵头（第1课时提过）→不受浮力。 [判断有无浮力→唯一标准]物体下表面是否有液体。有→F向上>0→有浮力。没有→F向上=0→没有浮力。与物体是否「浸在」液体中无关→关键在下表面。 （二）塑料袋演示实验（约3分钟） 图7 塑料袋装满水→浸没→弹簧测力计示数逐渐变为0 薄塑料袋中装满水→袋中空气全部排出→扎口→挂在弹簧测力计上→缓慢浸没水中。观察：示数逐渐变小→最后为0。解释：F浮=G排水→塑料袋与水密度相同→V排增加→F浮增加→当全部浸没时F浮=G排水=袋中水量=袋重→示数为0。这是阿基米德原理的完美演示。 （三）典例精讲——四道经典题（约9分钟） 典例1——V排≠V物→浮力比较 图8 四个小球→体积相等→不同液体/不同状态→比较浮力 甲、乙、丙、丁四个小球体积相等→酒精中甲漂浮/乙悬浮→水中丙悬浮/丁沉底。比较浮力→V排甲<V排乙=V排丙=V排丁,且ρ水>ρ酒精→由F浮=ρ液gV排→F浮甲<F浮乙<F浮丙=F浮丁→浮力最小的是甲。答案：A。 关键→不是所有体积相等的球浮力相等！看V排（决定排开液体多少）和ρ液（决定每排1m3产生的浮力）→两因素共同决定F浮。 典例2——利用浮力测密度 金属块密度测量→①小空桶漂浮→②金属块浸没→V溢=20mL=V物→③取出→金属块放入桶→桶仍漂浮→V溢=44mL→G物=F浮增=ρ水g(44mL)→m物=44g。ρ物=m物/V物=44/20=2.2g/cm3。答案：D。 [排水法测密度→关键]第一步V溢=V物（浸没时排开的水=物体体积）。第二步桶漂浮→放入金属块→增大的浮力=金属块重力→增大的G排液=金属块重力→m物=新增V排水×ρ水。V物+m物→密度可求。核心→两次溢水杯→第一次得到V物→第二次得到m物。 典例3——F-t图像分析 图9 物体从水中匀速拉出→F-t图像→分析浮力/体积/质量 答案：C。分析→①物体完全在水中→F拉=0.5N（最小）→G=F拉+F浮。②物体完全离开水面→F拉最大=3.5N→G=3.5N→m=0.35kg（A错）。③一半露出→F拉=2N=?→F浮=G-2N=1.5N→B错（1.5N≠2N）。④上表面到全部露出=2s→上升2cm→物体高度2cm→V=20×2=40cm3=4×10⁻⁵m3→D错（4×10⁻⁴≠4×10⁻⁵）。⑤C正确→1s时刻上表面离开水面→3s时刻全部离开→用时2s。 典例4——质量相等→浮力比较（浮沉条件初探） 图10 木块漂浮/铝块沉底/铁块沉底→质量相等→比较浮力 质量相等的木块、铝块、铁块→木块漂浮→F浮木=G→铝铁沉底→F浮<G→所以F浮木>F浮铝/F浮铁。铝铁均浸没→V排=V物→m相等→ρ越大→V越小→ρ铁>ρ铝→V铁<V铝→V排铁<V排铝→F浮铁<F浮铝。综合→F浮铁最小→C。 板块六：课堂总结（约3分钟） 一、阿基米德原理→F浮=G排液=ρ液gV排→浮力=排开液体的重力（不是物体的重力！） 二、实验验证→称重法测F浮（G-F拉）→溢水杯测G排液（G总-G桶）→验证两值相等。 三、推导证明→压力差F浮=F向上-F向下=ρ液g(h2-h1)S=ρ液gV排→与阿基米德原理统一。 四、应用→①浮力比较→看V排+ρ液（两因素同时判定）→②测密度→排水法（先得V物→再得m物）→③F-t图像→找G（拉力最大时段）=F拉大→F浮=G-F拉小。 五、板书设计 §4.4 水的浮力（第2课时）——阿基米德原理 一、阿基米德原理 F浮 = G排液 = ρ液 · g · V排 单位：F浮（N）= ρ液（kg/m3）× 10N/kg × V排（m3） ★ 浮力=排开液体的重力（不是物体重力！） 二、实验验证 ①称重法：F浮 = G - F拉（空气中读数 - 液体中读数） ②排水法：G排液 = G总 - G桶（桶+排水重 - 空桶重） ③验证：F浮 是否等于 G排液？ ★ 溢水杯要装满！顺序：先空桶→再总重！ 三、压力差推导 F浮 = F向上 - F向下 = ρ液g(h2-h1)S = ρ液gV排 → 与阿基米德原理统一（实验+理论→同一定量关系） 四、核心辨析 V排 ≠ V物（部分浸入时V排 < V物→F浮取决于V排！） V排 = V物（浸没时→全等→此时体积越大→F浮越大） ★ 相同体积铁/铝浸没→F浮相等→但浮沉状态不同（看密度） 五、不受浮力的特例→下表面与容器底密合→F向上=0→F浮=0 桥墩·蜡块贴底·水堵头→判断标准→下表面是否有液体 六、四种典型应用 ①F浮比较→看V排+ρ液（两因素缺一不可） ②密度测量→排水法（V物+V溢→m物+新增V溢→ρ=m/V） ③F-t图像→找G（拉力最大段=离开水面）→F浮=G-F拉小 ④质量相等→浮力→漂浮F浮=G最大→沉底F浮<G→同质异ρ→ρ大V小F浮小 六、教学反思 1. 阿基米德原理→从定性到定量→学生最大的思维跨越是「浮力=排开水的重力」→而不是「浮力=物体的重力」。可以在黑板上画两个圈→左边是大铁块（沉底）→F浮小→右边是小木块（漂浮）→F浮=G→大铁块的浮力居然<小木块→学生吃惊→印象深刻→公式F浮=ρ液gV排→不管物体是什么→只看V排和ρ液。 2. 溢水杯实验→装满是关键→但学生总忘。建议课前准备一个「反面案例」→一个溢水杯只装了半杯水→开始实验→发现G排液远小于F浮→让学生自己分析为什么→建立「装满」的肌肉记忆。反面教材比正面教一节课管用得多。 3. F浮=ρ液gV排→单位换算→cm3转m3除以1000000→g/cm3转kg/m3乘1000→是八年级学生最容易出错的地方→建议做一个「单位换算卡」→贴在实验桌上：1cm3=10⁻⁶m3, 1g/cm3=1000kg/m3→做题时对照。 4. V排≠V物→部分浸入时→需要在图上标出。可以用一个红色箭头→标出「浸入深度」→用虚线标出V排部分→反复让学生判断「这是部分浸入还是浸没」→能正确判断→计算V排就不会错。 5. F-t图像→是运动学+浮力的综合→学生容易混淆「上升高度」和「物体高度」。需要先明确→升降台从下往上运动→相对来看就是物体从水中往上拉出→图像横轴=时间=上升距离（v=1cm/s）。用粉笔在黑板上画四帧→0s/3s/5s/7s→标记物体和水面的相对位置→学生看图就明白了。 6. 「不受浮力」特例→桥墩→是常考坑→要强调判断标准→下表面有没有液体。可以从水堵头→桥墩→蜡块贴底→统一到同一条原理→F向上=0→无浮力。给出学生一个口诀：下面有水→有浮力；下面没水→没浮力。 学科网（北京）股份有限公司 $