《阿基米德原理》教學(xué)案例

教學(xué)目標(biāo)

(1)通過(guò)對(duì)物體在什么情況下受浮力的探究，認(rèn)識(shí)浮力。

(2)經(jīng)歷探究浮力大小以及“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的過(guò)程。

（3）知道阿基米德原理。

（4）在探究浮力的過(guò)程中學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣。

教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)探究法

教具 容器、乒乓球（或木塊）、金屬塊、大燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線(xiàn)、雞蛋、食鹽、溢水杯、小燒杯等。

教學(xué)過(guò)程

（1）引入新課

播放巨輪遠(yuǎn)航、氣球騰空的視頻或展示巨輪遠(yuǎn)航、氣球騰空的圖片引入課題。

(板書(shū))四、 阿基米德原理

（2）新課教學(xué)

(板書(shū)： 1. 認(rèn)識(shí)浮力)

演示圖1，提出問(wèn)題：在生活中你遇到的哪些物體受到了浮力的作用？你是怎樣知道它受到了浮力的作用？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

［學(xué)生開(kāi)始可能會(huì)以在水中上浮或漂浮的物體為主舉例，逐步地會(huì)有學(xué)生意識(shí)到在水中下沉的物體也會(huì)受到浮力。］

（注：在這里，第2問(wèn)的提出一是增加學(xué)生對(duì)第1問(wèn)的思考深度，二是為后面用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力做好鋪墊；對(duì)學(xué)生舉出的不恰當(dāng)?shù)睦右皶r(shí)進(jìn)行處理）

在水中下沉的物體是否也會(huì)受到浮力？怎樣知道它是否受到了浮力？

（注：要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)比較判斷物體是否受浮力的各種方法的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到用彈簧測(cè)力計(jì)判斷物體是否受浮力有獨(dú)到的好處）

浮力是一種什么樣的力？你認(rèn)為物體在什么情況下會(huì)受到浮力？

（注：在學(xué)生充分討論、感受的基礎(chǔ)上讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、概括）

通過(guò)前面的討論我們知道，物體在浸入液體或氣體時(shí)，會(huì)受到液體或氣體對(duì)它向上托的力，這個(gè)力在物理上就叫做浮力。在實(shí)驗(yàn)室里，我們可以用彈簧測(cè)力計(jì)兩次測(cè)量求出浮力的大小。

在我們舉過(guò)的事例中，物體都受到了浮力的作用。它們受到的浮力大小是否相同？為什么？

［學(xué)生一般會(huì)想到在各種不同情況下，物體受到的浮力不相同。］

（注：這一問(wèn)題的解決要引向用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出浮力進(jìn)行比較，使學(xué)生養(yǎng)成通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究問(wèn)題的習(xí)慣）

那么，是什么因素影響了浮力的大??？

(板書(shū)：2. 探究浮力)

請(qǐng)你對(duì)浮力的大小與哪些因素有關(guān)提出猜想，并說(shuō)出猜想的依據(jù)。

（注：說(shuō)出猜想依據(jù)是為了保證猜想的科學(xué)性，避免出現(xiàn)胡猜亂想的現(xiàn)象）

［學(xué)生一般會(huì)從浮力的受力物體與施力物體——液體入手進(jìn)行猜想，浮力大小可能與物體有關(guān)，也可能與液體有關(guān)。學(xué)生可能猜想出的因素一般有：

⑴與受力物體有關(guān)的因素：①物體的體積；②物體的密度；③物體在液體中的深度。

⑵與周?chē)矬w有關(guān)的因素：①液體的密度；②液體的多少；③被排開(kāi)的液體體積。］

通過(guò)分析，我們可以把上述猜想歸結(jié)為以下4個(gè)：⑴物體的密度；物體浸沒(méi)在液體中的深度；液體的密度；物體排開(kāi)的液體的體積。

（注：要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)提出的這些猜想進(jìn)行分析、歸類(lèi)，去偽存真，以便實(shí)驗(yàn)探究更加順利）

為了驗(yàn)證我們的猜想是否正確，我們應(yīng)該怎樣來(lái)設(shè)計(jì)這一實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

（注：引導(dǎo)學(xué)生注意為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，要控制變量）

將學(xué)生分成若干小組，自主選擇探究以上的一個(gè)或幾個(gè)猜想，并注意這些因素是怎樣影響浮力的大小的。

（注：因?yàn)檎n堂時(shí)間有限，不必每個(gè)人都要進(jìn)行完全的探究，藉此引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到合作的重要性）

巡視中對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行指導(dǎo)，兼顧學(xué)生對(duì)猜想的選擇情況，進(jìn)行正確引導(dǎo)，保證每個(gè)猜想都有多組學(xué)生來(lái)驗(yàn)證。

（注：要讓學(xué)生感受到大量實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論才可靠，體會(huì)團(tuán)結(jié)起來(lái)力量大的道理）

實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的典型展示。

（注：探究成果共享，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說(shuō)服力；同時(shí)，不要忽視錯(cuò)誤探究過(guò)程的展示，犯錯(cuò)誤并及時(shí)改正錯(cuò)誤是人成長(zhǎng)的必經(jīng)之路）

通過(guò)大家的合作探究，我們對(duì)提出的猜想進(jìn)行了驗(yàn)證。大家得出的結(jié)論是：浮力的大小與液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，與物體的密度和物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)。

請(qǐng)大家思考：物體在密度大的液體中受到的浮力是否一定大？物體排開(kāi)的液體體積大時(shí)，物體受到的浮力是否一定大？在液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積都不同時(shí)，物體可否受到相同的浮力？

［學(xué)生在思考的基礎(chǔ)上，不難回答；況且也有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中已發(fā)現(xiàn)在密度小的液體中，物體排開(kāi)液體的體積大的話(huà)浮力也可較大。］

（注：這是一個(gè)極具價(jià)值的問(wèn)題，這樣就等于在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題，可促使探究進(jìn)一步的深入）

既然在液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積都不同時(shí)，物體受到的浮力的大小可能相同。再說(shuō)“浮力的大小與液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)”是否欠妥？那么，浮力大小到底跟什么因素有關(guān)？又是怎樣的關(guān)系呢?

［學(xué)生可能會(huì)猜想浮力與排開(kāi)液體的質(zhì)量、重力有關(guān)；浮力與排開(kāi)液體的重力相等或成正比］

（注：根據(jù)液體密度小、排開(kāi)液體的體積大與液體密度大、排開(kāi)液體的體積小的物體受到的浮力的大小可能相同，不難猜出排開(kāi)液體的質(zhì)量，進(jìn)而猜出排開(kāi)液體的重力；而浮力的大小更可能與排開(kāi)液體的重力有關(guān)，因?yàn)樗鼈兌际橇Γ?/p>

為了驗(yàn)證浮力的大小是否與排開(kāi)液體的重力大小相等或成正比，又應(yīng)當(dāng)怎樣來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

（注：要提醒學(xué)生在液體密度不同、排開(kāi)液體的體積也不同的各種情況下，隨機(jī)測(cè)出浮力的大小和排開(kāi)液體的重力，然后進(jìn)行比較）

［學(xué)生分成若干小組，用不同物體、不同液體定量探究浮力的大小與排開(kāi)液體的重力大小的關(guān)系。］

（注：因?yàn)檎n堂時(shí)間有限，每個(gè)人只要隨意測(cè)出一組數(shù)據(jù)即可）

巡視中對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)行正確引導(dǎo)，保證每組學(xué)生都能得出正確結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的典型展示。

（注：探究成果共享，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說(shuō)服力；同時(shí)，不要忽視錯(cuò)誤探究過(guò)程的展示，犯錯(cuò)誤并及時(shí)改正錯(cuò)誤是人成長(zhǎng)的必經(jīng)之路）

通過(guò)大家的合作探究，我們對(duì)提出的猜想進(jìn)行了驗(yàn)證。大家得出的結(jié)論是：浮力的大小與物體排開(kāi)的液體所受的重力相等。這就是著名的阿基米德原理。

（注：要對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)大量實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論才可靠，在全班同學(xué)的努力下，我們一節(jié)課解決了智者阿基米德幾年都沒(méi)解決的問(wèn)題）

(板書(shū)： 3. 阿基米德原理)

浸在液體中的物體所受浮力的大小等于被物體排開(kāi)的液體所受的重力。

講述阿基米德洗澡發(fā)現(xiàn)阿基米德原理的軼事。阿基米德在洗澡時(shí)突然意識(shí)到浮力的大小與物體排開(kāi)的液體所受的重力有關(guān)。通過(guò)本節(jié)課的探究，對(duì)你以后在科學(xué)探究中的猜想有什么啟示？課下與你的同學(xué)一起討論。

（注：這對(duì)提高學(xué)生在科學(xué)探究中的猜想能力有重要意義）

知識(shí)擴(kuò)展：我們研究的是物體在液體中受到的浮力，物體在氣體中是否也受到浮力呢?

物體在氣體中也會(huì)受到浮力。大量實(shí)驗(yàn)證明，阿基米德原理同樣適用于氣體。

（3）回顧小結(jié)

引導(dǎo)學(xué)生就本次實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的收獲進(jìn)行總結(jié)。

（4）布置作業(yè) (略)。

(欄目編輯趙保鋼)