關于“阿基米德原理”的教學設計

劉 燕

（新余第四中學 江西 新余 338001）

阿基米德原理是初中物理教學的重要內容，在力學知識的學習過程中起著承上啟下的作用.浮力是前面所學的力學知識的延伸擴展，是初中力學部分的又一個重點；浮力是本章的關鍵，為以后研究物體浮沉條件奠定基礎；浮力知識對人們的日常生活、生產技術、科學研究有著廣泛的現實意義.由于這部分內容有一定的難度，學生學起來總有種望而生畏的感覺.

1 教學目標

（1）知識與技能.能用溢水杯等器材探究浮力的大小；會利用阿基米德原理解釋簡單的現象和計算.

（2）過程與方法.經歷科學探究，培養探究意識，發展科學探究能力；培養學生的觀察能力和分析概括能力，發展學生收集、處理、交流信息的能力.

（3）情感態度與價值觀.增加對物理學的親近感，保持對物理和生活的興趣；增進交流與合作的意識；保持對科學的求知欲望，勇于、樂于參與科學探究.

2 教學重點

阿基米德原理.

3 教學難點

探索阿基米德原理的實驗設計及操作過程；對阿基米德原理的理解.

4 教學過程

4.1 新課引入

（1）利用多媒體展示“曹沖稱象”的圖片.先讓學生講曹沖是怎樣稱象的，然后啟發學生思考：裝有象或石頭的船是靠浮力托起的，象或石頭越重，船浸入水中的體積就越大，被船排開的水就越多.由此引入浮力的大小與物體排開水的體積有關.

（2）利用多媒體展示死海不死的圖片.讓學生說說投進死海的人不會被淹死的原因以及海水和普通水的區別.由此引入浮力與液體的密度有關.

師：液體的密度和排開液體的體積相乘等于什么？

生：m排＝ρ液V排.

師：排開液體的質量m和g相乘等于什么？

生：G排＝m排g.

4.2 新課教學

提出問題：浮力的大小與排開的液體的重力有沒有關系呢？

學生猜想與假設：有.

設計實驗：尋找浮力的大小與排開的液體的重力的關系.

實驗設計方案：

實驗過程需要解決以下幾個問題：

（1）如何測量物體受到的浮力.

生：稱重法.

實驗步驟：

1）用彈簧測力計測出小石塊的重力G物；

2）將石塊浸入盛滿水的杯中，記下彈簧測力計的示數F拉；

3）F浮＝G物－F拉，如圖1所示.

圖1

簡介溢水杯的使用：使用前先將液體倒入杯中，直到液面到達溢水杯口，再將物體浸入溢水杯中，則液體將會從溢水口流出，同時使用過程中被測物體不能與杯接觸.

（2）用什么來收集被物體排開的液體？（學生討論并舉手回答）.

生：

方案一：用桶或罐子裝，如圖2.

圖2

方案二：用量筒裝，如圖3.

圖3

（3）如何測量排開的液體的重力.（學生討論并舉手回答）.

方案一：先測出空桶的重力G桶，再測出排開的液體和桶的總重力G桶液，則排開液體的重力G排＝G桶液－G桶，如圖4所示.

圖4

方案二：先讀出量筒中液體的體積V排，再利用公式m＝ρV，求出排開液體的質量m排，然后根據G排＝m排g求出排開液體的重力G排，如圖5所示.

圖5

進行實驗：

利用以下給定的實驗器材選擇合適的方案進行實驗（學生分組實驗，教師巡回指導）.

實驗器材：

溢水杯，彈簧測力計，石塊，易拉罐，水，鹽水，相同體積的圓柱形銅和鐵，橡皮泥，釘子若干個，如圖6所示.

圖6

收集數據：

第一組：同一石塊分別完全浸入和部分浸入水中.

表1 石塊分別完全浸入和部分浸入水中

第二組：同一石塊分別完全浸入水和鹽水中.

表2 同一石塊完全浸入浸入水和鹽水中

第三組：同體積的圓柱形銅塊和鐵塊分別完全 浸入水中.

表3 同體積的圓柱形銅塊和鐵塊分別完全浸入水中

分析論證：不同的物體浸入各種液體中時物體所受浮力的大小都等于被物體排開的液體所受的重力.

板書：阿基米德原理

1.內容：浸在液體中的物體所受浮力的大小等于被物體排開的液體所受的重力.

2.數學表達式

（1）指出ρ為液體的密度.

（2）強調V排不是物體的體積而是排開的液體的體積.當物體全部浸沒時排開液體的體積排等于物體的實際體積，當物體部分浸入在液體中時，V排小于物體的實際體積.

（3）指出阿基米德原理也適用與氣體，此時

4.3 學生活動

每組分發一塊大小相等的橡皮泥（當眾分發，增加可信度），給學生們3～5min的時間，利用橡皮泥做一條小船，看哪一組的船裝“貨物”最多，“貨物”是規格相同的釘子，如圖7.（此環節的意圖：利用貼近生活的實例，調動學生的積極性，還能起到學以致用的效果.）

圖7

4.4 課堂小結

（1）計算浮力大小的幾種方法：

1）稱重法：F浮＝G物－F拉

2）阿基米德原理法：F浮＝G排＝ρ液V排g

（2）阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力（該原理也適用于氣體）.