《浮力》教學(xué)實(shí)錄

■許幫正

課堂實(shí)錄

《浮力》教學(xué)實(shí)錄

■許幫正

活動(dòng)1：基于現(xiàn)象，了解浮力

（教師播放視頻《中國(guó)航母“遼寧號(hào)”》《“死海”暢游》）

師：巨大的鋼鐵航母為什么可以浮在海面上？人為什么能浮在“死海”水面上？

生：“航母”和“人”都受到水向上的托力，這種力叫做浮力。

（教師出示系有細(xì)線的氫氣球，放手后飄向空中，如圖1）

圖1　

師：此時(shí)的氫氣球受到浮力了嗎？是誰(shuí)施加的？

生：受到浮力了，是空氣。

（教師出示與鋁塊相連的乒乓球，把它放入柱形容器中，向容器中加水，乒乓球逐漸浮起并最終浸沒于水中，如圖2）

圖2　

師：水中的乒乓球受到浮力了嗎？又是誰(shuí)施加的？

生：受到浮力了，是水。

（教師請(qǐng)學(xué)生觀察思考：1.用手將氣球拉到另一位置后松手，觀察氣球最終靜止時(shí)細(xì)線的狀況；2.傾斜容器，觀察乒乓球最終靜止時(shí)細(xì)線的狀況）

師：上述兩組實(shí)驗(yàn)中，細(xì)線為什么總是呈現(xiàn)豎直狀態(tài)？它說(shuō)明了什么？

生（思考、交流后回答）：氫氣球、乒乓球所受浮力的方向是豎直向上的。

活動(dòng)2：實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)浮力

師：氫氣球、乒乓球浮在空氣和水中，說(shuō)明受到浮力。與乒乓球相連的鋁塊，它在水中是下沉的，在水中下沉的物體是否受到水的浮力呢？請(qǐng)結(jié)合你的經(jīng)驗(yàn)做出猜想。

（三個(gè)學(xué)生談了想法：一個(gè)說(shuō)不受浮力，兩個(gè)說(shuō)受浮力，理由是游泳時(shí)感受到浮力。于是，教師請(qǐng)學(xué)生體驗(yàn)：把鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，用手向上托一下，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減少）

師：你能否通過實(shí)驗(yàn)來(lái)探究鋁塊是否受到浮力？

生：可以把鋁塊浸入水中，如果彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，則表明鋁塊受到浮力。

（學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋁塊受到浮力）

師：能否測(cè)出鋁塊所受的浮力大小呢？

（教師先引導(dǎo)學(xué)生做出受力分析圖，如圖3，共同分析得出結(jié)論：1.鋁塊未浸入水中前，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F=G；2.鋁塊浸入水中后，受到了水的浮力，根據(jù)力的平衡知識(shí)，浮力大小等于F浮=GF。學(xué)生測(cè)量并交流測(cè)量結(jié)果）

圖3　受力分析圖

師：至此，我們對(duì)浮力有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，歸納我們的研究所得，可以獲得如下結(jié)論（PPT出示）：1.浸在（浸沒或部分浸入）液體或氣體里的物體，會(huì)受到液體或氣體的浮力；2.浮力的方向豎直向上；3.浮力的大小可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量：F浮=G-F。

活動(dòng)3：探究影響浮力大小的因素

師：我們已經(jīng)知道浸在液體中的物體受到浮力作用，浮力大小可能同哪些因素有關(guān)呢？請(qǐng)根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)提出猜想。

生1：與液體密度有關(guān)，人在死海里會(huì)漂起來(lái)。

生2：我游泳時(shí)向水中行走，越深感覺越漂，浮力應(yīng)該與深度有關(guān)。

（教師見沒有其他猜想，安排學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)。教師出示一只籃球和一只乒乓球，請(qǐng)學(xué)生把兩只球向水中壓，說(shuō)出感覺并提出新的猜想）

生3：與物體體積大小有關(guān)。

師：同學(xué)們的猜想都有一定的道理，但是有一點(diǎn)不足，我們的眼光似乎只是聚焦在物體上，水中的物體所受的浮力是水產(chǎn)生的，我們能否從“水”的角度做一些猜想呢？在大家的桌上有一只乒乓球，請(qǐng)?jiān)跓械股纤蛩袎浩古仪颉８杏X一下用力，同時(shí)注意觀察水面的變化，比較一下乒乓球排開的水的體積，再做猜想。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)、討論后，發(fā)表自己的看法）

生4：乒乓球所受浮力與乒乓球在水中的深度有關(guān)。

師：我補(bǔ)充說(shuō)明一下，乒乓球在水中的深度有“浸沒深度”和“浸入深度”。

（教師演示：用手向下壓乒乓球。說(shuō)明“浸入深度”指乒乓球浸沒前逐漸浸入水中的深度，“浸沒深度”指浸沒后在水中的深度）

師：你認(rèn)為的深度是指什么深度呢？

生4（繼續(xù)回答）：好像都有關(guān)系。

師：還有其他猜想嗎？

生5：我觀察到乒乓球壓入水里的過程中，手上感覺到的力越來(lái)越大，水面逐漸上升，乒乓球所受浮力是不是和它排開的水的體積有關(guān)？

師：總體而言，同學(xué)們的猜想都很重視證據(jù)。歸納一下猜想的結(jié)果，同學(xué)們提出了浮力大小與“液體密度、物體體積、浸入深度、浸沒深度、排開水的體積”有關(guān)，仔細(xì)思考一下，我們可以發(fā)現(xiàn)，物體體積越大，浸沒在水里時(shí)排開的液體體積也越大，物體浸入深度越大，排開的水的體積也越大。所以，我們的猜想可以合并為“浮力大小可能與液體密度、物體在液體中浸沒的深度、排開液體的體積”有關(guān)。面對(duì)這樣一個(gè)多因素問題，我們一般采用的探究方法是什么呢？

生（齊聲）：控制變量法。

師：現(xiàn)在，同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有彈簧測(cè)力計(jì)，廢舊電池，盛有水、酒精的容器各1個(gè)，請(qǐng)大家討論一下具體的探究方案。

（學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)方案，教師巡回提問、交流，確定探究的具體步驟）

（教師用PPT出示探究步驟：1.如圖a所示，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出圓柱體所受的重力；2.如圖b所示，將圓柱體逐漸浸入水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化，記錄其中的一次示數(shù)；3.如圖c所示，記下圓柱體完全浸沒入水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；4.如圖d所示，改變圓柱體浸沒在水中的深度，觀察并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；5.如圖e所示，將圓柱體浸沒在酒精中，觀察并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)）

圖4　

（學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集證據(jù)，教師巡回指導(dǎo)，個(gè)別提醒操作、讀數(shù)時(shí)的注意事項(xiàng)）

師：下面，我請(qǐng)一組同學(xué)將所測(cè)數(shù)據(jù)填入表格中。（PPT出示，見圖5）

師：先請(qǐng)這組同學(xué)依據(jù)數(shù)據(jù)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（1人回答，小組內(nèi)其他幾人補(bǔ)充，得出結(jié)論如下：1.比較1、2、3的數(shù)據(jù)可得：物體所受浮力的大小與它排開液體的體積有關(guān)；2.比較3、5的數(shù)據(jù)可得：物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)；3.比較3、4的數(shù)據(jù)可得：物體所受浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無(wú)關(guān)）

師：請(qǐng)其余小組根據(jù)自己所測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)論進(jìn)行評(píng)估，贊成的請(qǐng)舉手。

圖5　

（全班學(xué)生舉手表示贊同。教師用PPT出示結(jié)論：實(shí)驗(yàn)表明，浸在液體中的物體，所受浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)，與浸沒深度無(wú)關(guān)）

活動(dòng)4：了解阿基米德原理

師：早在公元前245年左右（相當(dāng)于我國(guó)的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期），古希臘學(xué)者阿基米德就通過實(shí)驗(yàn)和理論研究得出了有關(guān)浮力大小的原理，人們稱之為“阿基米德原理”，時(shí)至今日，這條原理在船舶工業(yè)及生產(chǎn)、生活實(shí)際中仍有著廣泛的應(yīng)用。

（教師請(qǐng)學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，相互交流，回答“阿基米德”原理和“計(jì)算公式”）（略）

（教師用PPT出示本節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，幫助學(xué)生梳理所學(xué)）（略）

課堂評(píng)價(jià)活動(dòng)：

評(píng)價(jià)題1（請(qǐng)學(xué)生考慮“WWW”中的問題1，如圖5）：

圖5　

在一只塑料袋中裝入大半袋水，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出盛水的塑料袋所受的浮力大小。再將塑料袋浸入水中，觀察浸入過程中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化。當(dāng)塑料袋中的水面與容器中的水面相平時(shí)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記錄你看到的現(xiàn)象，由此你能得到什么結(jié)論？

（請(qǐng)兩位學(xué)生上臺(tái)共同探究，并做分析，教師點(diǎn)評(píng)，描述現(xiàn)象，剖析現(xiàn)象揭示的原理）

現(xiàn)象1：塑料袋在浸入水里的過程中，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)逐漸減小。

結(jié)論1：塑料袋所受的浮力與排開的水的體積有關(guān)，V排水越大，則F浮越大；說(shuō)明ρ液一定，V排水越大，則F浮越大，與阿基米德原理一致。

現(xiàn)象2：當(dāng)塑料袋中的水面與容器中的水面相平時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為零。

結(jié)論2：依據(jù)F浮=G-F，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為零時(shí)，則F浮=G袋水；當(dāng)塑料袋中的水面與容器中的水面相平時(shí)，G袋水=G排水；所以F浮=G排水。可見，該實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證阿基米德原理。

評(píng)價(jià)題2：遼寧號(hào)航母的正式服役，標(biāo)志著我國(guó)即將擁有一支遠(yuǎn)洋海上打擊力量。以下是遼寧號(hào)航母的一些參數(shù)，請(qǐng)計(jì)算它滿載時(shí)所受到的浮力大小（g取10N/kg）。

長(zhǎng)寬航速排水量艦長(zhǎng)304米，艦寬70.5米最高航速32節(jié)標(biāo)準(zhǔn)排水量5.7萬(wàn)噸，滿載排水量6.75萬(wàn)噸

（請(qǐng)一名學(xué)生上黑板板書，教師點(diǎn)評(píng)，確定解答：依據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=G排水=m排水g=6.75× 107kg×10N/kg=6.75×108N）

師：本節(jié)課，我們只是揭開了“浮力”的面紗，浮力在實(shí)際生活中還存在著廣泛的應(yīng)用，在后續(xù)學(xué)習(xí)中，我們將繼續(xù)探討。本節(jié)課的作業(yè)是書本“反思與評(píng)價(jià)”中設(shè)置的題2，請(qǐng)利用題中所提供的器材：溢水杯、小石塊、小桶、彈簧測(cè)力計(jì)、水，設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證阿基米德原理。