阿基米德原理教案示例之二

(二)教學要求

1.知道浮力的大小只跟液體的密度和排開液體的體積有關，與物體浸入液體中的深度、物體的形狀等因素無關。進一步理解阿基米德原理。

2.應用阿基米德原理，計算和解答有關浮力的簡單問題。

(三)教具：彈簧秤、玻璃水槽、水、細線、石塊、體積相同的銅塊、鋁塊、木塊、橡皮泥、燒杯。

(四)教學過程 

一、復習提問

1.學生筆答課本章后的“學到了什么”問題1和2。然后由一學生說出自己填寫的答案。教師講評。

2.270克的鋁塊體積多大？浸沒在水中受到的浮力多大？

要求學生在筆記本上演算，一名學生板演。教師巡回指導，并對在黑板上的計算進行講評。

二、進行新課

1.浮力的大小只跟液體的密度和排開的液體的體積有關，與物體浸入液體中的深度，物體的形狀等因素無關。

①浮力的大小與物體浸入液體中的深度無關。

提問：物體浸沒在液體中，在不同深度受到的浮力是否相等？

學生回答并說出分析結果和道理。

教師演示實驗：把鐵塊用較長一些的細線拴好，掛在彈簧秤上。先稱出鐵塊重（可由學生讀值）。將鐵塊浸沒在水中，彈簧秤的示數減小，問：這是什么原因？由學生讀出彈簧秤的示數，計算出鐵塊受到的浮力。將鐵塊浸沒在水中的深度加大，靜止后，由學生讀出此時彈簧秤的示數，求出浮力的大小。比較兩次浮力的大小，得出：浮力的大小跟物體浸沒在水中的深度沒有關系。換用其他液體進行實驗，可得出同樣的結果。

教師從理論上分析：浸沒在液體中的物體受到的浮力等于物體排開的液體受到的重力。當物體浸沒在液體中時，無論物體位于液體中的哪一深度，由于液體的密度和它排開的液體的體積不變，所以它排開的液體受到的重力大小不改變。因此，這個物體無論處于液體中的哪一深度，它受到的浮力都是相等的。

②浮力的大小與物體的形狀無關。

提問：浸沒在同一種液體中的物體體積相同，它們受到的浮力大小是否相同？

演示實驗：取一塊橡皮泥，將它捏成立方體，用細線拴好，用彈簧秤稱出橡皮泥重。將它浸沒在水中，讀取此時彈簧秤的示數。求出它浸沒在水中受到的浮力。（以上讀值和計算由學生完成）將橡皮泥捏成球形，按上述實驗步驟，求出它浸沒在水中時，它受到的浮力。

總結：比較兩次實驗測得的浮力大小，得出：浮力的大小與物體的形狀無關。

提問：由學生用阿基米德原理解釋上述實驗結果。教師總結。

③浮力的大小與物體的密度無關。

提問：將體積相同的銅塊和鋁塊浸沒在水中，哪個受的浮力大？

演示：將體積相同的銅塊和鋁塊用細線拴好，用彈簧秤測出它們浸沒在水中受到的浮力。比較它們受到的浮力大小。

總結：比較兩次實驗結果得出：浮力的大小跟物體的密度無關。

提問：由學生用阿基米德原理解釋上述實驗結論。教師總結，并結合復習提問2的分析指出，有的同學認為“較輕的物體受的浮力一定大”的看法是錯誤的。

④浮力的大小與物體在液體中是否運動無關。

提問：體積相同的鐵塊和木塊放入水中后放手，鐵球下沉，木塊上浮，哪個受的浮力大？

學生討論，教師用阿基米德原理分析它們受到的浮力一樣大。總結出：浮力的大小與物體在液體中是否運動無關。

通過以上的實驗和分析，教師總結并板書：“浮力的大小只跟液體的密度和物體排開的液體的體積有關，而跟物體浸入液體中的深度、物體的形狀、密度、物體在液體中是否運動等因素無關。”

2.例題：（出示小黑板）

①如圖12-4所示，甲、乙兩球體積相同，浸在水中靜止不動哪個球受到的浮力大？為什么？哪個球較重？為什么？
學生討論，教師總結。
解：甲球受到的浮力較大。根據阿基米德原理。甲球浸沒在水中，乙球是部分浸沒在水中，故，甲球排開水的體積大于乙球排開水的體積。因此，甲球排開的水重大于乙球所排開的水重。所以，甲球受到水的浮力較大。板書：“F甲浮>F乙浮”

浸在水中的甲、乙兩球，甲球較重。分析并板書：“甲球懸浮于水中，G甲=F甲浮

乙球漂浮于水面，G乙=F乙浮

因為：F甲浮>F乙浮

所以：G甲>G乙”

小結：解答浮力問題要學會用阿基米德原理進行分析。對于漂浮和懸浮要弄清它們的區別。對浸在液體中的物體進行受力分析是解答浮力問題的重要方法。

例題：有一個空心鋁球，重4.5牛，體積是0.5分米3。如果把這個鋁球浸沒在水中，它受到的浮力是多大？它是上浮還是下沉？它靜止時受到的浮力是多大？

要求全體學生在自己的筆記本上演算，由一個學生到黑板上板演，教師針對演算過程中的問題進行講評。

要求學生答出：

由于鋁球全部浸沒在水中，所以V排=V球=0.5分米3=0.5×10-3

米3。

F浮=G排水=ρ水·g·V排=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.5×10-3米3=5牛。

因為：F浮>G球，所以鋁球上浮。

鋁球在水中上浮，一直到露出水面，當F浮=G球=4.5牛時，鋁球靜止在水面上。此時鋁球受到的浮力大小等于鋁球的重。

小結：解答此類問題，要明確鋁球是研究對象。判斷上浮還是下沉以及最后的狀態要對研究對象進行受力分析，應用公式計算求解。

3.總結計算浮力大小的四種方法：

應用彈簧秤進行測量：F浮=G-F。G為物體在空氣中的重，F為物體浸入液體中時彈簧秤的示數。

根據浮力產生的原因，求規則固體受到的浮力。F浮=F向上-F向下。

根據阿基米德原理：F浮=G排液=ρ液·g·V排。此式可計算浸在液體中任意行體受到的浮力大小。

根據物體漂浮在液面或懸浮在液體中的條件F浮=G物，應用二力平衡的知識求物體受到的浮力。

三、布置作業 ：本章課文后的習題6、7、9。