阿基米德原理

阿基米德原理（第二課時）大連市110中學(xué)于長溪教材簡析本課時教材安排兩個探究性實驗，一是探究浮力大小與哪些因素有關(guān)（這一定性探究是讓學(xué)生知道影響浮力大小的兩個因素：液體的密度和物體排開液體的體積）；二是探究浮力的大?。ㄟ@一定量探究是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)浮力的大小與兩個因素存在什么樣的關(guān)系，即理解阿基米德原理）。教材的最后以“信息窗”的形式對古希臘的科學(xué)家阿基米德作了簡單的介紹，一方面培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的愿望，另一方面滲透了辯證法的教育。學(xué)情分析在本節(jié)內(nèi)容第一課時的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道了浮力的基本概念和生活中常見的一些浮力現(xiàn)象，并學(xué)會了用“稱重法”來測算浮力的大??；同時，在上學(xué)期的學(xué)習(xí)中，學(xué)生知道了力與運動的相關(guān)知識，學(xué)生已初步掌握了用“控制變量法”來研究兩個以上物理量之間的關(guān)系，所有這些都為本節(jié)課的科學(xué)探究奠定了基礎(chǔ)。教學(xué)目標知識與技能1.知道影響浮力大小的兩個因素。2.理解阿基米德原理。3.會用“控制變量法”設(shè)計實驗、選擇器材進行實驗，得出結(jié)論并根據(jù)此結(jié)論歸納推導(dǎo)出實驗定律。4.能應(yīng)用阿基米德原理解決一些簡單的實際問題。過程與方法經(jīng)歷提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、進行探究、得出結(jié)論、總結(jié)規(guī)律并實踐應(yīng)用的認知過程，有效實施自主、合作、探究式的學(xué)習(xí)。情感態(tài)度價值觀通過對古希臘科學(xué)家阿基米德的介紹，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，探求真理的愿望，同時滲透偶然性與必然性的科學(xué)辨證關(guān)系。重難點重點對阿基米德原理的理解難點1.應(yīng)用“控制變量法”設(shè)計實驗。2.通過科學(xué)探究歸納推導(dǎo)出實驗定律。教學(xué)方法以“探索——發(fā)現(xiàn)”為主的綜合啟發(fā)式器材準備1.分組用：圓柱體組（銅、鐵、鋁各一個）、彈簧測力計、溢水杯、燒杯（大、小各一個）、帶蓋的小瓶、石塊、細線、水、煤油、小石子等。2.演示用：雞蛋、柱形玻璃筒、鹽水、鹽、水、溢水杯、小燒杯、演示測力計、圓柱體、細線、多媒體課件、展示臺等。教學(xué)過程教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動一、導(dǎo)入新課1、創(chuàng)設(shè)情境投影：蔚藍的天空，湛藍的海水，雄偉的萬噸巨輪。2、提出問題這艘滿載貨物的輪船受到海水的浮力有多大呢？很顯然，這個問題已經(jīng)無法用前面學(xué)過的“稱重法”來解決。3、點撥啟發(fā)為了解決輪船在海中航行時所受浮力大小的問題，我們必須先研究浮力大小與哪些因素有關(guān)？刺激學(xué)生的感官，引起興奮，學(xué)生進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)生思考、議論，但無人回答。（面對這個龐然大物，彈簧測力計已經(jīng)無能為力，問題的提出在學(xué)生心中引發(fā)了認知的沖突，激起了求知的“浪花”）二、合作探究探究一：浮力大小與哪些因素有關(guān)？演示：加鹽雞蛋上浮實驗設(shè)疑：雞蛋在鹽水中由原來的靜止到向上運動，受到的浮力是怎樣變化的？這種變化的原因是什么？這一現(xiàn)象說明了什么？啟發(fā)猜想：浮力大小除了與液體的密度有關(guān)以外，還與哪些因素有關(guān)呢？大家可以根據(jù)自己的所見所聞、生活經(jīng)驗，結(jié)合所學(xué)知識進行小組討論并提出猜想。師生歸納：（1）浮力的大小與液體的密度有關(guān)；（2）浮力大小可能與物體的輕重有關(guān)；（3）浮力的大小可能與物體浸入液體的深度有關(guān)；（4）浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關(guān)?！O(shè)計實驗：啟發(fā)：浮力大小除了與液體的密度有關(guān)以外，還可能與物體的輕重、物體浸入液體的深度、物體浸入液體的體積（說明：V浸＝V排）等有關(guān)，那么我們怎樣來驗證這些猜想呢？再啟發(fā)：浮力大小可能和上述因素可能都有關(guān)系，當(dāng)我們研究浮力大小和其中某個因素是否有關(guān)時，必須控制其它因素，使其保持不變，以排除其它因素的影響?；貞浺幌挛覀冊谏蠈W(xué)期哪些地方用了這種做法？這種研究方法叫什么？那么，如何設(shè)計實驗來研究浮力與物體的輕重是否有關(guān)呢？說說你的做法。仿照這樣的做法進行其他因素探究讓學(xué)生評估學(xué)生甲的設(shè)計，并以此為范例引導(dǎo)學(xué)生進行其他實驗的設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計制定表格、選擇器材、進行實驗。教師巡視指導(dǎo)。大家的實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？讓學(xué)生匯報并填寫教材P126方框里的空。學(xué)生觀察、思考、回答：根據(jù)力與運動的關(guān)系可知，雞蛋受到的浮力在增大，原因是鹽水的密度在增大，這一現(xiàn)象說明浮力與液體的密度有關(guān)。學(xué)生們開始討論，課堂氣氛活躍起來，很快有人開始舉手回答：生甲：浮力大小和物體的輕重有關(guān)。輪船比木塊在水中受到的浮力大，是由于輪船很重的原因。生乙：浮力的大小與物體浸入液體的深度有關(guān)。夏天當(dāng)我在游泳池中從淺水區(qū)到深水區(qū)時，由于浮力變大，感覺漸漸地飄了起來。生丙：我認為從淺水區(qū)到深水區(qū)浮力變大，是由于人體浸入水中的體積變大的緣故，所以浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關(guān)?！瓕W(xué)生回答：用實驗來驗證。生丁：比如研究力的作用效果與力的三要素（力的大小、方向、作用點）的關(guān)系，研究滑動摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度的關(guān)系等等。這種方法叫“控制變量法”。生戊：要保持液體的密度、物體浸入液體的深度、排開液體的體積等不變，改變物體自身的重，看看浮力是否變化。根據(jù)實驗桌上的器材，我第一次在小瓶中裝少量石子，第二次裝較多的石子，兩次都浸沒在水中同一位置，用“稱重法”測算出浮力的大小，列表進行比較。學(xué)生設(shè)計實驗、進行探究、得出結(jié)論。學(xué)生匯報：物體在液體中所受的浮力大小與液體的密度、物體排開液體的體積有關(guān)，與物體的重、浸沒在液體中的深度等無關(guān)二、合作探究（續(xù)）探究二：探究浮力的大小設(shè)疑：我們已經(jīng)探究出浮力大小與液體密度、排開液體的體積有關(guān)，那么，它們之間到底有怎樣的確切關(guān)系呢？演示啟發(fā)：介紹溢水杯及其使用。用演示測力計吊著圓柱體緩慢地向盛滿水的溢杯浸入直到浸沒為止，用空杯盛接從溢杯里排出的水。讓學(xué)生觀察現(xiàn)象并分析比較。引導(dǎo)得出：浮力大──排開的水多；浮力小──排開的水少。設(shè)疑：那么，浮力的大小和排開水的多少有著怎樣必然的聯(lián)系呢？如何去來研究呢？好，下面大家用實驗來探究浮力的大小。要注意組內(nèi)分工協(xié)作，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在教材P126的表格中。教師巡視指導(dǎo)，對學(xué)生的實驗及時予以肯定與表揚。比較測得的浮力與排開水的重，大家發(fā)現(xiàn)了什么？把水換成其他液體，是否也有同樣的結(jié)論呢？下面大家用煤油去做一做。剛才大家得出的結(jié)論就是著名的阿基米德原理。但是通過前面的探究我們知道，物體所受的浮力與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，那么阿基米德原理怎樣體現(xiàn)這個“有關(guān)”的呢？請學(xué)生上臺板演，推導(dǎo)出阿基米德原理的數(shù)學(xué)表達式。利用課件介紹古希臘科學(xué)家阿基米德，培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)、探求真理的愿望，“鑒別王冠”的故事來滲透在科學(xué)研究中偶然性與必然性的科學(xué)辨證關(guān)系。由淺入深：學(xué)生思考由定性到定量的變化。觀察現(xiàn)象：圓柱體逐漸進入水中，排開的水漸漸增多，測力計的示數(shù)逐漸變小。分析比較：圓柱體浸入水中體積越多，排開的水就越多，測力計的示數(shù)就越小，說明它受到的浮力就越大。學(xué)生回答：可以稱一稱排開水所受重力有多大？看它和浮力大小究竟是什么關(guān)系？學(xué)生開始分組實驗進行探究。結(jié)論：浮力的大小等于排開的水重學(xué)生繼續(xù)探究，得出結(jié)論：浸在液體里的物體所受浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力大小。學(xué)生板演：F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排學(xué)生觀看，接受科學(xué)熏陶三、鞏固提高投影：救生衣畫面抗洪搶險中解放軍戰(zhàn)士穿的救生衣是用泡沐塑料制成的，使用時必須讓人的頭部露出水面。如果救生衣的體積為×10-2m3，則使用救生衣的解放軍戰(zhàn)士最大質(zhì)量不能超過多少kg？（設(shè)人的頭部占人總體積的1/10，ρ泡沐=×103kg/m3，ρ人=×教師巡視。展示學(xué)生解題過程，引導(dǎo)學(xué)生評議。學(xué)生動腦思考，動手計算。學(xué)生共同評議。四、課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家有哪些收獲？學(xué)生討論、交流匯報、補充與完善。五、作業(yè)設(shè)計P127作業(yè)2、3其中第二題是把求浮力的兩種方法：“稱重法”和“原理法”結(jié)合在一起，加強知識間的內(nèi)在聯(lián)系；第三題是一個開放性試題，意在訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散性思維。六、板書設(shè)計第四節(jié)阿基米德原理（第二課時）探究一：浮力的大小與哪些因素有關(guān)與ρ液、V排有關(guān)探究二：探究浮力的大小浮力大──排開的水多浮力小──排開的水少F浮=G排=m液·g＝ρ液·g·V排即F浮=ρ液·g·V排七、教后反思探究式教學(xué)法又稱“發(fā)現(xiàn)法”，是60年代初美國認知主義心理學(xué)家布魯納（JeromeS.Bruner）在《教育過程》一書首先提出的，這種方法要求學(xué)生在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣，通過自己的探索和學(xué)習(xí)，“發(fā)現(xiàn)”事物變化的因果關(guān)系及內(nèi)在聯(lián)系，形成概念，獲得規(guī)律。在這種形式的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅學(xué)到了知識，更重要的是經(jīng)歷了知識的獲得的過程，掌握了學(xué)習(xí)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。布魯納說：“發(fā)現(xiàn)包括著用自己的頭腦親自獲得知識的一切形式?！卑l(fā)現(xiàn)法體現(xiàn)了學(xué)為主體，教為主導(dǎo)的教學(xué)理念。本節(jié)課是以科學(xué)探究為特色的教學(xué)模式，收效明顯：1．從創(chuàng)設(shè)情境──設(shè)疑──猜想──設(shè)計——探究──點撥──歸納──應(yīng)用，整個教學(xué)過程符合學(xué)生的認識規(guī)律，即從直覺思維到抽象思維，從感性認識到理性認識，使學(xué)生由淺入深地掌握物理概念和規(guī)律。2．通過情景設(shè)置、提出問題、猜想假設(shè)、動手探究等教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而當(dāng)學(xué)生對某事物感興趣時，就能全神貫注、