阿基米德原理教學案例
(二)教學要求
1.知道浮力的大小隻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,阿基米德原理教案示例之二。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、複習提問
1.學生筆答課本章後的“學到了什麼”問題1和2。然後由一學生説出自己填寫的答案。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。教師巡迴指導,並對在黑板上的計算進行講評。
二、進行新課
1.浮力的大小隻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?
學生回答並説出分析結果和道理。
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:這是什麼原因?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,靜止後,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係。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於物體排開的液體受到的重力。當物體浸沒在液體中時,無論物體位於液體中的哪一深度,由於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,這個物體無論處於液體中的哪一深度,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,物理教案《阿基米德原理教案示例之二》。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,並結合複習提問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後放手,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,教師總結並板書:“浮力的大小隻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?為什麼?哪個球較重?為什麼?
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於乙球排開水的體積。因此,甲球排開的水重大於乙球所排開的水重。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。分析並板書:“甲球懸浮於水中,G甲=F甲浮
乙球漂浮於水面,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。對於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:
由於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於鋁球的重。
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後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。
根據物體漂浮在液麪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、佈置作業:本章課文後的習題6、7、9。
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