2020－2021学年教科版八年级物理下册第十章液体的力现象3.科学探究：浮力的大小学案

科学探究：浮力的大小 一、教材分析 本节是在力、力的平衡、压强和认识浮力等内容学习的基础上重点探究浮力 的大小，即阿基米德原理，是本章的重点，为后面《浮与沉》的学习奠定基础， 因此本节内容起到承上启下的作用。同时，阿基米德原理对人们的日常生活、生 产技术和科学研究有着广泛的现实意义。 教科版教科书的编排风格迥异，采取两个模块，即实验探究影响浮力大小的 因素和阿基米德原理，注重在实验探究过程中培养学生的猜想能力，让学生经历 “替代法”的学习，从而有助于学生更好地掌握阿基米德原理。 二、 学情分析 学生在学习本节之前，已经掌握了浮力的概念，能够利用称重法测量物体受 到浮力的大小，知道浮力产生的原因，经历了实验探究的过程，初步掌握了一些 探究方法，为本节的科学探究奠定知识、方法和能力基础。阿基米德原理实验探 究本身综合性强，对能力的要求比较高，是学生学习的难点所在。 三、 教学目标分析 基于以上对教学内容的分析，结合课程标准对本节的要求，我确定了如下教 学目标： 1. 知识与技能 1）了解浮力的大小与什么因素有关， 2）知道阿基米德原理，会计算浮力的大小。 2.过程与方法 1）经历实验探究，了解浮力的大小与哪些因素有关， 2）经历实验探究和理性探究，了解阿基米德原理，体验研究阿基米德原 理时运用的科学方法。 3.情感态度与价值观 1）结合阿基米德的故事和探究活动，激发学生勇于探求科学 真理的热情， 体验科学探究的乐趣，培养实事求是的科学态度 ， 2）初步认识科学技术对社会发展的影响，建立应用科学知识的意识。 四、重难点分析 根据所确定的教学目标，结合学生的学习情况，由于阿基米德原理是最主要、 最经典的规律之一，也是解决浮力问题的主要依据，所以阿基米德原理是本节的 教学重点；而亲身体验实验探究的过程，有利于培养学生观察能力、操作能力、 设计实验的能力、运用科学研究方法等探究能力，所以探究影响浮力大小的因素 也是本节课的重点 由于阿基米德原理实验探究本身综合性强，对能力的要求比较高，加之学生 的抽象思维不足，逻辑推理、归纳概括的能力不强，所以，探究阿基米德原理是 本节课的难点。 四、 学法、教法 为了突出重点，突破难点，达成既定的教学目标，从学生的认知特点和培养 学生实验探究能力的角度出发，让学生大胆猜想，用实验验证假设，与同学合作 分析解决问题、概括归纳总结规律的学习方法；而我本着“学生为主体，教师为 主导”的原则，采用启发式教学，引导学生分析实验现象，提出假说，分析论证， 注重演示实验和学生自主实验相结 合，逻辑推理与实验探究相结合，从而达 成教学目标。 六、教学过程 设计思路：由于初中学生刚刚开始学习物理，而兴趣是最好的老师，在教学 中激发他们的学习兴趣是很关键的一点。所以，在新课引入部分先讲故事激发好 奇心，再让学生亲自模拟感受，牵动学生的探究欲望。而在新课部分，充分发挥 学生的主体作用，运用学生动手实验、边学边实验、验证性实验等方法引导学生 科学猜想，放手让学生亲自探究，使他们获得成功探究的喜悦，汲取失败的教训， 以培养学生实事求是的科学态度和热爱科学的精神。 知识点 教师活动 学生活动 设计意图 引入 课题 讲述阿基米德的故事：在伟大的 物理学家阿基米德生活的时代 有一个国王，他让金匠给他做了 一顶皇冠，做好之后，国王想金 匠是不是偷走了我的黄金呢？ 经过称量，皇冠的重量确实与当 初他交给金匠的金子一样重啊。 于是他找来了阿基米德， 要求 阿基米德鉴定皇冠是不是真的。 阿基米德接到国王的任务之后， 苦思冥想，百思不得其解。有一 天，他去洗澡，当他跨入澡盆时， 水有溢出，同时也感觉身体变轻 了。这时阿基米德似乎明白了什 么！他跳出澡盆，大叫：找到了， 我找到了，我找到方法了！ 做实验。 现象：瓶子压的越深， 用的力气越大。 历史小故事 激发学生的 好奇心和求 知欲。 在有趣的实 验中，悄悄 让学生感受 到浮力大小 的区别。 水面越高， 用的力气越 大，有利于 学生猜想浮 力的大小与 排开水的体 积有关； 加入食盐， 新课引入 学生的猜想 猜想的检验 推演验证假设知识回顾 历史故事 模拟实验 学生自主实验 演示实验 学生自主探 究 定性结论 提出假说 替代法溢水法 学以致用 回到课题引入借助板书 水托保鲜袋实验 模拟当年的阿基米德进入澡盆 的情景，让学生自己做实验：把 带盖的空矿泉水瓶放在盛水的 水槽中，用力慢慢压矿泉水瓶。 手有什么感觉呢？ 为什么压的越深，用的力气越大 呢？ 压的越深瓶子受到的 浮力越大。 鸡蛋所受的 浮力增大有 利于学生猜 想浮力的大 小与液体的 密度有关。 为后续的猜 想做好铺 垫。 老师演示实验：将鸡蛋放入清水 中，鸡蛋沉在水底，加入食盐之 后，鸡蛋沉在水底。 现象：鸡蛋的运动状态 发生改变，鸡蛋上浮 了。 探 究 影 响 浮 力 大 小 的 因素 让学生动手实验：用称重法测桌 面上物体在水中和浓盐水中的 的浮力。 物体有：体积相同的铁块和铜 块，和铜块等质量的铁块。 做实验。 进一步巩固 了称重法测 量物体受到 的浮力大 小，培养学 生观察、实 验的能力， 有利于学生 对影响浮力 大小因素做 出合理的猜 想。 让学生通过刚才的实验猜想、讨 论哪些因素影响浮力的大小。排 除明显的非影响因素，并将剩下 的分类。 物体类：物体的重力、 质量、密度、体积。 液体类：液体的密度、 液面升高的程度 通过讨论让 学生提出自 己的猜想， 培养了学生 “ 提 出 问 题，发表自 己看法”的 良好学习物 理的习惯。 检验物体类猜想 演示实验：把旺仔罐慢慢浸入水 中，要求学生观察弹簧秤的示数 有什么变化？ 旺仔罐在没入水中之 前，弹簧秤示数不断变 化。从而说明同一物体 受到的浮力与物体的 重力、质量、密度、体 积无关。 通过提问题 的方式，引 导学生一步 一步思考， 最终导出结 论。 自主探究实 验，培养学 生动手实验 能力和运用 科学研究方 法的能力， 突出了探究 影响浮力大 小因素的教 学重点。 检验液体类猜想 放手让学生利用身边的器材自 主探究。 学生将旺仔罐缓慢没 入水中，没入之前其受 到的浮力在不断变大， 液面不断升高；没入之 后其受到的浮力不变， 液面也不变。将同一物 体浸没在水中和食盐 水中所受到的浮力不 同。从而说明同一个物 体所受到的浮力与液 体的密度和液面升高 的程度有关。 总结：物体受到的浮力与液体的 密度和液面升高的程度有关。 我进一步分析液面升高的程度 实际是与物体浸没在液体的体 积有关，也就是与物体排开液体 的体积有关。从而得出最终的结 论：物体所受到的浮力与液体的 密度和物体排开液体的体积有 关。 阿 基 米 德 原 理 讲述 演示实验：事先用保鲜袋装适量 的水，袋内不要有空气，称其重 力。然后将其浸没在烧杯中，观 察测力计的示数为零。要求学生 画出其所受力的示意图。从而说 明物体受到的浮力等于其重力， 即等于排开水的重力。 浮F G 浮F G 演示实验并 引导学习观 察思考，亲 身体验，有 利于学生提 出猜想。 提出问题：如果将这袋水换成同 形状、同体积的固体，它所受到 的 浮 力 是 多 少 呢 ？ 提出猜想：此时该固体 所受到的浮力即等于 装满水的保鲜袋所受 到的浮力，即等于排开 水的重力。 表扬学生的猜想并讲述阿基米 德原理。 表扬学生的 猜想增强了 学生学习物 理的信心。 阿 基 米 德 原 理 的验证 提出问题： 如何验证这个结论呢？采用问 题串：如何测物体的浮力？如何 测排开水的重力？怎样准确地 排水？让学生思考之后再设计 排水法测浮力的实验。 运用排水法、称重法测 物体所受到的浮力。 问题串有利 于避免实验 中经常出现 的错误和混 乱的现象， 也有利于培 养学生实验 前认真思考 和制定计划 的好习惯。 阿 基 米 德 原 理 的应用 不论漂浮还是悬浮，下沉，物体 所受到的浮力都等于它所排开 的液体的重力。 直接给出阿 基米德原理 的 适 用 范 围。 讲授法，学 生在理解的 基础上进一 步 掌 握 知 识。 回到课题引入，重提那时的问 题，要求学生解释：同一个鸡蛋 为什么在清水中下沉而在食盐 水中上浮呢？为什么矿泉水瓶 学生运用规律解释其 中的原理。 学生自己运 用规律解释 之 前 的 疑 惑，获得了 压的越深受到的浮力越大呢？ 运用知识解 决问题的成 功感和喜悦 感，增强学 习物理的信 心，同时也 达到了学以 致 用 的 目 的。 讲述阿基米德鉴定皇冠的两种 方法：一是称重法，称等重力的 皇冠和纯金在水中的重力，若重 力相等，说明皇冠是纯金的，若 不等，则不是纯金；二是排水法， 等重的皇冠和纯金放在水里，观 察它们的排水体积，若排水的体 积相等，则是纯金，否则不是。 让学生解释两种方法的道理。 称 重 法 的 原 理 ： 浮拉 - FGF  拉F 相 等 说 明 浮 力 相 等，而 排液浮 gvF  排开水的体积相等，则 皇冠的密度就等于纯 金的密度。 排水法的原理：排开水 的重力相等说明皇冠 和等量的纯金质量相 等，密度等于纯金的密 度。 七、 板书设计 板书包括主板书和辅助版书。主板书包括浮力大小的影响因素，阿基米德 原理及公式。辅助版画包括学生猜想和验证性实验的结果。 10.3 科学探究：浮力的大小