前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇阿基米德范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
人教版義務教育教科書八年級物理第十章第二節《阿基米德原理》
二、設計思路
1.教學指導思想:突出科學探究過程,重視學生物理方法的學習和學生思維水平的提高,注重歸納整理得到求解浮力問題的多種方法。
2.設計理念:由于這一部分是初中物理教材的重點,也是教學的難點,內容抽象,運用的知識多,學生學起來總 有種望而生畏的感覺,與傳統的實驗相比教材中實驗雖然有了很大的改進,但所用方法并不直觀,演示步驟多,學生思維跨度大,不利于學生理解接受。學生極易在此處形成兩極分化,但就現行課本來講我認為有所不足:一是要記下兩次彈簧秤讀數,算出增加、減小數值,有些麻煩;二是移動掛物體的彈簧秤不方便、又不穩定,會偏上、偏下移動,造成排開水重與浮力的大小有較大的誤差,得出的數據也不夠準確。為此我改變了過去教師講學生聽,教師演示學生看的教學方法, 把阿基米德定律及應用兩個課題組成一個教學單元,并把課本中驗證性的演示實驗改為探索性的動態學生實驗, 采用簡單,直觀,形象的方法,讓學生在教師指導下,邊看書,邊思考、邊實驗、邊探索、邊分析討論得出阿基米德定律。教學過程中我注重創設富于挑戰性、貼近學生實際的問題情境,利用生活中常見器材比如橡皮泥,易拉罐等設計實驗,拉近物理與社會、物理與生活的距離,使學生從生活走向物理,從物理走向社會,,對物理有親近之感,激發并保持學生的學習興趣。經過優化了的實驗探究和科學的推理歸納等方法加強學生對知識的理解,培養學生的觀察能力和分析概括能力,發展學生收集、處理、交流信息的能力,了解科學研究方法,培養學生的科學探索精神、實踐能力和創新意識。引導學生通過動手解題歸納出求解浮力問題的常用解題方法,整理出一些重要的解題收獲以備使用,努力激發學生學習的熱情和探索欲,打破一些學生感到物理學習枯燥和偏難的思想。
3.教材分析: 《物理課程標準》的要求:通過實驗探究,經歷探究浮力大小的過程,知道阿基米德原理。教材在對阿基米德原理這一部分內容的編排上基本突出了探究過程,體現了讓學生探究性學習的教學思想。本節設計的過程首先讓學生通過動手實驗活動體驗浮力的存在及其變化,聯系上一節課決定浮力大小的因素,通過交流猜想,得出浮力的大小跟排開液體所受的重力也有密切關系,進而自然過渡到實驗設計的環節,再通過學生實驗得出結論(即阿基米德原理)。
4.教學方法運用;本節設計采用邏輯推理和探究教學相結合的教學方法,讓學生明白阿基米德原理這一知識的生成過程,從而更深刻地理解這一原理的內涵,加深學生對科學本質的認識。學生通過討論并在動手實驗的基礎上去驗證猜想,然后教師引導學生通過分析、歸納的方法提出物體所受的浮力跟它所排開液體的重力相等的猜想,最后讓學生分組進行實驗設計和實驗操作去檢驗這一假設。在教學的各個環節中,注重促進學生主動地思考并給學生討論、交流的機會,注意利用學習性評價方法對學生的探究活動進行評價,利用習題演練提升學生從多角度深刻掌握阿基米德原理的實質和解題方法。這一節內容在力學學習過程中起到承上啟下的作用,為學生深入理解液體壓強,壓力,二力平衡和共線力的合成,浮力的概念等知識提供全新的認知機會,為后面進一步學習機械效率等知識打下堅實的基礎。
5.學情分析:利用“教材對學生思維水平的要求與學生成績相比較”方法定量研究了初中物理的內容,發現阿基米德原理是整個初中物理教學中最難的一個知識點。產生此現象的原因是初中學生的思維大多以具體形象思維為主, 依托具體的事物,事實作載體,通過逐步的觀察,動手操作和教師的指引才逐步過渡到抽象邏輯思維的高級思維階段。 初中學生的物理思維基本上還處在具體運算階段和前運算階段,即在這個階段學生思維往往具有一定片面性,要依靠物體、實物和能觀察到的事物來支持進行, 不能僅僅依靠詞語、假設等。在上一節雖然學生已學習了浮力的相關知識,但由于多數學生受認知的局限性和諸如“物體浸入水中越深,浮力越大”等錯誤生活觀念的影響,接受新的思想還有一定的難度。同時我所教的班級中,一些學生學習意識比較淡薄,基礎和自覺學習能力比較差,動手操作能力和歸納能力跟不上,如何通過恰當地利用具體事實和學生可親手體驗的探究實驗來恰當的處理教材內容,更正學生的一些錯誤認識就成為完成本節有效教學和提升學生思維能力的關鍵。
6.教學目標
(1)知識與技能①學生經歷科學探究浮力大小過程,理解浮力的實質,掌握阿基米德原理;②能應用阿基米德原理計算和解答有關浮力的簡單問題。
(2)過程與方法①通過邊學邊實驗的探究性學習學會觀察浮力的存在和影響浮力大小的定性因素;②采用控制變量法,經歷從提出猜想和假設到進行實驗探究的操作過程,得到浮力的大小和液體的密度及排開液體的體積之間的數量關系。
(3)情感態度與價值觀①經歷實驗觀察和探究等活動,培養學生尊重客觀事實,實事求是的科學態度和良好的學習習慣,增進交流與合作的意識;②通過獨立操作去認識現象、發現規律,激發學習興趣,培養學生觀察實驗能力、科學思維能力,形成樂于參與科學探究的優良習慣.
7.現代化教學手段,方法運用:運用實驗探究法和幻燈片相結合形象直觀的降低學生對浮力的本質和阿基米德原理內涵的理解的難度;運用控制變量法、推導法確立浮力大小相關因素的數量關系。運用分析,歸納法得出求解浮力問題的方法和重要關系式。
四、教學重點
1.浮力概念理解。
2.阿基米德原理的探究活動及其理解和應用。
五、教學難點
1.用控制變量法探究決定浮力大小因素之間的數量關系,學會實驗過程設計,掌握操作方法及注意事項。
2.對阿基米德原理的理解和應用。
六、教學準備:
1. 演示用:鐵架臺,自動升降臺,彈簧測力計、溢水杯、水、酒精,食鹽,圓柱形金屬物(鐵塊,銅塊)、橡皮泥、細線等。
2. 學生用: 三人一組。每組配備器材有彈簧測力計、燒杯、水、圓柱形金屬物,細線、溢水杯,小桶等。
七、教學過程
(一)回顧復習,溫故知新
(師生共同回憶相關知識點,教師播放浮力產生原理圖和三種求解浮力問題的圖片,加深學生對所學知識的理解,為本節探知浮力大小做好知識鋪墊,增強學生復習記憶能力。)
(1)通過對物體在什么情況下受浮力的探究,認識浮力。
(2)經歷探究浮力大小以及“浮力大小與哪些因素有關”的過程。
(3)知道阿基米德原理。
(4)在探究浮力的過程中學習科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣。
教學方法 實驗探究法
教具 容器、乒乓球(或木塊)、金屬塊、大燒杯、彈簧測力計、細線、雞蛋、食鹽、溢水杯、小燒杯等。
教學過程
(1)引入新課
播放巨輪遠航、氣球騰空的視頻或展示巨輪遠航、氣球騰空的圖片引入課題。
(板書)四、 阿基米德原理
(2)新課教學
(板書: 1. 認識浮力)
演示圖1,提出問題:在生活中你遇到的哪些物體受到了浮力的作用?你是怎樣知道它受到了浮力的作用?請舉例說明。
[學生開始可能會以在水中上浮或漂浮的物體為主舉例,逐步地會有學生意識到在水中下沉的物體也會受到浮力。]
(注:在這里,第2問的提出一是增加學生對第1問的思考深度,二是為后面用彈簧測力計測浮力做好鋪墊;對學生舉出的不恰當的例子要及時進行處理)
在水中下沉的物體是否也會受到浮力?怎樣知道它是否受到了浮力?
(注:要引導學生學會比較判斷物體是否受浮力的各種方法的特點,認識到用彈簧測力計判斷物體是否受浮力有獨到的好處)
浮力是一種什么樣的力?你認為物體在什么情況下會受到浮力?
(注:在學生充分討論、感受的基礎上讓學生進行總結、概括)
通過前面的討論我們知道,物體在浸入液體或氣體時,會受到液體或氣體對它向上托的力,這個力在物理上就叫做浮力。在實驗室里,我們可以用彈簧測力計兩次測量求出浮力的大小。
在我們舉過的事例中,物體都受到了浮力的作用。它們受到的浮力大小是否相同?為什么?
[學生一般會想到在各種不同情況下,物體受到的浮力不相同。]
(注:這一問題的解決要引向用彈簧測力計測出浮力進行比較,使學生養成通過實驗研究問題的習慣)
那么,是什么因素影響了浮力的大小?
(板書:2. 探究浮力)
請你對浮力的大小與哪些因素有關提出猜想,并說出猜想的依據。
(注:說出猜想依據是為了保證猜想的科學性,避免出現胡猜亂想的現象)
[學生一般會從浮力的受力物體與施力物體――液體入手進行猜想,浮力大小可能與物體有關,也可能與液體有關。學生可能猜想出的因素一般有:
⑴與受力物體有關的因素:①物體的體積;②物體的密度;③物體在液體中的深度。
⑵與周圍物體有關的因素:①液體的密度;②液體的多少;③被排開的液體體積。]
通過分析,我們可以把上述猜想歸結為以下4個:⑴物體的密度;物體浸沒在液體中的深度;液體的密度;物體排開的液體的體積。
(注:要引導學生對提出的這些猜想進行分析、歸類,去偽存真,以便實驗探究更加順利)
為了驗證我們的猜想是否正確,我們應該怎樣來設計這一實驗呢?
(注:引導學生注意為保證實驗結果的可靠性,要控制變量)
將學生分成若干小組,自主選擇探究以上的一個或幾個猜想,并注意這些因素是怎樣影響浮力的大小的。
(注:因為課堂時間有限,不必每個人都要進行完全的探究,藉此引導學生意識到合作的重要性)
巡視中對學生的實驗情況進行指導,兼顧學生對猜想的選擇情況,進行正確引導,保證每個猜想都有多組學生來驗證。
(注:要讓學生感受到大量實驗得出的結論才可靠,體會團結起來力量大的道理)
實驗過程、實驗數據和實驗結論的典型展示。
(注:探究成果共享,使實驗結論更有說服力;同時,不要忽視錯誤探究過程的展示,犯錯誤并及時改正錯誤是人成長的必經之路)
通過大家的合作探究,我們對提出的猜想進行了驗證。大家得出的結論是:浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關,與物體的密度和物體浸沒在液體中的深度無關。
請大家思考:物體在密度大的液體中受到的浮力是否一定大?物體排開的液體體積大時,物體受到的浮力是否一定大?在液體的密度和物體排開液體的體積都不同時,物體可否受到相同的浮力?
[學生在思考的基礎上,不難回答;況且也有學生在實驗中已發現在密度小的液體中,物體排開液體的體積大的話浮力也可較大。]
(注:這是一個極具價值的問題,這樣就等于在探究過程中發現了新的問題,可促使探究進一步的深入)
既然在液體的密度和物體排開液體的體積都不同時,物體受到的浮力的大小可能相同。再說“浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關”是否欠妥?那么,浮力大小到底跟什么因素有關?又是怎樣的關系呢?
[學生可能會猜想浮力與排開液體的質量、重力有關;浮力與排開液體的重力相等或成正比]
(注:根據液體密度小、排開液體的體積大與液體密度大、排開液體的體積小的物體受到的浮力的大小可能相同,不難猜出排開液體的質量,進而猜出排開液體的重力;而浮力的大小更可能與排開液體的重力有關,因為它們都是力)
為了驗證浮力的大小是否與排開液體的重力大小相等或成正比,又應當怎樣來設計實驗呢?
(注:要提醒學生在液體密度不同、排開液體的體積也不同的各種情況下,隨機測出浮力的大小和排開液體的重力,然后進行比較)
[學生分成若干小組,用不同物體、不同液體定量探究浮力的大小與排開液體的重力大小的關系。]
(注:因為課堂時間有限,每個人只要隨意測出一組數據即可)
巡視中對學生的實驗情況進行指導,進行正確引導,保證每組學生都能得出正確結論。
實驗過程、實驗數據和實驗結論的典型展示。
(注:探究成果共享,使實驗結論更有說服力;同時,不要忽視錯誤探究過程的展示,犯錯誤并及時改正錯誤是人成長的必經之路)
通過大家的合作探究,我們對提出的猜想進行了驗證。大家得出的結論是:浮力的大小與物體排開的液體所受的重力相等。這就是著名的阿基米德原理。
(注:要對學生強調大量實驗得出的結論才可靠,在全班同學的努力下,我們一節課解決了智者阿基米德幾年都沒解決的問題)
(板書: 3. 阿基米德原理)
浸在液體中的物體所受浮力的大小等于被物體排開的液體所受的重力。
講述阿基米德洗澡發現阿基米德原理的軼事。阿基米德在洗澡時突然意識到浮力的大小與物體排開的液體所受的重力有關。通過本節課的探究,對你以后在科學探究中的猜想有什么啟示?課下與你的同學一起討論。
(注:這對提高學生在科學探究中的猜想能力有重要意義)
知識擴展:我們研究的是物體在液體中受到的浮力,物體在氣體中是否也受到浮力呢?
物體在氣體中也會受到浮力。大量實驗證明,阿基米德原理同樣適用于氣體。
(3)回顧小結
關鍵詞:比較光滑;緊密接觸
中圖分類號:G634.7 文獻標識碼:A
筆者擔任初中物理教師,在備教材時,對阿基米德原理這一課產生了一個疑問,現斗膽提出共大家探討。阿基米德原理是這樣表述的“浸入液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。”筆者認為這句話似乎不太嚴密,是不是所有浸入液體里的物體均受到向上的浮力?浮力的大小是不是都等于它排開的液體受到的重力呢?為此,筆者做了如下實驗:
實驗一:在一塊光滑的玻璃杯上滴一些液體蠟,待凝固后,將其取下,放入盛有水的燒杯中,一直放到燒杯的底部(光滑的一面朝向杯底),放手后,發現蠟塊沒有浮起來,然后我將其背面朝下,放到杯底,放手后,蠟塊浮起來了,反復做了多次,結果都一樣。
實驗二:在一立方體塑料泡沫的某一表面滴少量液體蠟,使其表面比較光滑,等冷卻后將有蠟的一面放入盛水的杯底,在放入杯底時,用手輕輕按住泡沫來回滑動一下,然后放手,發現塑料泡沫不再浮起來了。
實驗三:用彈簧測力計測出一塊底面比較光滑的銅塊重G,用彈簧秤把銅塊吊起并浸入盛有水的玻璃瓶理(玻璃瓶的內底面也比較光滑),不要碰到杯底和杯壁讀出此時彈簧秤的示數為G示,則銅塊受到的浮力F1浮=G-G示。然后將盛有水的玻璃瓶放到天平上稱出其質量為m1,接著輕輕把銅塊放入玻璃瓶(放入前要把銅塊上的水分擦凈,銅塊的光滑面與瓶底接觸),讀出此時天平的示數為m2,則F2浮=(m1g+G)-m2g,經過反復測試發現F2浮
實驗一中,蠟塊的光滑面朝下時,沒有浮起來,說明F1浮G,同是一蠟塊即G相同,顯然F1浮
實驗二中表面滴有蠟的塑料泡沫沒有浮起來,而沒有滴蠟的塑料泡沫放入杯底很塊就浮起來了,此實驗也明顯與阿基米德原理相悖。
實驗三中可得出F2浮
從以上三個實驗中均可以看出,浸入液體中的物體與玻璃杯接觸比較光滑時,即接觸較緊密時,受到的浮力較小,也就是說當物體與容器底相接觸時,如果接觸面比較光滑,那么它受到液體的浮力小于它排開液體受到的重力。
理論分析:液體內部的壓強可以定性的認為是由液體分子無規則運動引起的壓強和分子力引起的壓強兩部分構成,但由于液體分子間距離比較小,以致分子力引起的壓強占主導地位,即液體內部壓強的實質是液體內部單位面積截面兩邊分子間的引力之和以及斥力之和的代數和,同樣,浸入液體中的物體受到液體的壓強的實質應該是該物體與液面接觸面的分子與液體分子間的引力之和及斥力之和的代數和。由此可知,侵入液體中的物體受到液體對它的壓強大小與它和液體接觸表面處液體的分子數有關,即液體分子數越多,對物體的壓強越大,反之越小。當浸入液體中的物體與容器底接觸時,如果接觸面較光滑,那么接觸面處液體分子數較少,故此時物體底面受到液體的壓強較小,而物體所受浮力是它的下表面與上表面所受液體的壓力之差,所以此時物體所受浮力較小。
下面是我根據多年摸索,運用探究式教學法,對阿基米德原理的有關內容重新組織和進行教學設計的情況。
1.等學生情緒安定后,教師指出觀察能力在研究科學問題時極為重要。然后,出示阿基米德定律演示器的圓柱體和塑料小桶,并緩緩將圓柱體塞入塑料小桶中。
啟發學生說出觀察到的現象,并據此讓學生自己得出恰當的結論: 先引導學生根據圓柱體塞入小桶后剛好與桶口平齊,說出觀察到的現象是:圓柱體剛好將塑料小桶的空腔塞滿。接著,由此得出圓柱體和小桶空腔的形狀相同,體積相等的結論。
2.提出課題 :研究物體浸入液體時的現象。(板書)
先演示:用細線懸掛著圓柱體,逐步將其浸入盛在大燒杯里的水中(如圖)。
引導學生注意燒杯中的水位,并在教師啟示下能說出,隨著圓柱體逐步浸入水中,燒杯中的水面逐漸升高,直到圓柱體完全浸入水中為止。
引導學生推斷:圓柱體浸入水中時,將水排開導致燒杯中水面上升。學生可能會說出,圓柱體浸入水中后,看上去變大了。教師可表揚其觀察認真,并說明這是光學現象,留待以后研究,今天暫不探討。
3.教師指出:人們在科學研究中,當觀察到有關現象后,應進而研究其中所遵循的規律。針對上述現象,要求學生考慮:現在我們應如何作進一步的研究?
讓學生回顧圓柱體浸入導致杯內水升高的現象,領悟到:應研究被圓柱體排開的水的體積和圓柱體浸入水中體積之間的關系。
先讓學生對此作出估猜,然后指出,估猜的內容是否正確,有待實驗來加以驗證。
4.要求學生設計能驗證上述估猜的實驗。
先讓學生討論,后由教師總結。實驗方法可主要歸納為以下兩種:
方法一:測出有關的直徑和深度量,算出圓柱體排開的水的體積和圓柱體浸入水中的體積。然后將兩者進行比較。
方法二:將燒杯放入一個較大的容器內。燒杯里裝滿水,將圓柱體逐步浸入水中。溢出的水將聚集在較大的容器中(如圖)。圓柱體浸沒在水中后,將溢出的水倒入前面出示過的塑料小桶中。可以大致比較兩者的體積關系。
5.出示專用溢水杯(如圖)。要求學生將它的構造與燒杯比較,并據此明確其特點、功能。
6.用溢水杯代替燒杯,按上述“方法二”做實驗。實驗時,先做圓柱體全部浸入水中,再做小部分浸入、大部分浸入等幾次實驗。從中得出結論:物體浸入水中時,被物體排開的水的體積等于物體浸入水中的那部分體積。
7.教師質疑:上述結論僅能適用于水嗎?
通過分析,將這個結論推廣到一般液體:物體浸入液體時,被物體排開的液體的體積,等于物體浸入液體中的那部分體積。(板書)
教師通過實例分析,再將上述結論的適用范圍推廣到物體浸在氣體中的情況。
8.教師指出,客觀事物往往是多側面的。要求換個角度再對上述現象進行研究。回顧已學過的科學知識,引導學生確定可從力的角度對其研究。又進一步想到,從力的角度研究,應采用測量力的工具——彈簧秤。
9.演示:將圓柱體掛在彈簧秤上,讀出示數G。再將圓柱體逐步浸入水中,指導學生觀察這時彈簧秤的示數F′隨著浸入深度的增加而逐步減小,直至圓柱體完全浸沒為止。
分析上述現象后指出:物體浸入水中時,會受到一個向上的托力——浮力。(板書)
可知,浮力的大小為:F浮=G-F′。(板書)
再將浮力概念推廣到在其他液體和氣體中。
10.引導學生研究有關浮力大小的規律。
回顧前面的實驗現象和有關分析得知,浮力的大小與排開水的多少有關。排開水越多,物體受到的浮力越大。
教師指出:對規律不能只是定性認識,應進一步研究其中的定量關系(激發學生求知愿望)。啟發學生意識到,要研究浮力的大小與被排開的水重間的關系。
11.演示:用彈簧秤和塑料小桶稱出被排開的水重,并與圓柱體浸沒在水中時受到的浮力大小比較。再將圓柱體部分浸入水中時受到的浮力大小與這時排開的水重比較,得出結論:物體浸入水中時,所受到浮力等于它所排開的水受到的重力。
12.教師質疑:物體受到的浮力大小,與被排開的液體種類是否有關?
________________________________________
接著,分別測出圓柱體浸沒在鹽水和酒精中時受到的浮力。通過分析得到:在物體排開液體的體積相同時,物體受到的浮力大小與被排開的液體密度有關:液體的密度大,物體受到的浮力大;液體密度小,物體受到的浮力小。
可見,物體浸在液體中受到的浮力大小,既與被排開的液體體積有關,又與液體的密度有關。
13.再通過實驗分別測出被排開的鹽水重和酒精重,并跟上述測得的浮力大小加以比較。然后將關于浮力大小的結論推廣為:
物體浸入液體時,受到的浮力的大小等于被排開液體受到的重力(板書)。
教師說明:此規律首先由兩千多年前的希臘學者阿基米德發現,所以被稱為:阿基米德原理(板書)。
14.導出阿基米德原理的數學表達式:
F浮=G排液。(板書)
為了體現浮力大小與液體密度及被排開液體體積有關,運用已學過的科學知識,將上式推演為:
F浮=G排液=ρ液gV排。(板書)
引導學生弄清該公式的科學意義以及公式中各科學量應采用的單位(國際制單位)。
15.教師質疑:(1)為什么會產生浮力?(2)為什么浮力大小剛好等于被排開液體所受到的重力?(3)我們掌握了阿基米德原理有什么用?
接著指出:這些就是我們應該繼續研究的內容,下一堂課將討論這些問題。希望同學們及時做好復習和預習工作。
這時,一只公雞吸引了我的注意。你看它一邊拼命地吃著食物,一邊趕走其它雞。“真是一個饞貓!”我自言自語。這時,我突然發現它把小石子也吃了進去。這是怎么回事?我忙去問媽媽:“媽,雞為什么吃石子呀?它會不會消化不良,會不會死掉呀?”媽媽說:“這我可不知道,你再去看看吧!”我只好又去觀察了。
這一次我看得可認真了,眼睛都不眨一下。咦,那只雞還在吃石子,卻安然無恙。我不由得猜想起來:是雞眼睛不好,把石子當谷子吃?不對,我看它眼睛可好了,專挑大的谷子吃。是雞餓極了什么都吃?也不對,雞不可能每天都這么餓。
到底是為什么呢?我苦思冥想。最后,我跑進房間,翻出《十萬個為什么》找了起來。因為我想快點找到,只是隨便翻了翻,怎么也找不到。俗話說得好:心急吃不了熱豆腐。我吸取了上一回的教訓,翻到了目錄。最后,我終于找到了。書上說,雞吃石子是為了幫助消化。我這才恍然大悟。
我這個發現是偶然的,是我在不經意間發現的。生活中同樣有許多大大小小的秘密等著我們去探索,只要我們善于觀察就一定行!