1.3水的浮力（第2課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）八年級(jí)科學(xué)上冊(cè)高效課堂（浙教版）

1.3水的浮力（第2課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間課題1.3水的浮力（第2課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：探究浮力大小的影響因素；掌握阿基米德原理；能運(yùn)用阿基米德原理進(jìn)行計(jì)算?？茖W(xué)思維：用控制變量法探究影響浮力大小的因素。探究實(shí)踐：通過(guò)探究浮力大小影響因素的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)概括阿基米德原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作的能力以及合作交流的能力。態(tài)度責(zé)任：通過(guò)探究活動(dòng)培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生交流、合作以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神；通過(guò)認(rèn)識(shí)浮力，引發(fā)學(xué)生對(duì)浮力在生活中利用的思考，鼓勵(lì)學(xué)生思考如何利用浮力方便我們的生活。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：阿基米德原理；難點(diǎn)：阿基米德原理的應(yīng)用。學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版八上第一章第3節(jié)，本節(jié)主要內(nèi)容：通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和日常的生活體驗(yàn)得出所有液體對(duì)浸入其中的物體產(chǎn)生向上的浮力。測(cè)量物體受到的浮力大小。探究影響浮力大小的因素。對(duì)浮力的探究是通過(guò)三個(gè)探究活動(dòng)展開的，即“浮力的存在，浮力的大小，影響浮力大小的因素”。浮力知識(shí)對(duì)人們的日常生活，生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。體現(xiàn)在它的實(shí)用性，由于浮力知識(shí)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等各方面都有廣泛的應(yīng)用，如船舶工業(yè)、農(nóng)業(yè)上的鹽水選種，氣象上的探空氣球、軍事上的潛水艇等等。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容具有探究性，雖然浮力現(xiàn)象我們并不陌生，但浮力大小的測(cè)量、浮力大小與哪些因素有關(guān)我們并不熟悉，這留給我們很大的探究空間。本節(jié)內(nèi)容擬用3課時(shí)完成，第1課時(shí)主要內(nèi)容是認(rèn)識(shí)浮力，了解浮力的概念及成因；第2課時(shí)主要內(nèi)容是探究浮力大小的影響因素及阿基米德原理；第3課時(shí)主要內(nèi)容是物體沉浮條件及其應(yīng)用。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、活動(dòng)器材等教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)新課導(dǎo)入據(jù)說(shuō)，希龍國(guó)王有一次請(qǐng)金匠打了一頂王冠，國(guó)王因懷疑金匠在王冠中摻了銀，便請(qǐng)來(lái)阿基米德鑒定，條件是不許損壞王冠。阿基米德為此冥思苦想，但卻不得其解。一天，他剛躺進(jìn)盛滿溫水的浴盆洗澡時(shí)，水便漫溢出來(lái)。由此他想到了解決問(wèn)題的辦法，那么阿基米德想到了什么方法呢?新知講授一、浮力大小的影響因素1.阿基米德的檢測(cè)方法阿基米德依次把王冠和等重的純金放到盛滿水的盆中，通過(guò)比較溢出的水量，得知王冠中摻了銀子。上節(jié)課通過(guò)兩個(gè)活動(dòng)我們感受到浮力的存在，并獲得測(cè)量浮力的一種方法，但浮力的大小究竟跟哪些因素有關(guān)呢？由阿基米德檢驗(yàn)皇冠的方法，我們可以猜測(cè)，浮力的大小跟物體排開液體的多少有關(guān)，在將塑料瓶逐漸壓入水中的過(guò)程中，我們會(huì)感覺(jué)到手受到的阻力逐漸增大，故浮力大小可能與排開液體體積有關(guān)，死海中含有較多的鹽分，溶液密度比水大得多，人在死海中可以飄在水面上，而在水中會(huì)下沉。故浮力也可能與溶液密度有關(guān)，還可能與液體深度有關(guān)，根據(jù)以上猜想我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。2.實(shí)驗(yàn)探究：浮力大小的相關(guān)因素【猜想與假設(shè)】浮力大小可能與液體的密度、固體浸入液體的體積和固體浸入液體的深度等因素有關(guān)?！緦?shí)驗(yàn)方法】控制變量法【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、金屬塊、水、酒精等?！緦?shí)驗(yàn)1】浮力大小可能與液體密度有關(guān)【實(shí)驗(yàn)步驟】用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力G，將金屬塊分別浸沒(méi)在水、鹽水、酒精中，保持深度相同，浸沒(méi)的物體體積相同，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，計(jì)算并比較浮力的大小。如圖所示。結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力與液體的密度有關(guān)。液體密度越大，所受浮力越大。【實(shí)驗(yàn)2】浮力可能與物體浸入液體的體積有關(guān)【實(shí)驗(yàn)步驟】用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力G，改變物塊浸沒(méi)的體積，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，計(jì)算并比較浮力的大小。如圖所示。結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力與物體浸沒(méi)的體積有關(guān)。物體浸入部分越多，排開的水的體積越大，所受浮力越大?！緦?shí)驗(yàn)3】浮力可能與物體浸入液體的深度有關(guān)【實(shí)驗(yàn)步驟】用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力G，將物塊全部浸入水中，改變物塊浸入的深度，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，計(jì)算并比較浮力的大小。如圖所示。結(jié)論：浮力的大小跟物體在液體中的深度無(wú)關(guān)。由以上實(shí)驗(yàn)可知，浮力大小與液體密度、物體浸入液體的體積有關(guān)，浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，浮力就越大。由于液體浸入液體的體積等于物體排開液體的體積。根據(jù)公式m=ρV，液體密度×物體排開液體的體積=物體排開液體的質(zhì)量故浮力可能與物體排開液體的質(zhì)量（或重力）有關(guān)，那么他們具體是什么關(guān)系呢？我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。3.實(shí)驗(yàn)探究：浮力的大小跟物體排開液體所受重力的關(guān)系【猜想與假設(shè)】浮力的大小跟物體排開的液體所受的重力可能相等?！局朴営?jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】用稱重法測(cè)出物體在水中受到的浮力，同時(shí)測(cè)出物體浸在水中時(shí)排開液體的重力，然后比較二者之間的數(shù)量關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)器材】彈簧測(cè)力計(jì)、水、細(xì)線、溢杯、小桶、大小不同的物塊若干?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）如圖甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出某物塊和空桶所受的重力G和G1。（2）如圖乙所示，把該物塊浸沒(méi)在盛滿水的溢杯中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F。同時(shí)，用小桶收集物塊排開的水。（3）如圖丙所示,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小桶與物塊排開的水所受的總重力G2。（4）更換大小不同的物塊做實(shí)驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中。注意：①注入溢杯中的水的液面必須至溢杯口，只有這樣，溢出水的體積才等于物體排開水的體積。②為減小實(shí)驗(yàn)誤差，要先測(cè)空桶的重力，再測(cè)小桶和排開的水的總重力?！痉治鼋Y(jié)論】由表格數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)123物塊重力G/N234物塊浸沒(méi)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N11.52浮力F浮/N11.52空桶重力G1/N0.50.50.5物塊排開水和桶的總重力G2/N1.522.5物塊排開水的重力G排/N11.52二、阿基米德原理及應(yīng)用1.阿基米德原理在檢測(cè)皇冠實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，阿基米德繼續(xù)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了著名的浮力原理——阿基米德原理。阿基米德原理浸在液體里的物體，受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。即：F注意事項(xiàng)①不但液體會(huì)產(chǎn)生浮力，氣體也會(huì)產(chǎn)生浮力。阿基米德原理同樣適用于氣體浮力的計(jì)算。②原理中所說(shuō)的“浸在液體里的物體”包含兩種狀態(tài)：a.物體全部浸入液體中，V排液＝V物；b.物體的一部分浸入液體中，V排液＜V物。③浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積這兩個(gè)因素有關(guān)，與跟物體本身的體積、密度、形狀、浸沒(méi)在液體中的深度、在液體中是否運(yùn)動(dòng)、液體的多少等因素?zé)o關(guān)。2.阿基米德原理的應(yīng)用【例】在抗洪搶險(xiǎn)中，某村民自制了一個(gè)總體積0.7米3（1）此時(shí)竹筏受到的浮力有多大？（2）要使水對(duì)竹筏產(chǎn)生4500牛的浮力，竹筏應(yīng)有多大的體積浸入水中？解：（1）竹筏放在河水中時(shí)，排開河水的體積為：V排根據(jù)阿基米德原理，可得此時(shí)竹筏受到的浮力為：F?。?）已知F浮=4500牛，V排=答：（1）竹筏放在水中時(shí)受到的浮力為1372N；（2）竹筏應(yīng)有約0.46m3浮力的計(jì)算方法①壓力差法：F②稱重法：F③阿基米德原理：F④二力平衡法：物體漂浮或懸浮在水中，處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到平衡力，此時(shí)：F用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的密度①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力G；②用彈簧測(cè)力計(jì)吊著物體，將物體浸沒(méi)在水中時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；③計(jì)算：F浮=G-F，V物故ρ=課堂練習(xí)典例1小黃用裝有沙子的帶蓋塑料瓶探究浮力的影響因素。小黃先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出塑料瓶和沙子的總重力，然后將塑料瓶緩慢浸入液體的不同深度，步驟如圖B、C、D、E所示，液體均未溢出，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示：（1）在步驟C中物體所受的浮力為N；（2）比較實(shí)驗(yàn)（填序號(hào)），可得出浮力的大小與液體密度有關(guān)；（3）為探究浮力大小與物體重力是否有關(guān)，小黃將瓶子中的沙子倒掉一些以減小物體重力。接著他仿照步驟D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.6N；再次倒掉一定量的沙子，重復(fù)以上步驟，示數(shù)小于1.6N。小黃便認(rèn)為浮力大小與重力有關(guān)。他在該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題是?！敬鸢浮浚?）1（2）CE（3）沒(méi)有測(cè)出此時(shí)瓶子（含有沙子）的重力【解析】（1）根據(jù)A、C兩圖所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體此時(shí)所受的浮力F浮=GF示=2.8N1.8N=1N；（2）由圖ACE可知，物體排開液體的體積相同，液體的密度不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，由稱重法可知浮力不同，浮力大小與液體的密度有關(guān)；（3）實(shí)驗(yàn)中用稱重法獲得物體受到的浮力，在探究浮力與物體重力之間的關(guān)系時(shí)，重力一直在改變，因此需要每次實(shí)驗(yàn)重新測(cè)量重力，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的浮力。典例2現(xiàn)有一形狀不規(guī)則的金屬塊，小明同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、燒杯、水，測(cè)出了金屬塊的密度。（1）請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：①用細(xì)線系住金屬塊，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出其重力G。②。③金屬塊密度的表達(dá)式為ρ=（已知水的密度為ρ水）（2）實(shí)驗(yàn)反思：在實(shí)驗(yàn)中，要使測(cè)力計(jì)的示數(shù)有明顯的變化，金屬塊的體積應(yīng)該（選填“大一些”或“小一些”）?！敬鸢浮浚?）將金屬塊浸沒(méi)水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F（2）GG-Fρ【解析】（1）實(shí)驗(yàn)步驟：①用細(xì)線系住金屬塊，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出其重力G；②將金屬塊浸沒(méi)水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F；③金屬塊的質(zhì)量：m=Gg，當(dāng)金屬塊全浸入由阿基米德原理可得，金屬塊的體積V=V所以金屬塊密度的表達(dá)式為ρ=m（2）由GF=F浮，可知要使測(cè)力計(jì)的示數(shù)有明顯的變化，即要增大金屬塊浸沒(méi)時(shí)受到的浮力，由阿基米德原理可知應(yīng)增大金屬塊的體積。典例3如圖甲為盛水的燒杯，上方有彈簧測(cè)力計(jì)懸掛的圓柱體，將圓柱體緩慢下降，直至將圓柱體全部浸入水中，整個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的圖像如圖乙所示，g取10N/g，ρ水=1.0×103kg/m【答案】6；1.5×【解析】由圖像可知，當(dāng)h=0時(shí)，此時(shí)圓柱體處于空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知G=F=9N，由圖像可知，h=8cm后，此時(shí)圓柱體浸沒(méi)在水中，則圓柱體受到的浮力F浮=GF=9N3N=6N；由F浮=ρ液gV排可得，圓柱體的體積V=V圓柱體的質(zhì)量m=G圓柱體的密度為ρ=m課堂小結(jié)1.探究浮力大小的影響因素（1）探究浮力大小與液體密度、排開液體的體積、浸入深度的關(guān)系（2）探究浮力大小與排開液體的重力的關(guān)系2.阿基米德原理及應(yīng)用（1）阿基米德原理：浸在液體里的物體，受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。即：F浮=G排液=ρ液gV排注意事項(xiàng)①不但液體會(huì)產(chǎn)生浮力，氣體也會(huì)產(chǎn)生浮力。阿基米德原理同樣適用于氣體