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2.通过观察实验,培养学生从现象到本质的认识能力。
3.通过讨论,培养学生团结协作的能力。
【教学目标】
1.知道一切物体在液体或气体中都受到浮力。浮力的方向是竖直向上的。
2.会用弹簧秤法测浮力。
3.知道浮力产生的原因是液体上下表面的压力差。
4.知道物体的浮沉是由重力和浮力决定的。会判断物体浮沉。
5.会对物体进行简单的受力分析,并知道漂浮的物体浮力大小等于物重。
【教学器材】
弹簧测力计、墨水瓶、烧杯、水、乒乓球(3个)、溶液。
【教学过程】
一、复习提问
1.什么是力?
2.力的测量工具是什么?(测力计)
3.出示弹簧测力计下挂空墨水瓶。墨水瓶受几个力?(两个)
4.两个力是什么关系?(一对平衡力)
5.二力平衡的条件是什么?
二、导入新课
(一)演示实验
1.用手托住空墨水瓶。分析受力情况,看到什么现象?(弹簧测力计的示数变小了。)
2.分析变化原因,手对空墨水瓶的托力多大?如何求得?
学生实验:
将弹簧测力计吊着空墨水瓶,放入水中浸没,观察到什么现象?(弹簧测力计的示数变小了。)
问:这个现象说明了什么现象?(浸没在水中的物体受到水对它向上托的力。)物体在其他液体中是否也受到向上托的力呢?
演示实验:
将吊着的空墨水瓶放入溶液中,看到什么现象?分析变化原因。
问:漂浮的物体是否也受到向上的托力呢?
学生实验:
将乒乓球投入水中,设法将它按入水中,有何感受?这说明了什么问题?
说明:(一切浸入液体中的物体,都要受到液体对它竖直向上的托力,这就是浮力。)
(二)板书
一、一切浸入液体中的物体都要受到液体对它竖直向上的浮力
(受力物体)(施力物体)(方向)
分析:(力是物体对物体的作用,任何一个都有施力物体和受力物体。浮力的施力物体是液体,受力物体是浸入液体中的物体,浮力的方向是竖直向上的。)另外对浸入的理解,它包含两种情况:①部分浸入;②浸没。
讨论:
1.给你弹簧测力计、水、烧杯、钩码,如何测出钩码浸入水中的浮力?
(1)先测钩码在空气中的重力G。
(2)物体浸入水中看弹簧测力计的示数F拉。
(3)求浮力
2.浸在液体中物体一定受到浮力吗?(有各种意见)
演示实验:
图1
(1)取一只去底的矿泉水透明塑料瓶,瓶口朝下,瓶口略小于乒乓球。放入乒乓球。
问:如果我往里面注水,乒乓球会浮起吗?(会。因为要受到水的浮力)
(2)往塑料瓶里面注水。现象:乒乓球被水压在瓶底,同时有水从塑料瓶口漏出。
(说明浸在水中的物体不一定受到浮力。为什么呢?)
板书:二、浮力产生的原因
(3)用瓶塞(或手)堵住漏水的瓶口,注意观察乒乓球下面积满水时有何现象发生?
(现象:乒乓球下积满水时乒乓球会上浮。)
(4)将水倒回烧杯,分析原因。
第一次乒乓球只受到水给它向下的压力。
第二次乒乓球下积满了水,即受到水对它向下的压力,而且受到水对它向上的压力。乒乓球上浮说明向上的压力大于向下的压力。这就是压力产生的原因。>
图2
我们举特例来分析:立方体浸没在液体中的受力情况
立方体浸没在水中,其左右两个侧面和前后两个侧面和面积相等,并且对应部位距水面的深度相同。
问:水给它们的压强是否相等?(相等)
问:水给它们的压力是否相等?(让学生讨论)(压力相等并且方向相反)
分析:(p=ρghp=F/SS一定,F=p•S)但是,上下两表面处的深度不同,下表面处的深度更深,压强更大,而上下两表面的表面积相同,据p=F/SF=P•S,所以下表面受到向上的压力比上表面受到的压力更大。即>这就是浮力产生的原因。
板书:原因:>
而根据同一直线上二力的合成,=-,这就是浮力。
板书:实质:=-,方向竖直向上。
总结说明:浸入液体中的物体,上下表面受到的压力差就是浮力。浮力的方向是竖直向上的。
问:既然一切浸入液体中的物体都要受浮力,那么为什么有的物体在水中下沉,有的在水中上浮呢?下面我们就来讨论物体的浮沉条件。
板书:三、物体的浮沉
演示实验:将三个乒乓球浸没水中(一个充满沙;一个中空;一个有部分沙,用蜡封住),松手后出现什么现象?分析讨论。
图3
问:浸入水中的物体受到哪几个力的作用?(重力、浮力)它们的施力物体是谁?(地球、水)
一个物体在受到两个或两个以上力的作用时,它的运动状态由它们共同决定。
(1)当=G时,它受到平衡力的作用,将处于什么状态?(静止)(悬浮)
(2)当>G时,它受到非平衡力的作用,将处于什么状态?(上升)(上浮)
(3)当
板书:
问:沉的物体最终处于什么状态?(静止)为什么?(另外受到容器底对它的支持力。)()
问:那么上浮的物体最终处于什么状态?(静止)我们就说物体漂浮在液面上,那么,。受到平衡力的作用。
三、总结扩展
(一)本书主要学习三个知识点:
1.什么是浮力,浮力的方向如何,以及如何用实验法测浮力?
2.浮力产生的原因是什么?
3.物体的浮沉条件。
我们要理解、记忆,并且借助实验,才能更好地掌握知识。
(二)思考:上浮的物体(),上浮至漂浮在液面上()
[关键词]物理 浮力 实验教学设计
浮力这一章是初中物理的一个重要内容,也是学生最难学的内容之一,有研究表明:由于浮力的内容学得不好,引起了初中学生对物理学习兴趣的分化。其原因主要有以下两个方面:(1)浮力的内容比较抽象,而学生的思维水平较低,学习起来困难较大。(2)浮力这部分内容的学习受到学生经验中形成的前概念的影响较大。
一、认清浮力定律(阿基米德定律)
阿基米德定律的内容是:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。
这个定律有两大部分,第一部分是“浸在液体里的物体受到向上的浮力”。这是定律的定性部分。第二部分是“浮力的大小等于物体排开液体的重力”。这是定律的定量部分,也就是说,阿基米德定律的叙述重复了两次,第二次叙述是以第一次叙述为基础的,是对第一次叙述的补充说明。
在第一部分中,“浸在液体里”,这是定律成立的条件。没有这个条件,浮力就无从谈起。“物体”是定律的表述对象,也是我们的研究对象。“受到向上的浮力,且浮力大小等于物体排开液体的重力”是定律的结果。
因此,该定律完整描述了浮力,亦完整描述了浮力的三个要素。浮力大小――等于物体排开液体的重力;浮力方向――竖直向上;浮力作用点――作用在浸在液体中的物体上。
由此,我们得出浮力大小的数学表达式:F浮=G排液=m排液×g=ρ液×g×V排,式中ρ液表示液体密度,V排表示物体排开液体的体积。
由阿基米德定律条件及数学表达式,我们可知:浸在液体里的物体所受浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,与物体材料、形状、运动状态、容器内液体多少无关;当物体被浸没时,与浸没在液体中的深度无关。
“浸在液体里”是指物体全部浸没和部分浸入液体中两种情况。V排是指排开液体的体积,不一定是物体的体积,只有物体完全浸没于液体时,V排=V物;而物体部分浸入时,V排=V物-V露,式中V露为物体露出液体部分的体积。
另外,阿基米德定律同样适用于气体,即:F浮=ρ气•g•V排。
在教材中关于浮力产生原因和阿基米德原理的推导是这样处理的:设想一个立方体浸没在水里,它的6个表面都受到水的压力。它的左右两侧面、前后两侧面,受到的压力都是大小相等、方向相反,互相平衡,只有上下两面由于深度不同,受到水的压强大-小不同,压力也因而不相等,下表面受到水向上的压力f1大于上表面受到水向下的压力F,向上和向下这两个压力差就是液体对浸入物体的浮力:F浮=F1-F。
阿基米德原理推导:设想边长为l的立方体浸没在密度为p液的液体里,它上表面受到液体向下的压强:P=p液gh1。
无论是浮力产生原因,还是阿基米德原理推导,对初中生来说在思维能力和数学基础上要求都比较高,这给教学带来了很大的困难,为此,用自制的教具进行如下实验。
无论是浮力产生原因,还是阿基米德原理推导,对初中生来说在思维能力和数学基础上要求都比较高,这给教学带来了很大的困难,为此,用自制的教具进行如下实验。
二、教具装置图
三、制作材料
白玻璃(厚度8mm),白玻璃(厚度3mm),过线孔4个(直径50mm),玻璃胶,橡皮膜,铜芯导线,吸管,正方体木块(90mmx90mm×90mm)。
四、制作方法
1.在玻璃店割好玻璃(小玻璃立方体规格:90mm×90mm×90mm),并钻好孔(大孔直径50mm四个小孔对称、小孔5mm),用玻璃胶粘好,小木块与3mm玻璃也用玻璃胶粘好。
2.小玻璃立方体圆孔边缘涂上玻璃胶,把橡皮膜摊平包住过线孔嵌入圆孔,圆孔边缘用小刀修剪平齐。吸管插入小圆孔并在圆孔边缘涂上玻璃胶,使其密封。剪一断铜芯导线用玻璃胶粘在两边缘做手柄。
3.油性笔在玻璃表面标上刻度。
五、实验方法
1.将教具放置在水平桌面上,把小立方体木块放在玻璃槽内槽小圆孔正上方。水倒入内槽并使水淹没小木块,可以观察到小木块不上浮。(这与木块可浮在水面上的生活经验是矛盾的,激发了学生探究的兴趣。)
2.将水(有颜色的水更好)缓慢倒入外槽,当倒入的水与内槽的水相平时可看到小木块上浮。(引导学生联想下表面的水对产生浮力有直接关系)
3.取出小木块把小玻璃立方体轻压入水下。并与刚才小木块的位置重合。观察比较四个橡皮膜的凹陷程度(可观察刻度)。可看到左右(前后)两个橡皮膜凹陷程度相同(刻度相同),上下两个橡皮膜的凹陷程度明显不同(刻度不同)。(由此可知浮力产生原因就是上下表面的压力不同。)
六、器材特点及教学功能
特点:本教具主要材料是白玻璃,因为玻璃是透明的,实验现象直观。
关键词:新课改;初中物理;浮力知识
初中学生的物理思维还处于比较初级的阶段,对于比较复杂的物理问题很难准确理解,这就需要教师注意激发学生的创造力,培养学生养成主动学习探究的习惯。传统教学中,教师往往通过实验然后得出结论,学生的抽象思维能力没有得到提高。在新课改背景下,初中物理教师应该从以下几个方面出发,做好初中物理浮力知识教学探讨。
一、创设假设情境
为了激发学生的学习兴趣,提高课堂内容的趣味性,教师可以在课堂教学中创设假设情境,激发学生的探究欲望。在创设假设情境的时候,教师要选择趣味性、针对性、探究性较强的内容创设情境,创设的情境不能太难,知识能力要求太高,要联系教学内容和学生的知识实际出发创设情境。例如,在学习浮力知识的时候,为了引人浮力这一节的内容,教师要精心创设一个生动的情境。如,准备三个球,一个木球、一个与木球同样体积的铁球、一个与木球同样质量的铁球,然后将它们放入水中,观察现象询问原因,当学生思考回答出很多问题时,教师不要急于为学生解答,而是引入所学内容的基本概念,这时学生对新学内容就有一个具体的把握了。
二、设计探究方案,组织探究
在初中物理教学中,教师创设了生动的情境,激发学生的兴趣之后,教师应该设计有效的探究方案组织学生进行探究,以提高学生的探究能力。在浮力教学内容中,教师可以组织学生自行设计探究方案,探究生活中关于浮力的各种现象和本质原因,这种探究形式可以以小组合作的方式来进行,在探究的过程中教师要引导学生学会提出猜想,学会设计实验的思路和步骤,学会分析实验中的各种结果。
三、引导学生总结探讨
在初中物理教学中,探究实验做完之后,教师应该引导学生将得到的数据进行综合,并开展探讨和总结。但是,学生对浮力概念的理解也是比较浅显的,需要教师在探讨的过程中引导学生学会全面细致的分析。例如,实验中的细节、实验中要控制好的条件、求物体浮力的方法等等。总之,教师在总结探讨过程中的地位功不可没,教师要积极地发挥自身的引导作用,激发学生的主人翁学习意识,快乐地投入到学习过程中去。
1 搞清楚物体浮沉状态,再解题
例 把一个体积为1×10-2m3 ,质量为7kg的物体放入水中,该物体静止时所受浮力多大?
因为阿基米德定律应用多,故部分学生看见有体积,受思维定势的影响,因此错解:F =ρ g V = 1×103 kg/m3× 9.8N/kg× 1×10-2m3= 98N
分析 错误的解法是没有仔细审题,忽视了题目的隐含条件ρ物
2 清楚物体浮沉状态后,应用阿基米德原理进行分析
例 用同种材料制成的体积相同的甲、乙两个球,放入同种液体中,静止后的位置如图所示。两球所受的重力和浮力可能是( )
A.G甲 >G乙, F甲 >F乙,
B.G甲 < G乙, F甲 < F乙,
C.G甲 =G乙, F甲 >F乙,
D.G甲 < G乙, F甲 > F乙,
学生在日常生活中接触了有关物体的浮沉现象,以致形成了一个概念,能浮起来的物体受到浮力,沉底的物体不受浮力,认为:同种材料制成的体积相同的物体质量相等,所受重力相等,浸在液体中的物体,受到浮力大的上浮,受到浮力小的下沉;或认为漂浮时浮力等于物重,下沉浮力小于物重,故应选C。
分析 前者由先验错觉所致,后者是知识迁移发生错误引起。浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小由物体排开的液体重来判定。根据阿基米德定律F浮=ρ液V排 g,甲球排开的液体少,所受浮力小。又由物体浮在夜面的条件和物体浮沉条件可知,甲球所受的浮力等于所受的重力,乙受到的重力大于浮力,所以下沉停留在液体底部,两球所受的重力不等,故C不正确。从图中所示的位置可知,同种材料制成的体积相同的两球中甲肯定是空心的,如果乙是空心的,则甲的空心部分更大,所以甲球的重力小,因此答案B正确。
3 不能用阿基米德原理分析时,要注意用受力分析法
例 一支试管中装有适量的砂子, 放在图甲液体中受到的浮力为F1,放在图乙液体中受到的浮力为F2,则
A.F1>F2
B.F1
C.F1=F2
学生往往把排开液体的大小与浮力大小等同,常认为物体浸入液体部分多的浮力就大,而忽视了液体的密度,因此错解:同一支试管浸在两种液体中,浸没在液体中那部分体积大的受到的浮力就大,反之则小,图甲中密度计浸得深些,因此浮力大些,故选A。
分析 这是把浮力的大小与物体排开的液体的体积等同起来了。浸入液体中的物体,它所受的浮力大小取决于两个因素,一个是物体排开液体的体积,另一个是液体的密度。此题利用阿基米德定律不便判定,转化方法,根据物体受力的平衡条件,可知同一密度计在不同液体中受到的浮力是相等的。图甲和图乙中密度计都处于平衡状态,浮力等于重力,而两图中是同一个密度计,重力是不变的,所以,两者浮力相等,故答案C正确。
综上所述,在用浮力知识解题的过程中,首先要明确研究对象,然后根据研究对象的运动状态,正确分析研究对象的受力情况,再依据相应的浮沉条件和原理解答。并且在解题时,一定要仔细审题,究竟用何种方法求解浮力,应由题设条件而选择,切记生搬硬套。当然,要熟练运用不同的方法解题并不是一蹴而就的事,必须经过一定量的练习和解题经验的总结才能运用自如。如果我们善于利用各种错例,分析错误原因,纠正错误解法,从中吸取教训,无疑会提高我们知识应用的能力。
物理习题教学是巩固和灵活运用所学知识解决实际问题,培养学生的迁移能力的一种主要形式,在中学物理教学中居于十分重要的地位。习题课教学能帮助学生理解物理概念的确切含义,掌握物理基本规律的适用条件及其应用,能培养学生的判断推理能力,分析综合能力和运用数学工具处理物理问题的能力。因此,不论是在平时教学中,还是在总复习这一环节中,我一定会精选习题,对题目进行认真的分析,一般应分析:解这个题要用到哪些物理知识,题中涉及的研究对象和物理过程的复杂程度,以及涉及的条件如何(是否有隐含条件,多余条件);解题时所涉及的方法和技巧以及在这方面要训练达到的程度;解题中的困难、关键和易错处等等。
物理习题课教学中,例题讲解起到至关重要的引导和示范的作用,在精选习题的过程中,还要注意例题的选取。(1)举例要有明确的目的性,除了巩固和运用学过的知识外,还应当有计划地做到:教给学生正确的解题思路,教给学生分析、处理问题的基本方法等。(2)例题要具有典型性,即题目的内容应能充分反映物理概念、规律的本质和关键,练习的深广度和难易水平要准确地反映大纲和考试说明的要求;题目本身不宜过多过繁,可用一题多变办法,不断改变条件,逐步引申,还要避免过于繁杂的数学计算。(3)举例还要具有针对性,即题目的深浅程度要针对学生的知识和能力水平,题目要针对学生在解答时容易产生的错误和问题。
我反思几年来的教学中存在的不足,具体总结如下。
一、知识系统性不强
物理复习,我们基本是按两大轮进行,第一轮是单元复习,第二轮是综合复习,其中单元复习是关键的一环,既是对基础知识的加深和巩固,更是对知识间错综复杂的联系进行梳理,明确其中的关系,揭开第一轮学习中留下的疑点。几年来,我们就这样进行着,自认为还算成功。去年我到长春参加了一次吉林省名优教师交流会,其中听到了一位教师的经验报告,记得那位教师当时介绍说:“在复习平面镜成像实验时,我们从八个方面进行复习,在复习欧姆定律时,我们从六个题型进行强化,在复习到有关浮力应用问题时我们从七方面进行夯实。”只记得当时我的脑子里在不断地回荡这几个数字,八、六、七,我被这几个看似简单的数字惊呆了,回想自己多年来一直沿用的复习方法,真是相形见绌,相比之下自己的复习方法,严重缺乏系统性和条理性,缺乏那种以点成线、以线成面、以面成体的效果。
二、对旧试题的割舍力度不够
在教学过程中,虽已非常注重对习题例题的选择,但将自己几年来的教学情况与近年来中考题目的难易程度比对,还是在很大程度上存在着对旧、难试题的割舍力度不够,对以前的偏、难、怪题型经常是欲舍不能,总要时不时地挂上一些,尤其是遇到压强、浮力、电功率等原来题目就特别多的重点章节更是不能割舍,或者说是不敢舍,浪费了较多的时间,而且人为增加了题目的难度,给学生学习物理造成大的压力,降低了学生学好物理的兴趣。
三、对基础知识、基本技能的强化重视不够