1、阿基米德原理教学设计 【 教材和学情分析 】 北师大段金梅老师利用“教材对学生思维水平的要求与学生成绩相比较”方法，对初中物理的内容进行了定量研究，发现阿基米德原理是整个初中物理教学中属于最难的一个知识点。产生此现象的原因是初中学生的思维大多以具体形象思维为主 , 然后逐步过渡到抽象逻辑思维。按照皮亚杰的认识发展阶段理论来衡量 , 初中学生的物理思维基本上还处在具体运算阶段和前运算阶段，即这个阶段的思维一般还离不开具体事物的支持 , 思维还要依靠物体、实物和能观察到的事物来进行 , 不能仅仅依靠词语、假设等来进行。 基于以上认识，如何通过恰当地处理教材内容并选择合适的教学方法，使学生的思维水平
2、与教材要求相对应是进行阿基米德原理有效教学的关键。 【 教学目标 】 1通过实验建构并理解阿基米德原理 ； 2会灵活运用阿基米德原理进行简单的运算 ； 3经历探究阿基米德原理的过程，提高自身的观察、动手实验、分析和概括的能力 。 【 教学重点 】 1理解阿基米德原理 ； 2运用阿基米德原理进行简单的计算 。 【 教学难点 】 如何通过实验，帮助学生定量地获得 F 浮 、 V 排 和 G 排 的关系 。 【 教学过程 】 1复习浮 力的测量方法 用烧杯取一定量的水，将石块挂在弹簧测力计下，测出其重力 G，然后将石块缓慢地放入到水中，观察弹簧测力计的示数变化，同时引导学生观察烧杯中水面的变化。 引
3、入问题：在得到浮力大小的同时，我们可以发现浮力变大时，水面在发生如何变化？ 2构建浮力大小与所排开水的体积的直观关系 选择弹簧测力计（最小刻度为 0.1 牛）、量筒、体积为 20 厘米 3的小石块A、体积为 40 厘米 3的小石块 B 以及体积为 20 厘米 3的小铁块各一块、细线等实验器材。用称量法测出不同体积的小石块 A和 B、小铁块浸在水中受到的浮 力，用排水法测出小石块 A 和 B、小铁块所排开的水的体积。初步建立浮力大小与排开的体积的关系。数据记录如下表： 物体 实验序号 物体的重力（牛） 物体在水 中的视重 （牛） 物体受到的浮力（牛） 物体的 体积 （厘米 3） 浸入水中的体积
4、（厘米 3） 排开水 的体积 （厘米 3） 石块 A 1 0 5 0 5 0 20 0 0 2 0 5 0 4 0 1 20 10 10 3 0 5 0 3 0 2 20 20 20 石块 B 4 1 0 1 0 0 40 0 0 5 1 0 0 8 0 2 40 20 20 6 1 0 0 6 0 4 40 40 40 铁块 7 1 6 1 6 0 20 0 0 8 1 6 1 5 0 1 20 10 10 9 1 6 1 4 0 2 20 20 20 引导学生进行数据分析可得： 结论 1浮力大小与物体的种类、物体的重力和体积大小无关； 结论 2浮力的大小与物体排开水的体积成正比。 3构建物
5、体所受的浮力大小与液体密度的直观关系 在步骤 1 的实验器材中，增加两杯 100 毫升的酒精（密度为 0.8 克 /厘米3）和食 盐水溶液（密度为 1.2 克 /厘米 3）。按照步骤 1，把小石块 A 和 B、小铁块分别放在酒精和食盐水溶液中，测出浮力大小，然后构建浮力与液体密度之间的关系。 液体 种类 实验序号 物块 种类 物体的重力（牛） 物体在水中的视重 （牛） 物体受到的浮力（牛） 物体的 体积 （厘米 3） 浸入水中 的体积 （厘米 3） 排开水的体积 （厘米 3） 酒精溶液 1 石块 A 0 5 0 42 0 08 20 10 10 2 石块 B 1 0 0 92 0 08 40
6、10 10 3 铁块 1 5 1 42 0 08 20 10 10 水 4 石块 A 0 5 0 4 0 1 20 10 10 5 石块 B 1 0 0 9 0 1 40 10 10 6 铁块 1 5 1 4 0 1 20 10 10 食盐水溶液 7 石块 A 0 5 0 37 0 13 20 10 10 8 石块 B 1 0 0 87 0 13 40 10 10 9 铁块 1 5 1 37 0 13 20 10 10 （说明：由于在实验中存在着一定的误差，为了增加实验的可信度，在上课前对弹簧测力计的刻度进行了加工，将最小刻度 0.1 牛改装成 0.01 牛。） 引导学生分析表中数据可以得到：
7、 结论 3不同的物体在排开相同体积的酒精（或水或食盐水）时，受到的浮力相同； 结论 4同一物体在不同液体中，如果排开的液体体积相同，受到的浮力是不同的，而且浮力的大小随着液体密度的增大而增大。 综合以上数据，可以发现物体受到的浮力大小既与物体所排开的液体密度成正比，也与所排开的液体体积正比，从而得出浮力大小与所排开液体的密度和体积有 关，最后建立了 F 浮 = 液 gV 排液 。 4构建浮力大与物体所排开的液体重力之间的关系 选择木块、铁块、水、酒精、溢水杯、薄塑料袋、弹簧测力计等作为实验器材进行分组的定量实验。 先用弹簧测力计测出铁块在浸没水中和部分浸入水中时受到的浮力，再用溢水杯和薄塑料袋
8、收集所溢出的水，并测出所排的水重即 G 排液 ，从而进一步建立浮力与所排液体重力大小的关系： F 浮 =G 排液 。再利用酒精做相类似的实验，得出相关的结论。 用弹簧测力计测出木块的重力，并将木块分别漂浮在水面上和酒精液面上，运用受力分析的方法，确定木块漂浮时受到的 浮力大小，然后用薄塑料袋收集所溢出的水和酒精，并测出所排出的水和酒精的重力 G 排液 ，然后验证浮力 F 浮 大小与所排出的水和酒精的重力 G 排液 之间的关系式： F 浮 =G 排液 。 引导学生从浮力的方向、大小对前面的实验结果进行归纳、小结 : 结论 5浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力 ; 结论 6浮力的大小等于被物体排开
9、的液体受到的重力的大小 ( 即阿基米德原理 )。 5通过实验定量建立气体产生浮力的阿基米德原理。 （具体操作略） 6练习训练：利用阿基米德原理解课本 P96 页的例题。 7归纳小结： 影响浮力大小 的因素有：液体的密度大小、物体排开液体的体积大小； 阿基米德原理的表达式： F 浮 =G 排液 = 液 gV 排液 。 教学设计说明： 1从教学形式上看，学生能积极参与到实验活动中，可以激发学生的探究兴趣。本节课中，通过老师的演示活动和学生的分组实验积极主动地去探索，不仅获取了科学知识，而且体验了探究活动的乐趣。 2从教学过程看，学生通过获得的实验数据直观地感受到影响浮力大小的因素，并构建了浮力、物
10、体排开的液体的重力、液体的密度、物体排开的液体的体积之间的关系，从而使学生避免了机械背诵原理和公式，真正帮助学生理解物理 原理和各物理量之间的关系，切实降低了学生的学习难度。 3从思维培养形式上看，本课的前 2 个步骤是探究“浮力的影响因素是什么”的问题，教学中利用控制变量法获得实验数据，根据实验数据可得出影响浮力大小的两个重要因素 液、 V 排 ；步骤 3利用实验数据探究了“浮力的大小等于什么”问题，利用实验数据可以把浮力和所排的液体重力这两种力直接联系起来，在教师的指导下进行二次整合，才将 液 V 排 与 m 排 进而与 G 排 联系起来。教学中将数学方法、控制变量等常用的科学方法有机地联系在一起，真正促进了学生思维的发展。 4从实际教学效果和课 堂教学的有效性来分析，实验数据为学生理解抽象的物理概念、构建物理量之间的关系提供了合理的有效的支撑，使教学难度有了较大的下降。在后续的课时中，通过相应的例题训练，达到融会贯通的效果。
