《浮力》教學實錄

■許幫正

課堂實錄

《浮力》教學實錄

■許幫正

活動1：基于現象，了解浮力

（教師播放視頻《中國航母“遼寧號”》《“死海”暢游》）

師：巨大的鋼鐵航母為什么可以浮在海面上？人為什么能浮在“死海”水面上？

生：“航母”和“人”都受到水向上的托力，這種力叫做浮力。

（教師出示系有細線的氫氣球，放手后飄向空中，如圖1）

圖1　

師：此時的氫氣球受到浮力了嗎？是誰施加的？

生：受到浮力了，是空氣。

（教師出示與鋁塊相連的乒乓球，把它放入柱形容器中，向容器中加水，乒乓球逐漸浮起并最終浸沒于水中，如圖2）

圖2　

師：水中的乒乓球受到浮力了嗎？又是誰施加的？

生：受到浮力了，是水。

（教師請學生觀察思考：1.用手將氣球拉到另一位置后松手，觀察氣球最終靜止時細線的狀況；2.傾斜容器，觀察乒乓球最終靜止時細線的狀況）

師：上述兩組實驗中，細線為什么總是呈現豎直狀態？它說明了什么？

生（思考、交流后回答）：氫氣球、乒乓球所受浮力的方向是豎直向上的。

活動2：實驗探究，認識浮力

師：氫氣球、乒乓球浮在空氣和水中，說明受到浮力。與乒乓球相連的鋁塊，它在水中是下沉的，在水中下沉的物體是否受到水的浮力呢？請結合你的經驗做出猜想。

（三個學生談了想法：一個說不受浮力，兩個說受浮力，理由是游泳時感受到浮力。于是，教師請學生體驗：把鋁塊掛在彈簧測力計下，用手向上托一下，彈簧測力計示數減少）

師：你能否通過實驗來探究鋁塊是否受到浮力？

生：可以把鋁塊浸入水中，如果彈簧測力計的示數減小，則表明鋁塊受到浮力。

（學生通過實驗，發現鋁塊受到浮力）

師：能否測出鋁塊所受的浮力大小呢？

（教師先引導學生做出受力分析圖，如圖3，共同分析得出結論：1.鋁塊未浸入水中前，彈簧測力計示數F=G；2.鋁塊浸入水中后，受到了水的浮力，根據力的平衡知識，浮力大小等于F浮=GF。學生測量并交流測量結果）

圖3　受力分析圖

師：至此，我們對浮力有了一個初步的認識，歸納我們的研究所得，可以獲得如下結論（PPT出示）：1.浸在（浸沒或部分浸入）液體或氣體里的物體，會受到液體或氣體的浮力；2.浮力的方向豎直向上；3.浮力的大小可以用彈簧測力計測量：F浮=G-F。

活動3：探究影響浮力大小的因素

師：我們已經知道浸在液體中的物體受到浮力作用，浮力大小可能同哪些因素有關呢？請根據你的生活經驗提出猜想。

生1：與液體密度有關，人在死海里會漂起來。

生2：我游泳時向水中行走，越深感覺越漂，浮力應該與深度有關。

（教師見沒有其他猜想，安排學生進行體驗。教師出示一只籃球和一只乒乓球，請學生把兩只球向水中壓，說出感覺并提出新的猜想）

生3：與物體體積大小有關。

師：同學們的猜想都有一定的道理，但是有一點不足，我們的眼光似乎只是聚焦在物體上，水中的物體所受的浮力是水產生的，我們能否從“水”的角度做一些猜想呢？在大家的桌上有一只乒乓球，請在燒杯中倒上水，向水中壓乒乓球。感覺一下用力，同時注意觀察水面的變化，比較一下乒乓球排開的水的體積，再做猜想。

（學生實驗、討論后，發表自己的看法）

生4：乒乓球所受浮力與乒乓球在水中的深度有關。

師：我補充說明一下，乒乓球在水中的深度有“浸沒深度”和“浸入深度”。

（教師演示：用手向下壓乒乓球。說明“浸入深度”指乒乓球浸沒前逐漸浸入水中的深度，“浸沒深度”指浸沒后在水中的深度）

師：你認為的深度是指什么深度呢？

生4（繼續回答）：好像都有關系。

師：還有其他猜想嗎？

生5：我觀察到乒乓球壓入水里的過程中，手上感覺到的力越來越大，水面逐漸上升，乒乓球所受浮力是不是和它排開的水的體積有關？

師：總體而言，同學們的猜想都很重視證據。歸納一下猜想的結果，同學們提出了浮力大小與“液體密度、物體體積、浸入深度、浸沒深度、排開水的體積”有關，仔細思考一下，我們可以發現，物體體積越大，浸沒在水里時排開的液體體積也越大，物體浸入深度越大，排開的水的體積也越大。所以，我們的猜想可以合并為“浮力大小可能與液體密度、物體在液體中浸沒的深度、排開液體的體積”有關。面對這樣一個多因素問題，我們一般采用的探究方法是什么呢？

生（齊聲）：控制變量法。

師：現在，同學們的實驗臺上有彈簧測力計，廢舊電池，盛有水、酒精的容器各1個，請大家討論一下具體的探究方案。

（學生討論實驗方案，教師巡回提問、交流，確定探究的具體步驟）

（教師用PPT出示探究步驟：1.如圖a所示，用彈簧測力計測出圓柱體所受的重力；2.如圖b所示，將圓柱體逐漸浸入水中，觀察彈簧測力計的示數變化，記錄其中的一次示數；3.如圖c所示，記下圓柱體完全浸沒入水中時彈簧測力計的示數；4.如圖d所示，改變圓柱體浸沒在水中的深度，觀察并記錄彈簧測力計的示數；5.如圖e所示，將圓柱體浸沒在酒精中，觀察并記錄彈簧測力計的示數）

圖4　

（學生進行實驗并收集證據，教師巡回指導，個別提醒操作、讀數時的注意事項）

師：下面，我請一組同學將所測數據填入表格中。（PPT出示，見圖5）

師：先請這組同學依據數據歸納實驗結論。

（1人回答，小組內其他幾人補充，得出結論如下：1.比較1、2、3的數據可得：物體所受浮力的大小與它排開液體的體積有關；2.比較3、5的數據可得：物體所受浮力的大小與液體的密度有關；3.比較3、4的數據可得：物體所受浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關）

師：請其余小組根據自己所測數據對結論進行評估，贊成的請舉手。

圖5　

（全班學生舉手表示贊同。教師用PPT出示結論：實驗表明，浸在液體中的物體，所受浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關，與浸沒深度無關）

活動4：了解阿基米德原理

師：早在公元前245年左右（相當于我國的戰國時期），古希臘學者阿基米德就通過實驗和理論研究得出了有關浮力大小的原理，人們稱之為“阿基米德原理”，時至今日，這條原理在船舶工業及生產、生活實際中仍有著廣泛的應用。

（教師請學生閱讀教材相關內容，相互交流，回答“阿基米德”原理和“計算公式”）（略）

（教師用PPT出示本節知識結構圖，幫助學生梳理所學）（略）

課堂評價活動：

評價題1（請學生考慮“WWW”中的問題1，如圖5）：

圖5　

在一只塑料袋中裝入大半袋水，用彈簧測力計測出盛水的塑料袋所受的浮力大小。再將塑料袋浸入水中，觀察浸入過程中彈簧測力計示數的變化。當塑料袋中的水面與容器中的水面相平時，觀察彈簧測力計的示數，記錄你看到的現象，由此你能得到什么結論？

（請兩位學生上臺共同探究，并做分析，教師點評，描述現象，剖析現象揭示的原理）

現象1：塑料袋在浸入水里的過程中，彈簧測力計示數逐漸減小。

結論1：塑料袋所受的浮力與排開的水的體積有關，V排水越大，則F浮越大；說明ρ液一定，V排水越大，則F浮越大，與阿基米德原理一致。

現象2：當塑料袋中的水面與容器中的水面相平時，彈簧測力計的示數為零。

結論2：依據F浮=G-F，彈簧測力計示數為零時，則F浮=G袋水；當塑料袋中的水面與容器中的水面相平時，G袋水=G排水；所以F浮=G排水。可見，該實驗可以驗證阿基米德原理。

評價題2：遼寧號航母的正式服役，標志著我國即將擁有一支遠洋海上打擊力量。以下是遼寧號航母的一些參數，請計算它滿載時所受到的浮力大小（g取10N/kg）。

長寬航速排水量艦長304米，艦寬70.5米最高航速32節標準排水量5.7萬噸，滿載排水量6.75萬噸

（請一名學生上黑板板書，教師點評，確定解答：依據阿基米德原理，F浮=G排水=m排水g=6.75× 107kg×10N/kg=6.75×108N）

師：本節課，我們只是揭開了“浮力”的面紗，浮力在實際生活中還存在著廣泛的應用，在后續學習中，我們將繼續探討。本節課的作業是書本“反思與評價”中設置的題2，請利用題中所提供的器材：溢水杯、小石塊、小桶、彈簧測力計、水，設計方案驗證阿基米德原理。