【大单元核心素养】人教版物理八年级下册10.2《阿基米德原理》课件+教案+大单元教学设计

第十章  浮力10.2 阿基米德原理科学探究:能设计并进行实验，探究浮力与物体排开液体重力的关系。学会正确使用弹簧测力计、溢水杯等实验器材，准确测量浮力和排开液体的重力。能够对实验数据进行分析和处理，得出实验结论，培养实验操作与数据分析能力。物理观念:深入理解浮力的概念，能用阿基米德原理解释生活中的浮力现象，形成对物体浮沉现象的科学认识。科学思维:通过对阿基米德原理的探究和推导过程，培养学生的逻辑推理能力和科学论证水平，提高学生运用物理知识解决问题的能力，鼓励学生对浮力相关问题进行思考和创新，培养学生的创新思维。科学态度与责任:培养学生对物理现象的好奇心和探究欲望，激发学生学习物理的兴趣。让学生在实验探究过程中养成合作交流、严谨求实的科学态度，培养学生尊重实验数据实事求是的科学精神。1.经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，培养探究意识，提高科学探究能力；2.能复述阿基米德原理并书写其数学表达式；3.能应用公式F浮 = G排和F浮 = ρ液gV排计算简单的浮力问题。重点、难点重点新知导入浸入液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关？前情回顾液体的密度浸在液体中的体积 物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。新知讲解两千多年以前，古希腊学者阿基米德为了鉴定王冠是否是用纯金制成的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。新知讲解一天，当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题。 物体排开液体的体积物体浸在液体中的体积新知讲解把装满水的烧杯放在盘子里，再把易拉罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。 试一试 越往下压，易拉罐浸入水中的体积越大，手受到向上的力越大，同时溢出的水越多感 受物体浸在液体中的体积物体排开液体的体积新知讲解分析排开液体的体积越大液体的密度越大排开液体的质量越大排开液体的体积×液体的密度=排开液体的质量浮力越大排开液体的重力越大G = mg新知讲解浮力的大小如何测量呢？如何测量物体排开液体所受的重力？新知讲解称重法圆柱形物体，弹簧测力计、溢水杯、小桶等F浮 = G – FG排 = G桶+水–G桶实验器材新知讲解1.用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶;2.用弹簧测力计测出小石块的重力G物;3.将石块体浸没在盛满水的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F拉;4.用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G桶+水； 5.计算出小石块受到水的浮力F浮和排出水的重力G排。实验数据记录在表格中。新知讲解实验数据记录表格新知讲解新知讲解新知讲解实验数据记录表格新知讲解浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。阿基米德原理F浮 = G排 = m排g = ρ液V排g阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体新知讲解 如图所示的实验装置其中 A、B为两个规格相同的弹簧秤 ，C为重物，D为薄塑料袋(质量不计)，F是升降平台(摇动手柄,可使平台缓慢上升、下降)。实验中,同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大观察到弹簧秤A的示数变小;弹簧秤B的示数变大；;比较弹簧秤A的示数变化量FA'和弹簧秤B的示数变化量FB',它们的大小关系是FA'=FB'。新知讲解 如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在相铁丝框上端是吊一个金属块，下面放一小杯。铁架台的支架上放置一只溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触。按甲、乙、丙的顺序进行实验,平稳地抬高放有溢水杯的支架，使金属块缓慢浸没到水中，此过程中,发现弹簧测力计的示数不变，说明金属块受到的浮力等于排开液体所受的重力。新知讲解 例1：如图所示，将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶过程中（未浸没），桶中水不断溢出，手用力的将越来越大。这是因为饮料罐受到浮力大小 ，饮料罐底部受到水的压强将 。水桶底部受到桶内水的压力将   （均选填“变大”“不变”或“变小”）。【答案】 变大 变大 不变【详解】[1]将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中（饮料罐未浸没），饮料罐排开的液体的体积逐渐变大，根据 浮力大小逐渐变大。[2]由于将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中，饮料罐底部在水中的深度增大，故根据 饮料罐底部受到水的压强将增大。[3]饮料罐是按入装满水的桶中，水溢出，桶中的水的深度不变，故根据 可知水桶底部受到桶内水的压强将不变，根据 水桶底部受到桶内水的压力将不变。新知讲解 例2：为验证阿基米德原理，小明用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶、水、细线进行操作，实验步骤如图A、B、C、D、E所示。（1）他的操作步骤中有一处错误，请帮他指出，错误步骤： （只要填图所标的序号）。（2）改正错误后重新进行实验，A、B、D、E四幅图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。①由A图和 图中弹簧测力计的示数可以求出小石块受到的浮力；②如果关系式 （用测量符号表示）成立，就可以验证阿基米德原理。要想全面验证阿基米德原理，接下来应该 。（3）若小明在D步骤中，小石块未能完全浸没到液面下，其它测量均正确，是否也能得到③中所填写的关系式？ （选填“能”或“不能”）新知讲解【答案】 C D 更换小石块，多次实验 能【详解】（1）[1]由图可知，C图为溢水杯，其中水面没有达到溢水杯口，当物体排开水时，水不会马上溢出，测得排开水的重力变小，故错误。（2）[2]由A图可知小石块重力F1，由D图可知小石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F3，则小石块受到的浮力[3]由B图可知小桶的重力F2，由图E可知溢出的水和小桶的总重力F4，则被排开液体的重力如果排开水所受的重力等于物体所受的浮力，就应有F浮=G排，即如此就验证了阿基米德原理。[4]上述步骤不能全面验证阿基米德原理，因为测量了一组数据，具有偶然性，不能得出普遍规律，故应更换其它石块，多次实验。（3）[5]小石块未完全浸没，排出液体的重力减小，所受浮力减小，但仍然符合阿基米德原理，就可以得到 关系式。新知讲解 例3：将边长为的一个立方体铜块浸没在水中，它排开水的质量是 ，排开水的重力是 N；如果把它浸没在酒精中，它受到的浮力 （选填“变大”或“变小”）。（ ，g取 ）【答案】 1 10 变小新知讲解 例4：如图所示，重29.4N、体积为1×10-3m3的物体A静止在水中。物体A的密度为 kg/m3，它受到的浮力为 N，弹簧测力计的示数为 N。【答案】 2.94×103 10 19.4【详解】[1]由G=mg可得，物体的质量物体A的密度[2]物体浸没在水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N[3]由F浮=G-F′可得，弹簧测力计的示数F′=G-F浮=29.4N-10N=19.4N新知讲解 例5：在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，测力计示数是7.5N，把零件浸入某液体中，当零件 的体积露出液面时，测力计的示数是6N，则零件浸没在液体中时，测力计的示数是（　　） A．3N B．5N C．5.5N D．6N【答案】C【详解】当零件 的体积露出液面时，根据称重法可知金属零件所受的浮力为根据阿基米德原理可知此时所受浮力 ----------①则零件浸没在液体中时，所受浮力 ----------②根据①②可得，根据称重法可知测力计的示数故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。新知讲解归纳（1）原理中的“浸入液体里的物体”包含两种状态，一是物体的全部都浸没在液体中V排＝V物；二是物体的一部分浸在液体中，一部分露出液面V排