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2.通過觀察實驗,培養學生從現象到本質的認識能力。
3.通過討論,培養學生團結協作的能力。
【教學目標】
1.知道一切物體在液體或氣體中都受到浮力。浮力的方向是豎直向上的。
2.會用彈簧秤法測浮力。
3.知道浮力產生的原因是液體上下表面的壓力差。
4.知道物體的浮沉是由重力和浮力決定的。會判斷物體浮沉。
5.會對物體進行簡單的受力分析,并知道漂浮的物體浮力大小等于物重。
【教學器材】
彈簧測力計、墨水瓶、燒杯、水、乒乓球(3個)、溶液。
【教學過程】
一、復習提問
1.什么是力?
2.力的測量工具是什么?(測力計)
3.出示彈簧測力計下掛空墨水瓶。墨水瓶受幾個力?(兩個)
4.兩個力是什么關系?(一對平衡力)
5.二力平衡的條件是什么?
二、導入新課
(一)演示實驗
1.用手托住空墨水瓶。分析受力情況,看到什么現象?(彈簧測力計的示數變小了。)
2.分析變化原因,手對空墨水瓶的托力多大?如何求得?
學生實驗:
將彈簧測力計吊著空墨水瓶,放入水中浸沒,觀察到什么現象?(彈簧測力計的示數變小了。)
問:這個現象說明了什么現象?(浸沒在水中的物體受到水對它向上托的力。)物體在其他液體中是否也受到向上托的力呢?
演示實驗:
將吊著的空墨水瓶放入溶液中,看到什么現象?分析變化原因。
問:漂浮的物體是否也受到向上的托力呢?
學生實驗:
將乒乓球投入水中,設法將它按入水中,有何感受?這說明了什么問題?
說明:(一切浸入液體中的物體,都要受到液體對它豎直向上的托力,這就是浮力。)
(二)板書
一、一切浸入液體中的物體都要受到液體對它豎直向上的浮力
(受力物體)(施力物體)(方向)
分析:(力是物體對物體的作用,任何一個都有施力物體和受力物體。浮力的施力物體是液體,受力物體是浸入液體中的物體,浮力的方向是豎直向上的。)另外對浸入的理解,它包含兩種情況:①部分浸入;②浸沒。
討論:
1.給你彈簧測力計、水、燒杯、鉤碼,如何測出鉤碼浸入水中的浮力?
(1)先測鉤碼在空氣中的重力G。
(2)物體浸入水中看彈簧測力計的示數F拉。
(3)求浮力
2.浸在液體中物體一定受到浮力嗎?(有各種意見)
演示實驗:
圖1
(1)取一只去底的礦泉水透明塑料瓶,瓶口朝下,瓶口略小于乒乓球。放入乒乓球。
問:如果我往里面注水,乒乓球會浮起嗎?(會。因為要受到水的浮力)
(2)往塑料瓶里面注水。現象:乒乓球被水壓在瓶底,同時有水從塑料瓶口漏出。
(說明浸在水中的物體不一定受到浮力。為什么呢?)
板書:二、浮力產生的原因
(3)用瓶塞(或手)堵住漏水的瓶口,注意觀察乒乓球下面積滿水時有何現象發生?
(現象:乒乓球下積滿水時乒乓球會上浮。)
(4)將水倒回燒杯,分析原因。
第一次乒乓球只受到水給它向下的壓力。
第二次乒乓球下積滿了水,即受到水對它向下的壓力,而且受到水對它向上的壓力。乒乓球上浮說明向上的壓力大于向下的壓力。這就是壓力產生的原因。>
圖2
我們舉特例來分析:立方體浸沒在液體中的受力情況
立方體浸沒在水中,其左右兩個側面和前后兩個側面和面積相等,并且對應部位距水面的深度相同。
問:水給它們的壓強是否相等?(相等)
問:水給它們的壓力是否相等?(讓學生討論)(壓力相等并且方向相反)
分析:(p=ρghp=F/SS一定,F=p•S)但是,上下兩表面處的深度不同,下表面處的深度更深,壓強更大,而上下兩表面的表面積相同,據p=F/SF=P•S,所以下表面受到向上的壓力比上表面受到的壓力更大。即>這就是浮力產生的原因。
板書:原因:>
而根據同一直線上二力的合成,=-,這就是浮力。
板書:實質:=-,方向豎直向上。
總結說明:浸入液體中的物體,上下表面受到的壓力差就是浮力。浮力的方向是豎直向上的。
問:既然一切浸入液體中的物體都要受浮力,那么為什么有的物體在水中下沉,有的在水中上浮呢?下面我們就來討論物體的浮沉條件。
板書:三、物體的浮沉
演示實驗:將三個乒乓球浸沒水中(一個充滿沙;一個中空;一個有部分沙,用蠟封住),松手后出現什么現象?分析討論。
圖3
問:浸入水中的物體受到哪幾個力的作用?(重力、浮力)它們的施力物體是誰?(地球、水)
一個物體在受到兩個或兩個以上力的作用時,它的運動狀態由它們共同決定。
(1)當=G時,它受到平衡力的作用,將處于什么狀態?(靜止)(懸浮)
(2)當>G時,它受到非平衡力的作用,將處于什么狀態?(上升)(上浮)
(3)當
板書:
問:沉的物體最終處于什么狀態?(靜止)為什么?(另外受到容器底對它的支持力。)()
問:那么上浮的物體最終處于什么狀態?(靜止)我們就說物體漂浮在液面上,那么,。受到平衡力的作用。
三、總結擴展
(一)本書主要學習三個知識點:
1.什么是浮力,浮力的方向如何,以及如何用實驗法測浮力?
2.浮力產生的原因是什么?
3.物體的浮沉條件。
我們要理解、記憶,并且借助實驗,才能更好地掌握知識。
(二)思考:上浮的物體(),上浮至漂浮在液面上()
[關鍵詞]物理 浮力 實驗教學設計
浮力這一章是初中物理的一個重要內容,也是學生最難學的內容之一,有研究表明:由于浮力的內容學得不好,引起了初中學生對物理學習興趣的分化。其原因主要有以下兩個方面:(1)浮力的內容比較抽象,而學生的思維水平較低,學習起來困難較大。(2)浮力這部分內容的學習受到學生經驗中形成的前概念的影響較大。
一、認清浮力定律(阿基米德定律)
阿基米德定律的內容是: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液體的重力。
這個定律有兩大部分,第一部分是“浸在液體里的物體受到向上的浮力”。這是定律的定性部分。第二部分是“浮力的大小等于物體排開液體的重力”。這是定律的定量部分,也就是說,阿基米德定律的敘述重復了兩次,第二次敘述是以第一次敘述為基礎的,是對第一次敘述的補充說明。
在第一部分中,“浸在液體里”,這是定律成立的條件。沒有這個條件,浮力就無從談起。“物體”是定律的表述對象,也是我們的研究對象。“受到向上的浮力,且浮力大小等于物體排開液體的重力”是定律的結果。
因此,該定律完整描述了浮力,亦完整描述了浮力的三個要素。浮力大小――等于物體排開液體的重力;浮力方向――豎直向上;浮力作用點――作用在浸在液體中的物體上。
由此,我們得出浮力大小的數學表達式:F浮=G排液=m排液×g=ρ液×g×V排,式中ρ液表示液體密度,V排表示物體排開液體的體積。
由阿基米德定律條件及數學表達式,我們可知:浸在液體里的物體所受浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關,與物體材料、形狀、運動狀態、容器內液體多少無關;當物體被浸沒時,與浸沒在液體中的深度無關。
“浸在液體里”是指物體全部浸沒和部分浸入液體中兩種情況。V排是指排開液體的體積,不一定是物體的體積,只有物體完全浸沒于液體時,V排=V物;而物體部分浸入時,V排=V物-V露,式中V露為物體露出液體部分的體積。
另外,阿基米德定律同樣適用于氣體,即:F浮=ρ氣•g•V排。
在教材中關于浮力產生原因和阿基米德原理的推導是這樣處理的:設想一個立方體浸沒在水里,它的6個表面都受到水的壓力。它的左右兩側面、前后兩側面,受到的壓力都是大小相等、方向相反,互相平衡,只有上下兩面由于深度不同,受到水的壓強大-小不同,壓力也因而不相等,下表面受到水向上的壓力f1大于上表面受到水向下的壓力F,向上和向下這兩個壓力差就是液體對浸入物體的浮力:F浮=F1-F。
阿基米德原理推導:設想邊長為l的立方體浸沒在密度為p液的液體里,它上表面受到液體向下的壓強:P=p液gh1。
無論是浮力產生原因,還是阿基米德原理推導,對初中生來說在思維能力和數學基礎上要求都比較高,這給教學帶來了很大的困難,為此,用自制的教具進行如下實驗。
無論是浮力產生原因,還是阿基米德原理推導,對初中生來說在思維能力和數學基礎上要求都比較高,這給教學帶來了很大的困難,為此,用自制的教具進行如下實驗。
二、教具裝置圖
三、制作材料
白玻璃(厚度8mm),白玻璃(厚度3mm),過線孔4個(直徑50mm),玻璃膠,橡皮膜,銅芯導線,吸管,正方體木塊(90mmx90mm×90mm)。
四、制作方法
1.在玻璃店割好玻璃(小玻璃立方體規格:90mm×90mm×90mm),并鉆好孔(大孔直徑50mm四個小孔對稱、小孔5mm),用玻璃膠粘好,小木塊與3mm玻璃也用玻璃膠粘好。
2.小玻璃立方體圓孔邊緣涂上玻璃膠,把橡皮膜攤平包住過線孔嵌入圓孔,圓孔邊緣用小刀修剪平齊。吸管插入小圓孔并在圓孔邊緣涂上玻璃膠,使其密封。剪一斷銅芯導線用玻璃膠粘在兩邊緣做手柄。
3.油性筆在玻璃表面標上刻度。
五、實驗方法
1.將教具放置在水平桌面上,把小立方體木塊放在玻璃槽內槽小圓孔正上方。水倒入內槽并使水淹沒小木塊,可以觀察到小木塊不上浮。(這與木塊可浮在水面上的生活經驗是矛盾的,激發了學生探究的興趣。)
2.將水(有顏色的水更好)緩慢倒入外槽,當倒入的水與內槽的水相平時可看到小木塊上浮。(引導學生聯想下表面的水對產生浮力有直接關系)
3.取出小木塊把小玻璃立方體輕壓入水下。并與剛才小木塊的位置重合。觀察比較四個橡皮膜的凹陷程度(可觀察刻度)。可看到左右(前后)兩個橡皮膜凹陷程度相同(刻度相同),上下兩個橡皮膜的凹陷程度明顯不同(刻度不同)。(由此可知浮力產生原因就是上下表面的壓力不同。)
六、器材特點及教學功能
特點:本教具主要材料是白玻璃,因為玻璃是透明的,實驗現象直觀。
關鍵詞:新課改;初中物理;浮力知識
初中學生的物理思維還處于比較初級的階段,對于比較復雜的物理問題很難準確理解,這就需要教師注意激發學生的創造力,培養學生養成主動學習探究的習慣。傳統教學中,教師往往通過實驗然后得出結論,學生的抽象思維能力沒有得到提高。在新課改背景下,初中物理教師應該從以下幾個方面出發,做好初中物理浮力知識教學探討。
一、創設假設情境
為了激發學生的學習興趣,提高課堂內容的趣味性,教師可以在課堂教學中創設假設情境,激發學生的探究欲望。在創設假設情境的時候,教師要選擇趣味性、針對性、探究性較強的內容創設情境,創設的情境不能太難,知識能力要求太高,要聯系教學內容和學生的知識實際出發創設情境。例如,在學習浮力知識的時候,為了引人浮力這一節的內容,教師要精心創設一個生動的情境。如,準備三個球,一個木球、一個與木球同樣體積的鐵球、一個與木球同樣質量的鐵球,然后將它們放入水中,觀察現象詢問原因,當學生思考回答出很多問題時,教師不要急于為學生解答,而是引入所學內容的基本概念,這時學生對新學內容就有一個具體的把握了。
二、設計探究方案,組織探究
在初中物理教學中,教師創設了生動的情境,激發學生的興趣之后,教師應該設計有效的探究方案組織學生進行探究,以提高學生的探究能力。在浮力教學內容中,教師可以組織學生自行設計探究方案,探究生活中關于浮力的各種現象和本質原因,這種探究形式可以以小組合作的方式來進行,在探究的過程中教師要引導學生學會提出猜想,學會設計實驗的思路和步驟,學會分析實驗中的各種結果。
三、引導學生總結探討
在初中物理教學中,探究實驗做完之后,教師應該引導學生將得到的數據進行綜合,并開展探討和總結。但是,學生對浮力概念的理解也是比較淺顯的,需要教師在探討的過程中引導學生學會全面細致的分析。例如,實驗中的細節、實驗中要控制好的條件、求物體浮力的方法等等。總之,教師在總結探討過程中的地位功不可沒,教師要積極地發揮自身的引導作用,激發學生的主人翁學習意識,快樂地投入到學習過程中去。
1 搞清楚物體浮沉狀態,再解題
例 把一個體積為1×10-2m3 ,質量為7kg的物體放入水中,該物體靜止時所受浮力多大?
因為阿基米德定律應用多,故部分學生看見有體積,受思維定勢的影響,因此錯解:F =ρ g V = 1×103 kg/m3× 9.8N/kg× 1×10-2m3= 98N
分析 錯誤的解法是沒有仔細審題,忽視了題目的隱含條件ρ物
2 清楚物體浮沉狀態后,應用阿基米德原理進行分析
例 用同種材料制成的體積相同的甲、乙兩個球,放入同種液體中,靜止后的位置如圖所示。兩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,
學生在日常生活中接觸了有關物體的浮沉現象,以致形成了一個概念,能浮起來的物體受到浮力,沉底的物體不受浮力,認為:同種材料制成的體積相同的物體質量相等,所受重力相等,浸在液體中的物體,受到浮力大的上浮,受到浮力小的下沉;或認為漂浮時浮力等于物重,下沉浮力小于物重,故應選C。
分析 前者由先驗錯覺所致,后者是知識遷移發生錯誤引起。浸在液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小由物體排開的液體重來判定。根據阿基米德定律F浮=ρ液V排 g,甲球排開的液體少,所受浮力小。又由物體浮在夜面的條件和物體浮沉條件可知,甲球所受的浮力等于所受的重力,乙受到的重力大于浮力,所以下沉停留在液體底部,兩球所受的重力不等,故C不正確。從圖中所示的位置可知,同種材料制成的體積相同的兩球中甲肯定是空心的,如果乙是空心的,則甲的空心部分更大,所以甲球的重力小,因此答案B正確。
3 不能用阿基米德原理分析時,要注意用受力分析法
例 一支試管中裝有適量的砂子, 放在圖甲液體中受到的浮力為F1,放在圖乙液體中受到的浮力為F2,則
A.F1>F2
B.F1
C.F1=F2
學生往往把排開液體的大小與浮力大小等同,常認為物體浸入液體部分多的浮力就大,而忽視了液體的密度,因此錯解:同一支試管浸在兩種液體中,浸沒在液體中那部分體積大的受到的浮力就大,反之則小,圖甲中密度計浸得深些,因此浮力大些,故選A。
分析 這是把浮力的大小與物體排開的液體的體積等同起來了。浸入液體中的物體,它所受的浮力大小取決于兩個因素,一個是物體排開液體的體積,另一個是液體的密度。此題利用阿基米德定律不便判定,轉化方法,根據物體受力的平衡條件,可知同一密度計在不同液體中受到的浮力是相等的。圖甲和圖乙中密度計都處于平衡狀態,浮力等于重力,而兩圖中是同一個密度計,重力是不變的,所以,兩者浮力相等,故答案C正確。
綜上所述,在用浮力知識解題的過程中,首先要明確研究對象,然后根據研究對象的運動狀態,正確分析研究對象的受力情況,再依據相應的浮沉條件和原理解答。并且在解題時,一定要仔細審題,究竟用何種方法求解浮力,應由題設條件而選擇,切記生搬硬套。當然,要熟練運用不同的方法解題并不是一蹴而就的事,必須經過一定量的練習和解題經驗的總結才能運用自如。如果我們善于利用各種錯例,分析錯誤原因,糾正錯誤解法,從中吸取教訓,無疑會提高我們知識應用的能力。
物理習題教學是鞏固和靈活運用所學知識解決實際問題,培養學生的遷移能力的一種主要形式,在中學物理教學中居于十分重要的地位。習題課教學能幫助學生理解物理概念的確切含義,掌握物理基本規律的適用條件及其應用,能培養學生的判斷推理能力,分析綜合能力和運用數學工具處理物理問題的能力。因此,不論是在平時教學中,還是在總復習這一環節中,我一定會精選習題,對題目進行認真的分析,一般應分析:解這個題要用到哪些物理知識,題中涉及的研究對象和物理過程的復雜程度,以及涉及的條件如何(是否有隱含條件,多余條件);解題時所涉及的方法和技巧以及在這方面要訓練達到的程度;解題中的困難、關鍵和易錯處等等。
物理習題課教學中,例題講解起到至關重要的引導和示范的作用,在精選習題的過程中,還要注意例題的選取。(1)舉例要有明確的目的性,除了鞏固和運用學過的知識外,還應當有計劃地做到:教給學生正確的解題思路,教給學生分析、處理問題的基本方法等。(2)例題要具有典型性,即題目的內容應能充分反映物理概念、規律的本質和關鍵,練習的深廣度和難易水平要準確地反映大綱和考試說明的要求;題目本身不宜過多過繁,可用一題多變辦法,不斷改變條件,逐步引申,還要避免過于繁雜的數學計算。(3)舉例還要具有針對性,即題目的深淺程度要針對學生的知識和能力水平,題目要針對學生在解答時容易產生的錯誤和問題。
我反思幾年來的教學中存在的不足,具體總結如下。
一、知識系統性不強
物理復習,我們基本是按兩大輪進行,第一輪是單元復習,第二輪是綜合復習,其中單元復習是關鍵的一環,既是對基礎知識的加深和鞏固,更是對知識間錯綜復雜的聯系進行梳理,明確其中的關系,揭開第一輪學習中留下的疑點。幾年來,我們就這樣進行著,自認為還算成功。去年我到長春參加了一次吉林省名優教師交流會,其中聽到了一位教師的經驗報告,記得那位教師當時介紹說:“在復習平面鏡成像實驗時,我們從八個方面進行復習,在復習歐姆定律時,我們從六個題型進行強化,在復習到有關浮力應用問題時我們從七方面進行夯實。”只記得當時我的腦子里在不斷地回蕩這幾個數字,八、六、七,我被這幾個看似簡單的數字驚呆了,回想自己多年來一直沿用的復習方法,真是相形見絀,相比之下自己的復習方法,嚴重缺乏系統性和條理性,缺乏那種以點成線、以線成面、以面成體的效果。
二、對舊試題的割舍力度不夠
在教學過程中,雖已非常注重對習題例題的選擇,但將自己幾年來的教學情況與近年來中考題目的難易程度比對,還是在很大程度上存在著對舊、難試題的割舍力度不夠,對以前的偏、難、怪題型經常是欲舍不能,總要時不時地掛上一些,尤其是遇到壓強、浮力、電功率等原來題目就特別多的重點章節更是不能割舍,或者說是不敢舍,浪費了較多的時間,而且人為增加了題目的難度,給學生學習物理造成大的壓力,降低了學生學好物理的興趣。
三、對基礎知識、基本技能的強化重視不夠