【核心素养】 浙教（2024）版八上《4.4水的浮力-第二课时》学案（含解析）

/ 让教学更有效 高效备课 | 科学学科 核心素养 科学观念：掌握阿基米德原理的内容，理解阿基米德原理的数学表达式，知道原理的适用范围。 科学思维：培养和形成发现问题和提出问题的意识和能力； 探究实践：通过合理猜想与实践探究，理解影响浮力大小的因素。 态度责任：通过介绍阿基米德原理发现的科学传说，让学生体验直观经验、实验观察与严谨科学推理相结合的科学精神。 【课前预习】 一 阿基米德原理 1、阿基米德原理： (1)内容：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于 ； (2)公式：F浮＝ ＝m排液g＝ ； (3)单位：ρ液： ，V排液： 。 注意：阿基米德原理只是浮力的计算公式，不是浮力产生的原因。 (4)使用阿基米德原理时，应注意以下几点： ①公式中的ρ是液体的密度，而不是物体的密度； ②G排液是指物体排开的 所受的重力； ③V排液是指物体排开的液体的体积，不是液体的总体积，也不一定是物体的体积。当 时， ;当物体 时， ； ④由公式ρ水gV排水可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，而跟物体本身的体积、密度、形状浸没时在液体中的深度等无关，也与物体是否在液体中运动液体多少等因素无关； ⑤ ，但公式中的ρ液应改为ρ气,V排液应改为V排气。 【课中研学】 一、创设情景，引入任务 【引入】著名的传说：金冠之谜 这个故事由古罗马建筑师维特鲁威记载，虽然其历史真实性有待考证，但因其生动有趣而广为流传。 1.背景：叙拉古的国王赫农二世交给金匠一块金子，命令他制作一顶纯金的王冠。王冠做好后，国王怀疑金匠掺了银子在里面，但王冠的重量与交给金匠的黄金重量相同，无法从重量上判断。于是，国王请来了当时最聪明的阿基米德来查明真相，前提是不能破坏王冠。 2.难题：如何在不破坏王冠的前提下，检验出它的材质是否纯金？阿基米德苦苦思索，一直没有找到方法。 3.“尤里卡！”时刻：有一天，阿基米德在洗澡时，当他坐进盛满水的浴盆，水溢了出来。他注意到，身体浸入水中的部分越多，溢出的水也越多，同时他感觉到身体被水向上托起，变得轻了一些。 4.灵感迸发：在这一瞬间，阿基米德将两个现象联系起来： 物体排开的水的体积等于物体浸入水中的体积。 物体在水中受到的浮力等于它排开的水的重量。 他意识到，如果王冠是纯金的，那么它的密度是固定的。只要测出王冠的体积，就能计算出它的密度，与纯金的密度一对比，就能知道真假。而测量不规则王冠体积的难题，正好可以通过它排开的水的体积来解决！ 5.验证：传说中，阿基米德兴奋地跳出浴缸，赤身裸体地跑回家，一边跑一边大喊“尤里卡！尤里卡！”（希腊语，意为“我找到了！”）。 他进行了实验：他取来与王冠等重的纯金块，将王冠和金块分别浸入盛满水的容器中。结果发现，王冠排开的水多于纯金块排开的水。这意味着，王冠的体积比同等重量的纯金体积要大，所以它的密度比纯金小，从而证明王冠中确实掺入了密度较小的金属（如银）。 【问题思考】阿基米德在此基础上，他进一步研究，总结出著名的浮力原理———阿基米德原理。我们能否用实验去求证一下呢？ 二、围绕任务，素养内化 【探究实践】浮力大小与排开水所受重力的关系 目标 用实验探究阿基米德原理，用等效替换的方法理解阿基米德原理。 器材 溢水杯，量筒，烧杯，弹簧测力计，圆柱形物块，水。 过程 1.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出排开水的体积，再计算出排开水所受的重力。 2.用图4.4-5所示的器材，以小组为单位，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。 3.用图4.4-6所示的器材，以小组为单位，定量研究水的浮力大小与物体排 ... ...