浮力教学设计莲山课件

浮力教学设计与案例课件教材地位及内容简介浮力是初中物理力学体系中的核心知识点，具有重要的教学地位它是连接前期压强知识与后续阿基米德原理的关键桥梁，在整个初中物理学习过程中起着承上启下的作用通过浮力的学习，学生将能够•理解物体在流体中受力的基本规律•掌握物体浮沉条件的科学依据•为后续阿基米德原理的学习奠定基础•解释日常生活中的多种物理现象本单元内容将逐步引导学生从感性认知到理性分析，最终建立完整的浮力概念体系知识衔接与前置力学基础压强概念学生已掌握二力平衡原理，理解力的作用与反作用关系，为理解浮力已学习液体压强随深度增大的规律，这是理解浮力产生原因的关键前与重力的平衡奠定基础提重力概念生活经验学生对物体受重力作用的认识已经成熟，能够将重力与浮力进行对比学生在日常生活中已积累了丰富的漂浮/沉没现象观察经验，如游分析泳、船只航行等教学目标总览知识目标1能力目标2情感态度价值观目标3知识目标能力目标情感态度价值观目标•理解浮力的概念与产生原理•能够设计并完成浮力测量实验•培养科学探究精神与好奇心•掌握浮力的方向特点•掌握称重法测量浮力的技能•增强团队合作意识•认识浮力与浸入体积、液体密度的关系•能分析实验数据，得出科学结论•发展严谨的科学态度•了解浮力测量的基本方法•能解决与浮力相关的简单问题教学重点浮力概念的准确理解浮力是流体对浸入其中的物体产生的竖直向上的力，帮助学生建立正确的力学概念浮力方向的特点强调浮力方向永远竖直向上，无论物体形状、位置如何变化，这是浮力的基本特征浮力的测量方法重点教授称重法测量浮力，即测量物体在空气中与液体中重力的差值，培养实验能力教学难点浮力产生的原因浮力与各因素的关系学生难以理解浮力产生的物理机制——流体压强差这需要将压强知学生容易混淆浮力大小与哪些因素有关，哪些因素无关需要通过对识与浮力概念有机结合，通过压力分析帮助学生建立正确认识比实验帮助学生明确•物体上下表面受到的压强不同•浮力与物体浸入流体的体积有关•下表面受到的压强大于上表面•浮力与流体密度有关•压强差导致了向上的合力——浮力•浮力与物体本身的材料、密度、形状无关•浮力与重力无直接关系创设情境导入课堂伊始，教师展示两个简单而引人入胜的现象一块木块放入水中漂浮，一块形状相似的石块放入水中迅速沉底引导提问•为什么木块能漂浮在水面上？•是什么力量托住了木块？•这种力与我们已知的重力有什么不同？通过这组简单对比实验，激发学生思考物体在水中受力情况，引导他们关注除重力外可能存在的其他力这种现象导入既贴近学生生活经验，又具有强烈的视觉冲击力，能有效唤起学生的学习兴趣和探究欲望趣味历史引入曹冲称象的故事船载大象之谜公元200年左右，年仅7岁的曹冲巧妙利用引导学生思考小小的船为什么能承载如此了浮力原理解决了称量大象的难题他提议重的大象而不沉没？、如果将相同重量的将大象引入船中，在船舷上做记号，然后让大象和石头分别放在船上，船会有什么不同大象上岸，再往船里装石头，直到船下沉到表现？这些问题自然引出了浮力概念，激发原来的记号处，最后称出石头的重量，就得学生对浮力原理的好奇心知了大象的重量生活现象举例橡皮鸭漂浮原理生活中常见的橡皮鸭玩具能在水面上稳定漂浮，这是因为它内部充满空气，整体密度远小于水当我们将橡皮鸭按入水中再松手，它会迅速弹回水面，这一现象生动展示了浮力的作用方向和大小冰山漂浮现象冰山是地球上最壮观的浮力展示之一冰山约有90%的体积隐藏在水下，仅有10%露出水面这是因为冰的密度略小于水，在浮力作用下达到平衡状态通过分析冰山漂浮现象，学生可以直观理解浮力与物体排开液体体积的关系游船载人原理游泳者漂浮技巧潜水艇升降原理大型游船能载运数千人航行于海洋之上而不沉没，这是浮力的完美应用船体人在水中能够漂浮，是因为人体平均密度接近水的密度通过调整呼吸（增加设计成密度远小于水，且具有足够浮力储备，即使载重增加，只要不超过最大肺部空气量）和身体姿势，游泳者可以改变有效密度，从而控制漂浮状态，这载重量，船只依然能保持漂浮状态是浮力原理的生活应用概念建立活动感受浮力活动设计

1.准备材料透明水槽、塑料瓶、小球等不同物体

2.活动过程让学生用手将塑料瓶按入水中，感受水对瓶子的托力

3.控制变量尝试不同深度，感受浮力变化

4.对比体验比较不同物体（如塑料瓶、小石块）受到的浮力感觉讨论引导•你感受到什么力？这个力的方向是怎样的？•这个力是谁施加的？是水还是其他什么？•当物体浸入更深时，你感受到的力有什么变化？学生亲身体验浮力的存在与方向浮力的方向浮力方向的特点物理解释浮力方向永远竖直向上，与重力方向相反浮力方向始终竖直向上的原因在于•这一特点与物体的形状、位置、姿态无关

1.浮力产生于流体压强随深度增加的特性•即使物体倾斜，浮力方向依然保持竖直向上

2.物体底部比顶部深，因此底部受到的压强更大

3.压强差形成的合力方向必然竖直向上浮力定义浮力是浸入液体（气体）中的物体所受到的竖直向上的力定义要点一作用对象定义要点二力的性质定义要点三方向特点浮力作用于浸入液体或气体中的物体，无浮力是一种力，符合力的一般特性，可以浮力方向永远竖直向上，这是区别于其他论是完全浸没还是部分浸没，只要有部分与其他力（如重力）合成或平衡它是流力的重要特征无论物体形状如何，浮力体积浸入流体，就会受到浮力体对物体的作用力，而非物体自身产生的方向不变力浮力存在性实验实验设计

1.准备多种材质物体木块、石块、乒乓球、钢球等

2.观察它们在水中的表现有的漂浮，有的悬浮，有的沉底

3.用弹簧测力计测量这些物体在空气中和水中的重力实验发现•所有物体在水中测得的重力都小于在空气中测得的重力•即使沉入水底的物体也受到浮力作用•浮力存在与物体是否上浮无关不同物体在水中的浮沉状态对比实验实验结论通过对比实验可以证实所有浸入流体的物体都会受到浮力作用，无论它是漂浮、悬浮还是沉底浮力是流体对物体的普遍作用，是客观存在的物理现象浮力大小初步探究提出假说学生根据已有知识和生活经验，提出可能的影提出问题响因素浮力可能与物体浸入流体的体积有浮力的大小与哪些因素有关？是否与物体的材关料、形状、浸入深度、液体类型有关？设计实验设计控制变量实验，只改变一个可能的影响因素，观察浮力变化分析结论收集数据通过数据分析，确定浮力大小与哪些因素有关，哪些因素无关使用弹簧测力计测量物体在不同条件下受到的浮力大小，记录数据在探究活动中，教师应引导学生遵循科学探究的基本步骤，从提出问题到得出结论，培养科学思维方法通过这种探究式学习，学生不仅能掌握浮力知识，还能提升科学探究能力教师要鼓励学生大胆假设，小心求证，形成自己的认识称重法测浮力原理称重法基本原理浮力测量的基本方法是称重法，其原理基于其中F_{浮}物体受到的浮力G_{空气}物体在空气中的重力（忽略空气浮力）G_{液体}物体在液体中的重力这一方法简单易行，是测量浮力最常用的方法使用弹簧测力计测量物体在空气和水中的重力差称重法实验设计准备实验器材测量空气中重力烧杯/量筒、小石块、弹簧测力计、水、线绳将小石块悬挂在弹簧测力计上，读取并记录示数G_{空气}•弹簧测力计量程0-5N•确保石块完全悬空•小石块不溶于水，便于系线•读数时视线与刻度平行•烧杯透明，便于观察•记录到

0.1N精度测量水中重力计算浮力大小将石块完全浸入水中，不触底，读取并记录示数G_{液体}根据公式计算浮力F_{浮}=G_{空气}-G_{液体}•确保石块完全浸没•记录计算过程•避免石块触碰容器壁和底部•注意单位统一•等待测力计稳定后读数•分析可能的误差来源教师应先进行示范操作，展示完整的实验过程，特别强调实验中的关键步骤和注意事项然后组织学生分组进行实验，鼓励学生独立思考，相互协作，培养动手能力和团队合作精神实验后，引导学生分析数据，得出结论操作要点与数据分析实验操作要点数据记录与分析•使用同一石块进行不同深度的测量，确保控制变量实验条件空气中重力水中重力N浮力N•测力计读数时，视线应与刻度平行，避免视差N•石块完全浸没在液体中，但不触底，避免额外力的干扰部分浸没

1.

00.

80.2•等待读数稳定后再记录，提高测量精度•测量时避免水的剧烈晃动，减少误差完全浸没

1.

00.

60.4潜在问题解决不同液体盐

1.

00.

50.5水•如果石块触碰容器底部调整悬挂高度•如果测力计读数波动等待水面平静后再读数通过对比分析不同条件下的数据，学生可以发现•如果石块不完全浸没确保完全浸入水中•浸入体积越大，浮力越大•液体密度越大，浮力越大•同一物体在不同液体中受到的浮力不同探究浮力与体积关系实验设计

1.准备一个规则形状的物块（如长方体）和刻度容器

2.将物块逐步浸入水中，控制不同的浸入深度

3.每次改变浸入深度后，测量并记录浮力大小

4.计算每次浸入的体积，分析浮力与浸入体积的关系数据分析通过绘制浸入体积-浮力关系图，可以发现•浮力与浸入流体的体积成正比•图像近似为一条直线，斜率与液体密度有关•浸入体积增大一倍，浮力近似增大一倍不同浸入深度下浮力大小的测量实验探究浮力与液体种类关系不同液体中的浮力对比鸡蛋浮沉实验将相同物体分别放入不同种类的液体中（如清水、盐水、酒精等），测量在各种液体中在清水中，鸡蛋会沉底；而在高浓度盐水中，鸡蛋则会漂浮通过逐步增加水中的盐受到的浮力大小通过对比分析，发现液体密度与浮力大小的关系分，观察鸡蛋从沉底到悬浮再到漂浮的过程，直观展示液体密度对浮力的影响浮力产生原因剖析浮力产生的物理机制浮力产生的根本原因是流体内部压强随深度的增加而增大，导致物体的上下表面受到不同大小的压力具体分析如下流体中的压强随深度增加而增大（P=\rho gh）

2.物体在流体中，其底部比顶部更深

3.因此，底部受到的压强大于顶部受到的压强

4.压强差产生了一个竖直向上的合力，这就是浮力这一机制解释了为什么浮力方向总是竖直向上，以及为什么浮力大小与浸入体积和流体密度有关流体压强差导致浮力产生的原理示意图流体压强增加底部压强大于顶部压强差形成合力浮力与压强差定量分析数学推导过程对于一个浸入流体中的物体，我们可以通过压强差进行定量分析设物体上表面深度为h_1，下表面深度为h_2上表面受到的压强P_1=\rho gh_1下表面受到的压强P_2=\rho gh_2压强差\Delta P=P_2-P_1=\rho gh_2-h_1注意h_2-h_1等于物体高度h浮力F_{浮}=\Delta P\times S=\rho ghS=\rho gV其中V=hS为物体浸入流体的体积浮力的定量分析示意图浮力公式常见概念误区警示误区一浮力与漂浮混淆误区二浮力与物体材料误区三浮力与形状错误认识只有漂浮在液面上的物体才受到错误认识浮力大小与物体的材料有关错误认识物体形状影响浮力大小浮力科学事实浮力与物体材料无关，只与浸入科学事实在相同浸入体积下，不同形状的科学事实所有浸入流体的物体都受到浮体积和流体密度有关物体受到的浮力相同力，无论是漂浮、悬浮还是沉底误区四浮力方向误解误区五浮力与重力关系错误认识浮力方向会随物体姿态变化而变化错误认识浮力一定小于重力科学事实浮力方向始终竖直向上，不随物体姿态变化科学事实浮力与重力大小关系决定物体的浮沉状态这一误区源于对浮力产生机制的不理解无论物体如何倾斜，压强差形•浮力重力物体上浮成的合力方向仍然是竖直向上的•浮力=重力物体悬浮•浮力重力物体下沉浮力的实际应用举例巨轮航行原理潜水艇升降热气球升空大型巨轮虽然质量巨大，但船体设计成密度远小于潜水艇通过调节压载水舱的水量，改变自身总密度，热气球内的空气被加热后密度减小，使整个气球系统水，且内部有大量空间，使得整体密度小于水，浮力从而控制浮力与重力的关系，实现上浮或下潜这是的平均密度小于周围空气，根据浮力原理，气球受到大于重力，因此能在水面上稳定航行浮力原理在军事和海洋探测中的重要应用向上的浮力大于重力，因此能够升空农业灌溉应用气象探测应用医疗康复应用自动灌溉系统中的浮力传感器能根据水位高低调气象探测气球利用氢气或氦气的浮力升入高空，水疗康复训练利用水的浮力减轻患者体重负担，节水泵工作，实现智能化灌溉当水位上升时，携带各种传感器收集大气数据根据浮力计算，使受伤肢体在较小的负重条件下进行锻炼，有效浮子受到的浮力增大，上浮到一定高度后触发开科学家可以精确控制气球上升的高度和速度促进骨折、关节损伤等患者的康复关，停止灌溉学以致用解决实际问题实验设计测定乒乓球浮力应用思考鸡蛋悬浮实验设计一个实验，测量乒乓球在盐水中的浮力大小

1.准备材料乒乓球、线绳、弹簧测力计、盐水、量筒

2.实验步骤测量乒乓球在空气中的重力G_{空气}将乒乓球完全浸入盐水中，测量重力G_{盐水}计算浮力F_{浮}=G_{空气}-G_{盐水}

4.测量乒乓球体积（可通过排水法）计算盐水密度\rho=\frac{F_{浮}}{gV}阿基米德原理铺垫浮力定义浮力测量影响因素计算公式阿基米德原理浮力与排开液体的关系为阿基米德原理学习做准备通过前面的学习，我们已经发现阿基米德原理是流体力学的重要基础，它将在下一节课详细讲解通过浮力的学习，我们已经奠定了理解阿基米德原理的基础•浮力与物体浸入流体的体积成正比•浮力与流体的密度成正比

1.理解了浮力的产生机制数学表达式F_{浮}=\rho_{液}gV_{浸}

2.探究了浮力的影响因素

3.掌握了浮力的测量方法这正是阿基米德原理的内容浸入液体的物体所受的浮力，等于它排开液体的重力

4.发现了浮力与排开液体重力的关系排开液体的重力为G_{排液}=\rho_{液}gV_{浸}浮沉条件初步引入下沉状态上浮状态当物体的重力大于最大浮力时，物体将完全沉入水底当物体的重力小于浮力时，物体将上浮至部分露出液面即\rho_{物}\rho_{液}即\rho_{物}\rho_{液}123悬浮状态当物体的重力等于浮力时，物体将静止悬浮在液体中即\rho_{物}=\rho_{液}物体浮沉的决定因素物体在液体中的浮沉状态取决于物体的平均密度与液体密度的相对大小当\rho_{物}\rho_{液}时，物体下沉（如石块在水中）当\rho_{物}=\rho_{液}时，物体悬浮（如调节后的潜水员）当\rho_{物}\rho_{液}时，物体上浮（如木块在水中）这一判据适用于任何物体在任何液体中的情况，是理解浮沉现象的核心分层练习与拔高123基础题浮力概念中等题浮力计算提高题实验设计一块金属块放入水中，将会受到浮力作用关于这个浮力，一个体积为200cm³的铜块，密度为

8.9g/cm³，完全浸没设计一个实验，证明浮力大小与物体的材料无关，只与浸下列说法正确的是（）在水中（水的密度为

1.0g/cm³）求入液体的体积有关

1.浮力方向竖直向上

1.铜块的重力思路选取两个体积相同但材质不同的物体（如铜块和铝块），使用弹簧测力计分别测量它们完全浸没在同一液体中

2.浮力大小等于金属块的重力

2.铜块在水中受到的浮力时受到的浮力对比两个浮力值，验证它们是否相等

3.浮力来源于水对金属块的摩擦

3.铜块在水中的视重

4.浮力大小与金属块的材质有关解析铜块重力G=ρVg=

8.9×200×10=17800N=

17.8N浮力正确答案AF=ρ水Vg=

1.0×200×10=2000N=

2.0N视重G=G-F=

17.8-

2.0=

15.8N挑战题综合应用解析在水中平衡浮力=重力，即ρ水Vg=mg

1.0×500×10=400×

105.0N=

4.0N（条件有误，应修正为一个体积为500cm³的空心铜球，质量为400g，放入水中后恰好完全浸没且处于平衡状态若将500g）其放入盐水中（密度为

1.2g/cm³），问铜球将如何运动？需要在铜球上增加多少质量的小物块，才能使其在盐水中恰好完全浸没且处于平衡状态？在盐水中浮力=ρ盐水Vg=

1.2×500×10=

6.0N此时浮力大于重力，铜球将上浮要使铜球平衡，需增加质量m，使

6.0N=500+m×10gm=100g学业质量检测1基础概念题2计算应用题3实验探究题关于浮力的下列说法中，正确的是（）一块体积为100cm³的铝块，密度为

2.7g/cm³，完小明进行了一个实验，将一个塑料瓶逐渐注入水，全浸没在酒精中（密度为

0.8g/cm³）求测量塑料瓶在水中受到的浮力他记录的数据如

1.只有漂浮在液面上的物体才受到浮力下

2.浮力的方向总是竖直向上的

1.铝块在酒精中受到的浮力大小

3.浮力的大小只与物体的质量有关

2.铝块在酒精中的视重注水

0501001504.浮力产生的原因是物体与液体之间的摩擦

3.如果将铝块放入盐水（密度为

1.2g/cm³），浮体积力会如何变化？m思考浮力的基本特征是什么？浮力的产生机制是思考浮力与什么因素有关？如何计算浮力大小？L什么？浮力

2.

01.

51.

00.5N分析这组数据，回答

1.塑料瓶注水前的体积是多少？

2.注水过程中，浮力为什么减小？

3.如果继续注水到200mL，浮力会是多少？塑料瓶会如何运动？思考浮力与排开液体体积的关系是什么？如何分析实验数据？课堂反思与拓展建议教学反思拓展建议•浮力概念的建立需要从现象观察到理论分析，循序渐进•鼓励学生在生活中主动观察与浮力相关的现象•实验探究是理解浮力本质的关键路径•设计简易浮力装置，如密度计、浮力自动控制器等•浮力与日常生活联系紧密，应多举实例增强学习兴趣•研究浮力在科技领域的应用，如潜水器、气象气球•浮力产生原因（压强差）是教学难点，需反复强调•探索浮力在不同星球上的变化（重力加速度不同）•注意纠正学生对浮力的常见误解，如只有上浮物体才有浮力•制作科普小视频，向低年级学生解释浮力现象注重实验探究关注生活应用加强学科整合强调动手实验的重要性，浮力知识必须通过引导学生在日常生活中发现浮力现象，理解将浮力知识与数学、地理、生物等学科知识实际操作才能真正理解鼓励设计创新性实科学原理如何解释身边事物，增强学习的实结合，如探讨鱼类的鳔如何利用浮力调节，验，培养科学探究能力用性和趣味性培养跨学科思维总结与学习提升浮力概念产生原因影响因素测量方法应用实例本节课知识总结下节课预告

1.浮力定义浮力是浸入液体（气体）中的物体所受到的竖直向上的力我们将学习

2.浮力特点方向竖直向上，大小与浸入流体体积和流体密度有关•阿基米德原理的完整内容及历史背景

3.浮力测量主要采用称重法，测量物体在空气中与液体中重力的差值•阿基米德原理的数学表达与物理解释

4.浮力产生原因流体内部压强随深度增加，导致物体上下表面压强差•物体浮沉条件的定量分析浮力计算F_{浮}=\rho_{液}gV_{浸}•浮力知识在工程技术中的应用

6.浮沉条件取决于物体密度与液体密度的比较•通过设计实验验证阿基米德原理请同学们预习教材相关内容，思考为什么说浮力等于排开液体的重力？。