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第 1 节 浮 力
导入一:
在我国宋朝的河中府发生过一次洪水,冲断了一座浮桥,连固定浮桥的大铁牛也被冲到
下游,陷入淤泥中了,洪水退后,官府重新修复浮桥,但这些铁牛,一个就重几万斤,怎么打捞
起来呢?当时,有个叫怀丙的和尚自告奋勇,他叫人找来两艘大船,拴在一起,装满泥沙,并在
两艘船上搭上结实的木架,一切安排妥当后,和尚招呼大家把船上的泥沙卸下,泥沙一点点减
少,船一点点上浮,绑在船上的绳索也拉着铁牛从淤泥里出来了.
几万斤重的铁牛为什么被怀丙打捞上来了?
导入二:
设置情景,引入新课
播放录像.(包含日常生活中常见到的现象:鸭子、轮船漂在水面上;潜水艇在水中自由地
上升和下潜;热气球载着重物飞上高空等)
同学们猜想这里面可能蕴含着什么知识呢?
学生活动:猜想包含的知识(液体或气体对物体有一个向上的力或提到“浮力”).
大家提到了一个新词“浮力”.“浮力”怎么有这么大的魔力,这一节课就让我们共同来
研究.
[设计意图] 通过播放生活中的浮力录像、教师设问的方式引入浮力,能够贴近学生的
思维实际,使学生从生活中的浮力现象走向物理.
[过渡语] 针对浮力这种常见现象,你想知道哪些有关浮力的知识呢?
一、浮力
思路一
【学生活动】 展开想象,分组交流、讨论,各抒己见.
提出一系列问题:
1.什么是浮力?它有方向吗?
2.漂浮的物体受到浮力,那么下沉的物体是否受浮力?
3.浮力大小等于什么?
4.浮力大小与什么有关?
5.物体的浮沉有条件吗?2
教师鼓励学生提出问题,并板书.下面我们先探究:什么是浮力,有无方向,方向向哪?
教师演示:
①出示一个很深的量筒,将一个乒乓球放进去.
问:谁有办法不把量筒倒过来,就能把乒乓球取出来?你为什么能想到这个办法呢?
②左手拿一个乒乓球,松手,让学生注意观察它的运动状态;再把乒乓球放在右手手心上,
这时乒乓球还会下落吗?为什么?
③展示加水后量筒中的乒乓球和手中的乒乓球,让学生进行对比.
鼓励学生观察、对比、思考回答.
学生体验:利用桌面上的学习工具,将软木塞放入水中并逐渐压入水底,然后放手.一是
体会:手的感觉;二是观察:软木塞最终的情况.尝试得出结论.
得出结论:浸在液体中的物体受到液体向上的托力,这个向上的托力叫浮力.
[设计意图] 用一个小乒乓球放在量筒中,及在手中的对比,对浮力进行探究,创造情景
和条件,以学生参与为基础,很容易使学生领会浮力.发挥学生的主体作用.
实验探究:下沉的物体是否也受到浮力(投影)?
大家知道皮球漂在水面上受浮力,那么在水中下沉的物体是否也受浮力呢?讨论一下看
如何用简单实验来说明这个问题?
学生探究:分组讨论,利用学习工具探究:下沉的物体也受到浮力作用.
到讲台展示:用弹簧秤测铝块在空气中重力,再将铝块浸入水中匀速下沉,发现弹簧秤示
数变小,说明铝块受一个向上的力,即浮力,所以在液体中下沉的物体也受浮力.
教师活动:巡回指导,发现做实验好的学生典型.并引导学生归纳出测浮力的方法:用弹
簧测力计测浮力.物理学中把这种测浮力大小的方法,叫等效转换法.投影多名学生的结论,
评价、鼓励学生.
得出结论:一切浸在液体中的物体都会受到液体对它向上的浮力,浮力大小为:F 浮=G-F.
[知识拓展] 1.正确理解“浸在”,物体的一部分浸在液体中或全部浸在液体中都叫浸
在,当物体全部浸在液体中也叫浸没.
2.根据浮力产生的原因,F 浮=F 向上-F 向下,如果物体与容器底之间没有空隙,也就是物体
下表面没有液体时,物体的下表面不受液体的压力,则物体将不受浮力,如在水中的桥墩、深
陷在淤泥中的沉船等.
[设计意图] 让学生体验物体在液体中确实要受到浮力的作用,并引导学生寻求测量物
体所受到浮力大小的简便方法.这样学生不仅学到了知识,还学会了解决物理问题的方法.将
课堂还给学生,体现学生的主体地位.
思路二
演示实验:木块在水中受到浮力.
观察木块在水中受到浮力,漂浮在水面上.
[设计意图] 引导学生认识到物体在浮力的作用下可以漂浮在水面上.
提出问题:铁块在水中会沉底,铁块在水中受浮力吗?
思考问题:
通过实验得出:铁块在水中受到水对铁块向上的托力.
[设计意图] 引起学生思考,培养迁移能力.
组织学生实验:铁块在水中也受到浮力.3
总结归纳实验得出有关浮力概念的相关知识:
1. 浮力:浸在液体中的物体受到液体对物体向上浮的力叫浮力.
2.符号:F 浮.
3.用弹簧测力计测浮力:F 浮=G-F.
4.浮力的方向:竖直向上.
5.浮力的施力物体:液体.
6.浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力.
[设计意图] 引导学生对浮力的概念进行总结归纳.
演示实验:
观察液体压力显示装置在液体中受到液体压力而引起的形变.
得出结论:浸在液体中的物体受到液体对物体向各个方向的压力.
[设计意图] 比较物体各表面受到液体压力及压力和合力的情况.
情境分析:
已知:棱长为 L 的立方体位于水面下 h 深处.
四个侧面所受压力 F 合=0 N.
上、下两面所受压力关系:
∵p 向上>p 向下,∴F 向上>F 向下,F 浮=F 向上-F 向下.
运用已有知识,推导、讨论,得出结论.
结论:浮力是液体对物体向上和向下的压力差.
[设计意图] 利用压强和压力的知识推导得出浮力与物体所受液体压力的关系.培养学
生科学严谨的态度,形成尊重事实的科学态度,提倡学习方式的多样化.提高分析实验数据并
得出结论的能力.
演示实验:乒乓球实验.
实验现象:4
1.将乒乓球放入瓶内,向瓶里倒水,乒乓球不浮起.
2.将瓶下口堵住,乒乓球浮起.
观察思考、分析实验
结论:在左图中乒乓球只受到液体对它向下的压力;在右图中乒乓球受到液体对它向上
和向下的压力,且向上的压力大于向下的压力,产生向上的浮力(即浮力是液体对物体向上和
向下的压力差).
[设计意图] 培养学生细致观察实验,分析浮力产生的原因.
[过渡语] 把空饮料罐用手按入水桶,饮料罐进入水中越深,手感觉所受的力越大,浮力
的大小和什么因素有关呢?
二、决定浮力大小的因素
思路一
实验探究:探究浮力的大小与什么因素有关.
下面我们来进行一个造船比赛:用大小相同的橡皮泥制作船,用砂石作货物,看一看,谁
制作的船载的货物多?并思考:浮力的大小可能跟什么因素有关?
快乐游戏:造“船”比赛.学生每组一块大小相同的橡皮泥设计造船.并观察交流船只的
差异,大胆猜测,交流讨论:浮力的大小可能跟什么因素有关?
快乐体验:将饮料瓶慢慢压入水桶,体会浮力的变化,观察水位变化情况,物体浸入液体
中的体积变化情况.从中获得启示,进一步想象:浮力的大小可能跟什么因素有关.
学生可能猜想浮力与液体的密度、排开液体的体积、物体的重力、物体的体积、物体的
质量、物体的形状、深度等因素有关系.
教师板书学生的猜测,并引导学生合并归类,引导各小组认领实验课题.按下列要求设计
实验报告:实验课题、实验目的、实验仪器、实验步骤.(投影:实验报告的格式)
学生分组探究:
(1)利用测力计探究浮力与物体的密度的关系;
(2)利用测力计探究浮力与深度的关系;
(3)利用测力计探究浮力与液体的密度的关系;
(4)利用测力计探究浮力与物体排开液体体积的关系;
(5)利用测力计、橡皮泥探究浮力与物体形状的关系.
各小组根据要探究的课题,设计实验.设计完毕,投影各小组设计的实验步骤,进一步修
正完善.根据修正的步骤探究课题,设计记录实验数据表格并交流,然后进行探究实验.
[设计意图] 让学生从现有的知识水平出发,通过“快乐游戏”和“快乐体验”两个实
验,不断思考,提出可能影响浮力大小的因素,并进行因素归类,分成各个独立的可能因素让
各小组认领课题.通过学生团队间的协作,进行方案设计,并对设计的方案从理论上的正确性、
操作上的可行性进行全班交流讨论,思辨、质疑和完善.
学生汇报实验过程与结论:
分析实验数据得出结论.即:浸入液体中的物体所受的浮力与液体的密度和物体排开液
体的体积有关,与物体浸没在液体中的深度、物体的密度、质量、体积、物体的形状等无关.5
教师活动:总结学生的结论:浸入液体中的物体所受到的浮力只跟液体的密度和物体排
开液体的体积有关.
[设计意图] 探究浮力的大小与什么有关是本节的重点,让学生自己动手进行实验探究,
经历知识建构过程,便于对知识的理解.由于时间的关系只能让学生分别来探究其中的一个
因素与浮力的关系.
思路二
学生分组实验:浮力大小与哪些因素有关?
教师巡视指导:
1.学生的分工协作是否合理.
2.如何设计表格.
3.对获取的数据如何处理.
4.针对学生在不同的问题中出现的错误进行纠正.
学生选择实验器材、设计表格、实验测量、记录数据.
[设计意图] 培养学生设计实验、设计表格、规范操作的能力.
(1)探究浮力与浸没后深度的关系.
深度 h/格
重力 G/N
弹簧测力计示数
F/N
浮力 F 浮/N
实验结论:浮力大小与浸没后深度无关.
(2)探究浮力与物体排开液体体积的关系.
V 排/格
重力 G/N
弹簧测力计示数
F/N
浮力 F 浮/N
实验结论:在同一种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大.
(3)探究浮力与液体密度的关系.
ρ 液/kg·
重力 G/N
弹簧测力计示数
F/N
浮力 F 浮/N
实验结论:物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大.6
1.一位物理实验小组的同学利用一个可乐瓶与一个乒乓球做“研究浮力产生原因”的实
验,如图所示,将一个塑料可乐瓶剪去底部,把一个乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有
少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(如图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 .若用手
堵住瓶口(如图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 .
解析:本题考查浮力产生的原因.甲图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的
压力,所以,乒乓球不受浮力;乙图中,用手堵住瓶口,它的下部受到水向上的压力,所以,乒乓
球受到浮力而上浮.
【答案】 乒乓球不受浮力 乒乓球受到浮力的作用
2.小华在游泳池游泳,当他从浅水区走向深水区,若水底布满小石头,则下述体验与分析
合理的是 ( )
A.脚底疼痛感觉减弱,因为人越来越轻
B.脚底疼痛感觉减弱,因为水对人的浮力越来越大
C.脚底疼痛感觉加重,因为人越来越重
D.脚底疼痛感觉加重,因为水对人的浮力越来越小
解析:本题考查对浮力大小的判断.浸在液体中的物体受到浮力的大小,与物体浸入液体
的体积有关,浸入的体积越大,所受的浮力越大,人对水底小石头的压力越小,故脚底疼痛感
觉减弱.故选 B.
3.如图所示,A,B 是能自由移动的物体,C,D 是容器自身凸起的一部分,现在往容器中注
入一些水,则下列说法错误的是 ( ) 7
A.A 物体一定受浮力的作用
B.B 物体一定受浮力的作用
C.C 部分一定受浮力的作用
D.D 部分一定受浮力的作用
解析:本题考查浮力产生的原因.浮力产生的原因是浸在液体中的物体受到向上和向下
的压力差.由题图可知,物体 A 和容器 C 部分的上下表面都受到水的压力,且 F 向上>F 向下,所
以 A,C 一定受到浮力的作用;而 B 物体 F 向下=0,F 浮=F 向上,故也受到浮力的作用;D 是容器底
部凸起的一部分,它的下表面没有水,也就没有受到向上的压力,所以它一定不受浮力的作用,
故选 D.
4.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示,图中画出了几个
力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是 ( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
解析:鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,这个压力差就是鸡蛋所
受浮力,因浮力的方向总是竖直向上的.故选 C.
5.小敏同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验,请你根据小敏的实
验探究回答下列问题.
(1)比较图 和图 ,说明浸在液体中的物体会受到液体对物体的浮力作
用.
(2)比较图 b 与图 c 可得到的结论是 .
(3)为探究浮力大小跟物体浸没液体中的深度的关系,应选用图 来研究.
(4)在图 d 与图 e 中,保持了 不变,研究 与 的关系,得到的结
论是 ,这种方法叫做 .在已学过的物理知识中还有很多实验用到了这种方
法,请你举一例 . 8
解析:(1)由图 a 可知,物体的重力是 4 N,在图 b 中,物体浸入水中时弹簧测力计的示数
变为 3.6 N,示数减小了就说明物体受到了竖直向上的浮力;在图 c、图 d 和图 e 中,弹簧测力
计的示数都减小了,说明浸在液体中的物体都受到了竖直向上的浮力;(2)b,c 两图中物体浸
入的是同种液体,液体的密度是一定的,c 图中物体排开水的体积比较大;c 图中物体受到的
浮力等于 4 N-3 N=1 N,b 图中物体受到的浮力等于 4 N-3.6 N=0.4 N,由此得出:在液体的密
度一定时,物体排开液体的体积越大时,物体受到的浮力就会越大;(3)要探究浮力和物体浸
没在液体中深度的关系,就要让物体浸没在同种液体中,而深度不同,这样液体的密度和物体
排开液体的体积就是一定的,c,d 两图符合这种情况;(4)图 d 与图 e,物体都是浸没,物体排
开液体的体积是一定的,但液体密度不同,是探究浮力的大小和液体密度的关系,盐水密度比
水的密度大,物体浸在盐水中的浮力(4 N-2.8 N=1.2 N)大于水中的浮力(4 N-3 N=1 N),所以
得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大;探究浮
力大小和液体密度的关系时,保证了物体排开液体体积一定,这种探究方法就叫控制变量法;
初中物理实验中用到控制变量法的比较多,有:探究影响滑动摩擦力大小的因素,压力的作用
效果和哪些因素有关,以及影响动能大小的因素.
【答案】 (1)a b(c,d,e) (2)液体密度一定时,浮力的大小和物体排开液体的体积
有关,物体排开液体的体积越大,浮力就越大 (3)c,d (4)物体排开液体的体积 浮力的大
小 液体密度 物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大 控
制变量法 探究影响滑动摩擦力大小的因素
一、浮力
1. 浮力:浸在液体中的物体受到液体对物体向上浮的力叫浮力.
2.符号:F 浮.
3.用弹簧测力计测浮力:F 浮=G-F.
4.浮力的方向:竖直向上.
5.浮力的施力物体:液体.
6.浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力.
二、浮力的产生
浮力是液体对物体向上和向下的压力差.
三、浮力的大小与哪些因素有关
1. 探究浮力与浸没后深度的关系.
实验结论:浮力大小与浸没液体中的深度无关
2.探究浮力与物体排开液体体积的关系.
实验结论:在同一液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大.
3.探究浮力与液体密度的关系
实验结论:物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大.
一、教材作业
【必做题】
教材第 52 页动手动脑学物理的 3,4 题.
【选做题】
教材第 52 页动手动脑学物理的 1,2,5 题.
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