《浮力》教学设计
江苏丰县初级中学 刘庆贺
一、教学目标
(一)知识与技能
1.认识一切浸在液体中的物体都要受到浮力的作用,浮力的方向是竖直向上的。
2.能认识浮力产生的原因。
3.认识物体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。
(二)过程与方法
1.能通过实验证明一切浸在液体中的物体都要受到浮力的作用,浮力的方向是竖直向上的。
2.会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。
3.经历探究浮力大小跟哪些因素有关的实验过程,认识物体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。
(三)情感态度和价值观
1.通过实验探究,揭示隐藏在生活中的物理规律,纠正对浮力一些片面的认识。
2.通过参与实验活动,体验科学探究的乐趣,学习科学研究的方法,培养实践能力以及创新意识。
二、教学重难点
本节内容是在小学自然课和生活经验中已经熟 ( http: / / www.21cnjy.com )悉的浮起的物体受到浮力,并结合前几节所学知识的基础上综合地应用液体的压强、压力、二力平衡等知识来展开的。这一节是本章的重点和关键,对浮力的研究和学习阿基米德原理、浮力的利用奠定了基础。浮力知识对人们的日常生活,生产技术和科学研究有着广泛的现实意义。它是理论联系实际的教学内容,也是初中生走向社会的必备知识。对浮力产生的原因的研究,需要综合应用旧知识来解决新问题,因而对理论分析和推理论证能力要求提高了。但是,初中生侧重于对直观现象进行具体、形象的思维来获得知识,因此这个知识点是本节课的难点。
重点:决定浮力大小的因素。
难点:浮力产生的原因。
三、教学策略
首先创设问题情境,用实验手段让学生认识下沉 ( http: / / www.21cnjy.com )的物体也受浮力。然后在学生动手实验的基础上,引导学生根据生活经验对浮力的大小与哪些因素有关提出有根据的猜想。教师安排学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想,然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它浸入液体中的体积和液体密度的关系等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去检验这一假设。在教学的各个环节中,教师要促进学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。在整个教学过程中,教师还要注意利用学习性评价方法对学生的探究活动进行评价。
四、教学资源准备
多媒体课件、乒乓球、矿泉水瓶(剪去底部)、大水杯、水槽、弹簧测力计、石块、盐、酒精等。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课(5分钟) 播放录像:鸭子、轮船漂在水面上;潜水艇在水 ( http: / / www.21cnjy.com )中自由地上升和下潜;热气球载着重物飞上高空;人们在死海里看书等。把学生引入与浮力有关的问题上,体会浮力的存在。 同学们猜想这里面可能蕴含着什么知识呢? 观看录像,体会浮力的存在,说出自己观察到的浮力现象。 从贴近学生生活的物理现象入手,符合学生的认知特点。让学生在领略大自然的美妙与和谐中进入物理的世界,体现了从生活走向物理新课标的理念。
(一)浮力演示:把乒乓球按入水底,松手后会看到乒乓球上升,引导学生分析乒乓球的受力情况,及每个力的施力物体。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。浮力的方向:竖直向上。浮力的施力物体:液体。提问:放入水中沉底的石块是否受浮力作用?你能用弹簧测力计测出石块所受浮力的大小吗?用弹簧测力计称小石块的重力 ( http: / / www.21cnjy.com ),并稍稍用力向上托石块,让学生观察这时测力计的示数变化,然后将小石块浸入水中,观察测力计示数的变化。引导学生根据二力平衡等知识判断浮力的存在及大小,最后得出结论:水中下沉的物体会受到一种向上托的力这就是浮力。引导学生归纳出利用“称重法”测浮力大小 ( http: / / www.21cnjy.com )的方法:先用弹簧测力计测量物体在空气中所受的重力,再把物体浸入液体中,读出弹簧测力计的示数,则物体受到的浮力可以利用F浮=G-F进行计算。浮力是怎样产生的呢?我们举特例来分析:长方体浸没在水中的受力情况。长方体浸没在水中,其左右两个侧面和前后两个侧面的面积相等,并且对应部位距水面的深度相同。思考:水给它们的压强大小是否相等?(相等)水给它们的压力大小是否相等?方向有什么关系?(压力大小相等,方向相反)长方体上下两个面所处的深度不同,下 ( http: / / www.21cnjy.com )表面处的深度更深,压强更大,而上下两个面的表面积相同,所以下表面受到向上的压力比上表面受到的向下的压力更大。这就是浮力产生的原因。总结:浸在液体中的物体,上下表面受到的压力差就是浮力。浮力的方向是竖直向上的。 观察实验现象,在教师的引导下分析乒乓球的受力情况。 总结出浮力的概念 学生思考讨论,认识水中下沉的物体会受到浮力,会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。 学生思考并回答:长方体两个相对的侧面所受液体的压强大小相等,方向相反;压力大小相等,方向相反,相互平衡。长方体上、下表面所受液体的压力存在压力差。 联系实际,培养学生分析问题、解决问题的能力。
新课教学(30分钟) (二)决定浮力的大小的因 ( http: / / www.21cnjy.com )素1.将饮料瓶慢慢压入水桶,体会浮力 ( http: / / www.21cnjy.com )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。2.同学们都知道“死海不死”,请联系死海的特点猜想浮力的大小可能跟什么因素有关。在做以上的实验时学生可能猜想浮力的大小可能与 ( http: / / www.21cnjy.com )物体浸入液体中的体积、物体的重力、物体的体积、物体的质量、物体的形状、深度、液体的密度等因素有关系。小组讨论验证猜想的办法,并 ( http: / / www.21cnjy.com )把验证猜想的任务分摊到不同的小组,每小组只验证其中的一个猜想。实验过程中教师要提示学生如何控制变量。验证猜想的方法有:a.利用“称重法”测量浸没于水中不同深度的石块所受浮力大小,验证浮力的大小与浸没时所处的深度是否有关。b.利用“称重法”测量石块浸入水中的体积不同时所受浮力的大小,验证浮力的大小是否与浸入水的体积大小有关。c.利用“称重法”分别测量同一个石块浸没水中和浸没酒精中所受浮力大小,验证浮力大小与物体所排开液体的密度是否有关。d.将同一橡皮泥做成两个不同的形状,然后用“称重法”分别测量它们浸没到水中的浮力大小,从而看出浮力的大小和物体的形状是否有关。总结各小组的验证结论得出:物体所受浮力的大小与物体浸入液体中的体积和液体的密度有关,跟物体浸没时所处的深度、物体的形状无关。总结:物体在液体中所受浮力的大小,跟物体的密度、物体的体积、物体浸没的深度等因素无关,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。 学生进行实验并思考:浮力的大小可能跟物体浸入液体中的体积有关。 浮力的大小可能跟液体密度有关。 学生动手实验并交流。 学生分组探究:各小组根据要探究的课题, ( http: / / www.21cnjy.com )设计实验。设计完毕,组织各小组先讨论设计的实验步骤,进一步修正完善。然后根据修正的步骤探究课题,设计记录实验数据表格并交流,最后得出实验结论。 学生汇报实验过程与结论。 培养学生有根据地进行猜想的能力 培养学生动手实验的能力;培养学生观察、思考和归纳能力;培养学生团队精神和交往能力。
总结(5分钟) 通过这节课你学到了什么?发表在论坛上与同学们进行交流,老师适当总结。 梳理本节课知识内容,把自己所学到的知识在网上论坛与老师同学交流,最后总结出本节课的知识点。 培养学生总结归纳的能力。
《浮力》同步测试
江苏丰县初级中学 董慧玲
一、选择题
1.(2013湖北省宜昌市中考题)两手 ( http: / / www.21cnjy.com )分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大
B.石块受的浮力大
C. 两者受的浮力一样大
D.条件不足,无法比较
答案:B
解析:大石块的体积大于小木块,当它们都浸没在水中时,大石块浸在水的体积大于小木块排开水的体积,故大石块受的浮力大,B正确。
2.体积相同的三个小球分别放入同种液体中,所处状态如图1所示,则下列说法正确的是( )
图1
A.小球受到的浮力F甲>F乙>F丙
B.小球受到的浮力F甲<F乙<F丙
C.小球受到的浮力F甲<F乙=F丙
D.小球受到的浮力F甲>F乙=F丙
答案:C
解析:在同种液体中,物体浸在液体中 ( http: / / www.21cnjy.com )的体积越大,浮力越大。从图1看出,体积相同的三个小球,甲球浸在液体中的体积最小,浮力最小;乙和丙球浸在液体中的体积相等,浮力相等。
3.一长方形物体浸没在水中,受到的浮力为98N,已知上表面受到的压力是50N,则下表面受到的水的压力为( )
A.48N B.50N C.98N D.148N
答案:D
解析:根据浮力等于长方体上、下表面所受液体的压力差,则下表面受到的水的压力为98N+50N=148N。
4.在水中正在上升的气泡,体积越来越大,下列说法中正确的是( )
A.气泡受到水的压强变小,浮力变小
B.气泡受到水的压强变小,浮力变大
C.气泡受到水的压强变大,浮力变大
D.气泡受到水的压强变大,浮力变小
答案:C
解析:在水中正在上升的气泡,深度减小,所以气泡受到水的压强变小。根据物体浸在液体中的体积越大,浮力越大,所以气泡受到的浮力变大。
5.关于浮力的说法中下列正确的是( )
A.在液体中下沉的物体不受浮力
B.浮力的方向是垂直于物体的下表面
C.浮力的施力物体是气体或液体
D.物体浸在液体中的体积越大,浮力越大
答案:C
解析:浸在液体或气体中的物体,一般都要受 ( http: / / www.21cnjy.com )到浮力作用,在液体中下沉的物体也不例外;浮力的方向是竖直向上,只有物体的下表面与水平面相平,浮力方向才垂直于物体的下表面;浸在液体中的物体受到浮力的施力物体是液体,浸在气体中的物体受到浮力的施力物体是气体;物体受到的浮力大小不仅与浸在液体中的体积有关,还与液体的密度有关,所以应该说在同种液体中,物体浸在液体中的体积越大,浮力越大。
6.将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没。下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是( )
A.矿泉水瓶受到水对它的浮力
B.浮力的方向竖直向上
C.排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.浸没后,压入越深,受到的浮力越大
答案:D
解析:浸在液体中的物体要受到液体对它竖直向上的浮力。排开水的体积越大,受到的浮力越大。浸没后排开水的体积不变,受到的浮力也将不变。
7.(2013年庆阳市中考题)一长方 ( http: / / www.21cnjy.com )体铁块按图所示,从下表面与液面刚刚接触时下放至图2中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F 浮与铁块下表面浸入液体深度h 深关系的图像是( )
图2
答案:B
解析:先分析图象。A图说明浮力随深度增 ( http: / / www.21cnjy.com )加而减小,B图说明一开始浮力随深度的增加而增大、后来与深度无关,C图说明深度增加浮力先不变再变大,D图说明浮力随深度增加而增大。再联系我们学习过的浮力知识:浮力的大小与液体的密度和物体浸入液体体积有关,与物体浸没在水中的深度无关。当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,所以浮力是变大的。而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,深度增加,而物体排开液体的体积不再发生变化,所以浮力是不变的。
二、填空题
8.氢气球脱手后会飞上天空是因为氢气球受到 。用一弹簧测力计吊着一个铁块,将其浸没于水中,发现 ,由此可以说明 。
答案:浮力 示数变小 铁块受到向上的浮力
解析:氢气球脱手后会飞上天空一定是因为氢气球受到一个向上的力,这个力就是空气对它的浮力。弹簧测力计吊着铁块在空气中时测量的是铁块重力,将铁块浸没于水中时,会发现弹簧测力计示数变小,这说明铁块受到一个向上的力,这个力就是水对铁块的浮力。
9.小明将重为3N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中,石块静止时弹簧测力计的示数如图3甲、乙所示,则石块在水中所受浮力为_______N;从图中还可看出石块所受浮力的大小与液体的_________有关。
图3
答案:1 密度
解析:物体受到的浮力大小可以利用弹簧测力计测出:先读出物体在空气中时弹簧测力计的示数,就等于物体的重力G。再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉,则物体受到的浮力可以利用公式F浮 =G - F拉进行计算。本题中F浮 = 3N - 2N = 1N。从图中看出,同一物体浸没在不同液体中,弹簧测力计示数不同,说明石块受到的浮力不同,这进一步说明石块所受浮力的大小与液体的密度大小有关。
三、实验题
10.(2013年成都中考题)在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中同学们提出了如下猜想:
图4
A.可能与物体的密度ρ1有关;
B.可能与液体的密度ρ2有关;
C.可能与物体的体积V1有关;
D.可能与物体浸在液体中的体积V2有关;
E.可能与物体浸在液体中的深度h有关。
小明所在的实验小组得到的实验器材有:柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水(足够多)、细线。
(1)只用这些器材,他们可以验证上述猜想中的E和 (填序号即可)是否正确。
(2)他们在验证猜想E的过程中 ( http: / / www.21cnjy.com ),先让铁块静止在图4所示的位置,读出测力计的示数F1。接着向下移动测力计和铁块,增大h,待铁块处于 状态时,再读出测力计的示数F2。继续增大h,重复上述操作。若每次测量,测力计的示数都相等,说明猜想E 。
答案:(1)D (2)静止 错误
解析:(1)因为器材中只有一个铁块,不 ( http: / / www.21cnjy.com )能改变物体密度和体积。所以无法探究浮力与物体密度及体积的关系,不能验证AC;题目中只给出了一杯水,所以无法探究浮力与液体密度的关系,不能验证B;可以在实验中改变物体浸在液体中的体积,所以可以验证D。
(2)由图4知,物体完全浸没在水中,在实验 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中要保持物体静止时读数,不受液体阻力的影响,此时F浮=G-F拉。通过实验发现每次测量,测力计的示数都相等,说明所受的浮力不变,即浸没在液体中的物体所受的浮力与物体浸在液体中的深度h无关,所以猜想E错误。
11.某同学在探究“浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是否有关”的实验中,记录的实验数据如下表。
实验次数 液体的密度
ρ/103kg m-3 排开液体的体积V/cm3 物体的重力
G/N 测力计的示数F/N(在液体中) 浮力
F浮/N
1 0.8 50 0.70 0.30 0.40
2 1.0 50 0.70 0.20 0.50
3 1.2 50 0.70 0.10 0.60
4 1.0 60 0.84 0.20 0.60
5 1.0 70 0.98 ① ②
(1)第5次实验,物体在液体中时弹簧测力计的示数如图5所示,则表格中的①、②两处的数据应为:① ② 。
图5
(2)第 三次实验,是探究浮力的大小与液体的密度是否有关。
(3)实验中,两个实验探究共用的一组数据是第 次实验数据。
(4)根据实验数据,得出的探究结论是: 。
答案:
(1)0.28N 0.70N
(2)1、2、3
(3)2
(4)物体受到浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积大小有关。
解析:
(1)弹簧测力计的示数为F=0.28N。物体受到的浮力利用F浮 =G -F拉可以得出;
(2)比较实验数据知,在1、 ( http: / / www.21cnjy.com )2、3组中,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,物体受到的浮力不同。所以此三组探究的是浮力与液体密度的关系;
(3)1、2、3组探究的是浮力与液体密度的关系,2、4、5组探究的是浮力与排开液体体积的关系。所以共用的一组数据是第二组;
(4)实验的目的是探究“浮力的大小与液 ( http: / / www.21cnjy.com )体的密度和物体排开液体的体积是否有关”,实验结论是:物体受到浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积大小有关。
四、计算题
12.(2013年江西省中考题)用手将一个质量为500g边长为10cm的正方体物块浸没于水中,使物块上表面离水面20cm。
求:(1)正方体物块下表面受到的压强
(2)正方体物块受到的浮力
答案:(1)物块下表面距离水面的深度h1 =10cm+20cm=30cm=0.3m
物块下表面受到的压强
(2)物块下表面受到水的压力
物块上表面受到水的压力
根据正方体物块受到的浮力就等于正方体物块上下表面受到的压力差,所以
解析:计算液体压强用公式,计算液体的压力用公式。物体受到的浮力等于物体受到液体上、下两表面的压力差,即F浮=F向上-F向下(F向上是液体作用在物体下表面的向上的压力,F向下是液体作用在物体上表面的向下的压力)。