浮力的探究[上学期]

探究浮力
教学目标
1、确认水及其他的液体对浸入其内的物体都会产生浮力的作用，确认空气也有浮力。
2、能通过实验方法，探究浮力大小跟哪些因素有关，并概括出阿基米德原理。
3、能用测力计测量浮力，能用阿基米德原理计算浮力。
4、能用力和运动的关系推导出物体在液体中浮沉的条件，并会用物体的浮沉条件解释有关现象和解决简单的实际问题。
教学重、难点分析
物理知识得出的公式比较多，一多学生就感觉摸不到头脑，所以，在教学过程中对公式代表的字母含义要一直强调，先中文再字母的方式。
在得出阿基米德定理的时候，按照科学探究的步骤进行渗透。
对于物体在水中的状态，漂浮，悬浮，下沉等字的规范表达要强调。
实验比较多，引导学生进行实验思考非常重要，如实验的目的，为什么要这样做等等。
密度计的原理应该让学生自己摸索出来，这样对前面的知识也是种巩固
教学设计
一、浮力的存在和测量
1、液体的浮力。
船能浮在水面上，但有时候确会沉入大海呢？有些人游泳会淹死，而有些人确可以在死海上看书呢？（除了游泳的技巧）
生：有浮力的作用，死海的浮力更大。
【实验】P20，水的浮力是水对浸入其内的物体向上托的力。
得出：※在水中会上浮的物体受到水的浮力。
【实验】p21，图1－41，先用手托一下悬挂在空气中的物块，使测力计的读数变小。（物块受到手对它向上的托力）；将物块浸没在水下，测力计的读数也变小。（水对物块有一个向上托的力）
这个向上托的力就是浮力，得出：※在水中会下沉的物体也受到向上的浮力。F浮＝F-F‘。（条件：物体在水中会下沉）
推广：所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。
2、气体的浮力。
气体对进入其内的物体是否也有浮力呢？有什么事实可以说明气体对物体也有浮力呢？（热气球、烟上升等等）
【实验】P21图1－42，问学生该怎么做才能证实气体浮力的存在。
（现在状态下，打气针还没有完全插入排球的气孔，排球不会漏气）
把打气针插入，气会从排球跑到气球里面，可以得出什么？
（杠杆左边的质量不变，但由于排球里的气体压强大，传到了气球里面，这样排开大气的体积增加了，浮力也增加了，所以杠杆失去了平衡。）
得出：※气体也会产生向上的浮力。
二、阿基米德原理
既然气体和液体都会对浸入其内的物体产生向上的浮力，但浮力的大小究竟和哪些因素有关呢？【提出问题】
当人躺在浴缸的水中时，人会有什么感觉？水发生了什么变化？（人会有一种变轻了的感觉。浴缸的水面会上升。）
人为什么会变轻？水面为什么会上升？（人变轻是因为人受到水的浮力。水面上升是因为人浸入水中后，排开了一部分水。）
那么，你认为浮力的大小可能跟什么因素有关？（物体所排开水的多少）【建立假设】
【实验】P22图1－43，将物体逐渐浸入水中时，物块排开水的体积逐渐增多，测力计的读数逐渐变小，浮力逐渐增大。
结论：物体受到的浮力跟物体排开水的多少有关，排开的水越多，浮力越大。
那么，如何定量的证实这个结论呢？【设计实验】
要测量浮力的大小，还要测量物体排开水的多少（体积）。如何测？
利用图1－44的实验器材，讨论：如何利用这些器材进行实验？怎么样安排实验的步骤？应当设计怎样的实验数据记录表？（然后交流讨论，给出实验步骤。）
【实验步骤，收集证据】
（1）在溢杯中盛满水，将小烧杯放在溢杯的出水口下；
（2）将物块悬挂在测力计上，用测力计测出物块的重G；
（3）将物块浸没在溢杯的水中，读出测力计的读数F；
（4）将溢杯溢出的水注入量筒内，测出它的体积V排水;
（5）将上述数据填入下面的实验数据登记表内。
物块的重G 物块浸入水中后测力计的读数F 物块排开水的体积V排水 物块受到水的浮力F浮＝G-F 物块排开的水受到的重力

【得出结论】F浮＝G排水 【推广】F浮＝G排液
阿基米德定理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，即F浮＝G排液。
同样，阿基米德定理可以推广到气体上面。（学生描述）

三、阿基米德原理的理解和运用
1、对阿基米德定理这个公式的理解应注意：
（1）公式中是液体的密度，而不是浸入液体的物体的密度。
（2）公式中是浸入液体时，排开液体的体积。物体完全浸入，；物体部分浸入，。
（3）浮力只跟物体排开的液体受到的重力有关，而与其他因素无直接关系。※与物体浸入液体的深度无关：把物体压入水中，感觉浮力变大，这时候是从水面压入水下，当完全浸入后，就不会感觉到更吃力了，用物块挂在测力计下的实验来说明；※与物体的形状无关：用橡皮泥变形挂在测力计下的实验来补充说明。
2、用阿基米德原理进行计算。（注意计算过程中单位要统一）
1、关于浸在液体里的物体所受的浮力，下列说法中不正确的是 （ ）
A．浮力的方向竖直向上； B．浮力的施力物一定是水；
C．浮力的大小与排开液体的质量成正比； D．实心的铁球也能浮在液面上．
2、用手将一个木球放入水中某一深度后，松开手，木球上浮，在木球未露出水面的时候，下列说法中正确的是（ ）
A．木球所受的重力、浮力都不变； B．木球所受的重力不变，浮力变大；
C．木球所受的重力、浮力都变小； D．木球所受的重力不变、浮力逐渐变小．
3、酒精的密度是0.8×103千克/米3，把体积为500厘米3的铁块浸没在酒精中，它受到的浮力是______牛．
4、一个体积为1000厘米3的物体浮在液面上，受到的浮力大小为4.9牛，画出这个物体的受力示意图，并求出这个物体的密度，这个物体是什么材料做的？
四、物体沉浮条件
【实验】观察得出，一只上浮出水面，一只下沉到水底，一只悬浮在水中
问：既然浸入液体中的物体都会受到液体向上的浮力，为什么有的物体在液体中会上浮，有的物体在液体中会下沉，有的能够静止在液体内部呢？
原因：三只球所受到的重力不同，如果全部浸入受到水的浮力相同。根据力和运动关系: F浮F浮>G 上浮
F浮=G 悬浮或漂浮
注意：上浮和下沉都是不稳定状态，上浮的物体最终会浮出液面，而处于漂浮状态；下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态。漂浮和悬浮时，物体都是受到两个力而处于平衡状态。 （沉到水底：F浮＋F支持力=G）
问：知道了物体沉浮的条件，那你平时常见到哪些物体在水中会上浮？下沉？
（木头上浮，石块在水中下沉）
问：你能不能根据木头、石头和水的密度大小关系，猜测物体在液体中的沉浮跟物质密度之间的关系呢？（密度比液体小的上浮，密度比液体大的下沉）
问：那一样的呢？（悬浮或漂浮）
学生讨论引出：
（物体是实心时适用）
举例生活中大量的例子并相互作出解释： 如：煮汤圆和泄漏的石油
五、物体浮沉条件的应用
1、关于轮船
【实验】问：捏成一团的橡皮泥会沉入水底，而做成空心的橡皮泥却为什么会漂浮在水面？
做成空心的目的是调节浮力和重力的关系，即把橡皮泥做成空心，它受到的重力没有改变，而因为空心的橡皮泥可以排开更多的液体，获得更大的浮力，从而使橡皮泥漂在液面。
轮船也是如此，Titanic的沉没，进水。（p27阅读）
有多条载重线（吃水线），因为浮力的大小不仅与船只排开水的体积有关，而且和水的密度有关。
2、关于潜水艇
【实验】注意观察：当注射器将气体压入玻璃球时，或将球内的气体吸出时，玻璃球内的水量和玻璃球沉浮的状态。
当注射器将气体压入玻璃球时，球内的水量减少，球（和球内的水）受到的重力变小，一旦重力小于浮力，球将上浮；反之，当注射器将球内的气体吸出时，球内的水量增多，球（和球内的水）受到的重力变大，一旦重力大于浮力，球将下沉。
课堂练习
1、关于浮力，下列说法不正确的是 （ ）
A、在液体中的物体不一定受到浮力
B、沉下去的物体受到的浮力一定比浮上来的物体受到的浮力小
C、浮力大小与受到浮力物体的运动状态无关
D、体积相等的铁球和木球都浸没在水中，它们受到的浮力一样大
2、将一个铜块挂在弹簧秤上，当铜块浸在水中时，弹簧秤的示数表示铜块受到的（ ）
A、浮力大小 B、重力大小 C、重力和浮力之差 D、重力和浮力之和
3、同一木块先后漂浮在酒精、水、水银中，比较三种情况中，木块所受到的浮力大小（）
A、酒精中最大 B、水中最大 C、水银中最大 D、一样大
4、一只新鲜鸡蛋，沉没在盛有水的烧杯里，要使鸡蛋离开杯底，可采用的方法有（ ）
A.加热 B.加盐 C.加酒精 D.加水
5、重力为0.3牛的石蜡漂浮在水面上，这时石蜡受到的浮力是（ ）
A、大于0.3牛 B、等于0牛 C、等于0.3牛 D、无法确定
6、一艘轮船从海里驶入河里，轮船受到的浮力大小将（ ）
A、变小 B、变大 C、不变 D、无法判断
7、把某一实心金属球放入某种液体，它一直沉到底，这是因为( )
A.金属球不受浮力 B. 金属球所受的重力大于所受的浮力
C. 金属球所受的重力大 D.金属球所受浮力大于它所受的重力
8、质量为1kg，密度为0.4×103kg/m3的木块，在水中静止时所受浮力是（ ）
A.1kg B.2.5kg C.9.8N D.24.5N
9、一密度均匀的实心物体悬浮在某一种液体中，若将此物体均匀地切成两块，并轻轻地取出一半，余下的一半在液体中（ ）
A、将上浮 B、将下沉 C、仍然是悬浮 D、以上情况都有可能出现
10、一个空心的铜球放在水中，则（ ）
A.一定沉在水中 B.一定浮在水面上
C.一定悬浮在水中 D.三种情况都有可能
11、某物体的质量为60克，当把它放进盛满水的容器时，溢出50毫升的水，则此物体 ( )
A.浮在水面上 B.沉到容器底部 C.悬浮在水中 D.无法判断
12、挂在弹簧测力计下的铁球浸没在水中静止时，测力计的示数是3.5牛，那么这个铁球所受重力的大小（ ）
A．一定大于3.5牛 B．一定小于3.5牛
C．一定等于3.5牛 D．无法确定
13、如右图，甲、乙、丙、丁是四个体积相同而材料不同的球，
把它们投入水中静止后如图，它们中所受浮力最小的是（ ）
A、甲、 B、乙、 C、丙、 D、丁
二填空
1、浸在液体中的物体，如果受到的浮力__________受到的重力，物体就上浮，如果浮力__________重力，物体就下沉，如果浮力__________重力，物体就可以停留在液体中的任何深度的地方（呈悬浮状态）。
2、一艘轮船的排水量为３×１０5千克，它满载时受到的浮力是_____________牛。(g=10N/Kg)
3、木块的密度为0.6×103kg/m3,冰块的密度为0.9×103kg/m3,若它们等重，且都漂浮在水面上，则木块受到的浮力______冰块所受到的浮力，木块浸没在水中的体积______冰块浸没在水中的体积（均填"大于"、"小于"或"等于"）。
三、综合题（第22题4分，23题6分，24题7分，25题8分，26题6分）
1、 如下图所示，重为10N的小球悬浮在盛水杯中，用力的图示法表示小球所受的浮力和重力。
2、一个重为5牛的小球，体积为0.5分米3,如果把它浸没在水中,它是上浮还是悬浮还是下沉 (g=10N/Kg)
3、一个体积为5升的氢气球，自重（包括气球和吊篮及里面氢气）为0.01牛，要用多大力拉住它才能使气球不会飞向空中？（ρ空气=1.29千克/米3，ρ氢气=0.09千克/米3, g=10N/Kg）
4、求一个金属球用弹簧称测得在空气中的重力为54牛,把它浸没在水中,弹簧秤的示数变为34牛,求(1)金属球受到的浮力是多大 (2)金属球的体积是多少米3 (3)该球可能是由什么金属制成的 (g=10N/Kg)
5、从水中浮上来的皮球，从它刚露出水面到最后漂浮在水面上静止不动的过程中，它受到的浮力发生了变化。请你根据这一现象猜想浮力的变化可能与什么因素有关？说出你猜想的依据，再列举两个日常生活或生产中的实例来支持你的猜想。
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