《认识浮力》教学设计
教学目标
1、知识与技能:
(1)知道什么是浮力和浮力的方向;
(2)会用”称重法”测量浸入液体中的物体受到的浮力;
(3)知道浮力产生的原因。
2、过程与方法:
(1)经历观察探究,了解实验是研究物理问题的重要方法;
(2)培养实验操作、观察能力,分析概括能力,理论联系实际能力。
3、情感态度与价值观:
(1)?培养严谨的科学态度和思维;
(2)体验科学探究的乐趣,学习科学研究的方法。
教学重点:
(1)什么是浮力和浮力的方向;
(2)会用弹簧测力计测量物体受到的浮力。
教学难点:
浮力产生的原因。
教学仪器:
弹簧测力计、烧杯、水、石块、细线、乒乓球、漏斗、立方体木块等。
教学过程:
[引入新课]
我们观察到轮船始终漂浮在水面或海面上;不会游泳的人抱着救生圈就不会下沉;而潜水艇却可以浮在水面也可以沉入水中。我们看到的这些现象都与浮力有关,那么什么是浮力?浮力是怎样产生的?这节课我们就来学习浮力的知识。
[新课教学]
一、浮力
对比引入浮力的概念:
(1)用手托着乒乓球,将乒乓球放入水中待静止后;再把乒乓球按入水底,松手后,观察到什么现象?说明了什么?(通过受力分析说明乒乓球受到水竖直向上的托力作用)21世纪教育网版权所有
(2)将系有细线的石块挂在弹簧测力计下,记下测力计的示数G;然后用手托着石块,记下测力计的示数F;再将石块浸在水中,使测力计的示数也为F(如图所示)。这说明了什么问题?(通过对比说明水对石块也有一个竖直向上的托力作用)21·cn·jy·com
1、浮力的概念
液体对浸在其中的物体都有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫浮力。
注意:“浸在”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。
2、浮力的方向:竖直向上
练习:请画出物体受到的浮力示意图。
3、测量浮力的常见方法——称重法(测量过程如图所示)
???? 表达式:F浮=G物-F
4、气体对浸在其中的物体都有竖直向上的浮力。
探究:空气的浮力
如图所示,将充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球一起挂在杆杆左端,调整杆杆右端钩码的悬挂位置,使杆杆水平平衡。21教育网
将扎在气球上的气针插入篮球的气门内,观察到气球随即膨胀,两球的总气体没有变化,就是说两球的总质量没有变化。轻轻的放手后,我们发现这时杠杆失去平衡。挂篮球的一端上升,此时气球受到一个向上的托力,这说明在空气中的物体也要受到空气对物体的浮力作用。www.21-cn-jy.com
二、浮力产生的原因
1、演示实验:
取一只漏斗,将一个兵乓球放入其内,然后慢慢从上部向漏斗内倒入水,可以看到浸在水中的乒乓球虽然排开一定量的水,但并不上浮。(这与生活中兵乓球放在水中会漂浮在水面上这一现象产生强烈的认知冲突。)然后用手指堵住漏斗口,让从狭缝流出的水聚集在乒乓球底部,乒乓球突然很快浮出水面。为什么会出现这样的现象呢?(如图所示)21cnjy.com
2、理论分析:
一个立方体浸没在密度为ρ液的液体中(如图),立方体的上表面到液面的距离为h1,下表面到液面的距离为h2,立方体的底面积为S,问:?
(1)提问:浸没在液体中的立方体,放手后竖直向上浮,它为什么不向左或向右,向前或向后运动?
分析:如图所示,根据液体内部压强的特点,立方体浸没在液体中,左右两个侧面和前后两个侧面相对应的部位,距液面的深度相同,液体对它们的压强相等。因而它的左右两侧面和前后两侧面,受到的压力大小相等、方向相反,彼此平衡。所以立方体不向前后、左右运动。2·1·c·n·j·y
(2)提问:浸没在液体中的立方体上下表面所受水的压强是否相等?哪个大?为什么?立方体上下表面受到的压力如何计算?是否相等?哪个大?为什么?
分析:如图所示,由于立方体上、下两表面处的液体中不同深度,所受到的液体的压强不同,因受力面积相等,所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力[F向上=ρ液gh2S]大于上表面所受到的竖直向下的压力[F向下=ρ液gh1S],正是因为竖直方向的这个压力差,因而产生了浮力,所以浮力的方向总是竖直向上的,即:【来源:21·世纪·教育·网】
??? F浮=F向上一F向下=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h2-h1)S=ρ液gV(V即为立方体的体积)21·世纪*教育网
总结:浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
注意:对浮力产生原因的说明如下
(1)当物体上表面露出液面时,F向下=0,则F浮=F向上。如:物体漂浮时,受到的浮力等于液体对它向上的压力。www-2-1-cnjy-com
(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如:桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是:F浮=F向上—F向下>0,即F向上>F向下。当F向上=0或F向上≤F向下时,物体不受浮力作用。2-1-c-n-j-y
(3)同一物体浸没在液体的不同深度,所受的压力差不变,浮力不变。
(4)浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。因此,在分析物体的受力情况时,浮力和液体产生的压力不能同时考虑。21*cnjy*com
《9.1认识浮力》随堂练习
关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
漂浮在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
物体的密度越大受到的浮力越大
浸没在水中的物体,随着深度的增加受到的浮力逐渐增大
物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
如右图所示,烧杯放在桌面上,有一只铅球沉于杯底,这时铅球受到的力有( )
重力、浮力、杯底的支持力 B、重力、浮力
C、重力、浮力、水的压力、杯底的支持力 D、重力、浮力、水的压力
在公园平静的湖水中,经常能看到从湖底产生的气泡向上升,则气泡在水中向上升的过程中,下列说法正确的是( )21世纪教育网版权所有
气泡受到的液体压强变小 B、气泡所受的液体压强不变
C、气泡受到的浮力变小 D、气泡所受的浮力不变
我国沉船打捞人员在南海打捞宋朝的商船,潜水员在水面下工作,在潜水员继续下潜的过程中,一下说法正确的是( )21教育网
所受浮力不变,压强变大 B、所受浮力变大,压强变小
C、所受浮力变大,压强变大 D、所受浮力不变,压强不变
为了测量一个石块浸没在水中的浮力,聪聪先用弹簧测力计测出石块在空气中的重力为5N,然后将石块完全浸没在水中,弹簧测力计的读数如右图所示,则石块所受的浮力为 N;继续让石块在水中下沉一些,但未碰到容器底,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)2·1·c·n·j·y
浸在液体里的物体所受到的浮力的方向是 ,浮力飞施力物体是 。
浸没在液体中的物体,它的上表面受到的压力为15N,下表面受到的压力为25N,则这个物体所受的浮力为 N。www.21-cn-jy.com
如右图所示,该物体完全浸没在不同液体中,在水中受到的重力是 ,受到的浮力是 ;在盐水中受到的重力是 ,受到的浮力是 。21cnjy.com
如右图所示,正方体重40N,用弹簧测力计吊着浸没在水中,此时弹簧测力计示数为15N,则物体受到的浮力为 N,正方体上、下表面受到的压力差为 N。21·cn·jy·com
在弹簧测力计上用细线悬挂一个铁球,再把铁球分别放入甲、乙两种液体中,弹簧测力计的示数如下图所示,则铁球在甲、乙两种液体中受到的浮力的大小分别为 N和 N。由此可得到初步结论: 。