第五节 水的浮力

科学第5节水的浮力主备人辅备人教学目标：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。重点难点分析：1、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。2、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。3、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。教学过程： 第1课时课堂引入：你可能知道中国有句成语，叫做“水能载舟，也能亦舟”。 水为什么会表现出截然相反的特性？你可能也听说过不少人曾经被江河湖 海所吞没，但在死海，人为什么又可以悠然自得地躺在水面上看报呢？一、浮力的存在（一）、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）【活动1】P19，1、取一个空矿泉水瓶，将瓶盖旋紧，然后把空矿泉水瓶压入水中，感 受空矿泉水瓶对手的作用力。2、将手松开后，观察瓶的运动情况。水的浮力是水对浸入其内的物体向上托的力。教师个性设计栏得出：在水中会上浮的物体受到水的浮力。那么在水中会下沉的物体是否也受到水匠浮力呢？ 【活动2】p20,图143,1、将物体挂在弹簧测力计下，记下弹簧测力计的读数。2、再将物体浸入水中，记下弹簧测力计的读数。3、比较弹簧测力计的读数变化，你能得到什么结论吗？启发学生：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，实验证明：在水中会下沉的物体也受到向上的浮力。F浮=尺巫（条件：物体在水中会下沉）实际上，不仅是水，所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的 浮力。思考：你能从本实验得到测浮力的一种方法吗？什么是浮力呢，液体的浮力是水对浸入其内的物体向上托的力。 （二）、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）【活动3】p20,图144如图144，打足了气的球中，气孔上插有打气针，打气针的另一端口 通过导管，橡皮塞和气球囊连接。导管阀门开始处于关闭状态。现将阀门打 开，你将看到什么现象？（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。） 引导学生观察思考，先由学生回答后教师补充。事实表明，不但液体会产生浮力，气体也会产生向上的浮力。 你能举例说明气体浮力的存在吗？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】【探究实验】P21图145，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145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 =G-F浮物块排开的 水受到的重 力【得出结论】F=G排水【推广】F=G排液(一)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 =G = p gV浮排液液吕排液同样，阿基米德定理可以推广到气体上面。(学生描述)(二)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Q亠是液体的密度，而不是浸入液体的物体的密度。液(2) 公式中V排水是浸入液体时，排开液体的体积。排水(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、二个体积相同的立方体a、b、c分别浮在同种液体的液面上，如图所 示，若它们所受的浮力分别为Fa、Fb、Fc,则这三个力由小到大的顺序是VV；物体的质量是ma、mb、mc则这三个质量由小到大的顺序是VV4、酒精的密度是0.8x103千克/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.5、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？三、物体沉浮条件。讨论1：浸没液体中的物体会受到液体的浮力作用，但是，有的物体会 上浮，有的物体会下沉，这是什么原因？演示图148鸡蛋在不同的盐水中观察得出，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：（用课件演示）浸在液体中的物体，当它受到的浮力大于所受的重力时，物体上浮； 当它受到的浮力小于所受的重力时，物体下沉；当它受到的浮力等于所 受的重力时，物体悬浮在液体中。F浮vG下沉F浮6 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，浮力等于重力；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） 阅读23页讨论：四、物体浮沉条件的应用。物体浮沉条件不但可以用来解释许多生活中的现象，而且在生产或生活 中也有许多重要的应用。我们已做过测量盐水密度的实验。液体的密度能否用一种仪器直接进行 测量呢？活动4：第24页图1 51模拟密度计的实验1、密度计把模拟密度计分别放入水中和盐水中，问：为什么将吸管放入不同的液 体中，液面所对的位置会不同？（因为不同的液体密度不同，受到的浮力也 不同）注意：密度计的下端装有铅丸或水银；密度计上所标的数值是纯数，这 个纯数代表被测液体的密度与水的密度的比值。（下大上小，刻度不均匀）活动5、第24页图1 53模拟得轮船的实验2、关于轮船问：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。（p25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。3、关于潜水艇活动6、第25页图1 55潜水艇浮沉的模拟的实验注意观察：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。【课件演示】潜水艇的结构和沉浮原理。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）小结：略布置作业：作业本 教学反思：