第11课时 浮力

第11课时 浮力 

学习目标

1．科学探究：

（1）把石块挂在弹簧测力计上，探究石块分别浸没在空气和水中时弹簧测力计读数的差异，感受和知道浮力。

（2）探究浮力的大小与排开液体重量的关系。

2．科学知识与技能：

（1）能从生活和实验中认识到浸在液体中的物体会受到液体对它向上的浮力。

（2）知道阿基米德原理。

3．科学态度、情感与价值观：

（1）关注生活、生产、自然中有关浮力的现象，乐于用阿基米德原理分析它们并解决有关问题。

（2）在关于浮力的探究中，认识只有符合实验事实的结论才是科学的结论。

4．科学技术与社会的关系：知道浮力在实际生活、生产中的应用。

教学重点：阿基米德原理。

教学难点：探究阿基米德原理的实验设计思路，阿基米德原理的应用。

教具:阿基米德原理的演示器。（弹簧秤、烧杯、小桶、石块、金属圆柱体、橡皮泥）

学习过程

一、新课导入

（一）演示实验

1. 用手托住空墨水瓶。分析受力情况，看到什么现象？（弹簧测力计的示数变小了。）

2. 分析变化原因，手对空墨水瓶的托力多大？如何求得？

学生实验：

将弹簧测力计吊着空墨水瓶，放入水中浸没，观察到什么现象？（弹簧测力计的示数变小了。）

问：这个现象说明了什么现象？

二、带着问题进入新课

1．什么是浮力，浮力产生的原因是什么?

2．探究浮力的大小等于什么?

三、科学探究-实验、观察、讨论与交流

1．由实验导入，得出浮力的概念

浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它向上托的力叫浮力。

浮力的方向：总是竖直向上的。

深入探究：把沉入水底的橡皮泥捞出，做成船状，再放在水面上，观察现象。

进一步置疑：你看到了什么现象？原因是什么？你由此能提出什么问题？提出什么样的猜想？

弹簧测力计的读 数=重力-浮力 图3-16

猜想：橡皮泥的质量没变，重力不变，排开的水越多，所受的浮力会越大，所以浮在水面上。浮力的大小可能与物体排开水的多少有关系。

 

2．设计实验，浮力的大小等于什么?

思考：（1）如何测量物体受到的浮力。

实验操作：照图3-16所示那样，先称出石块受到的重力G，再把石块浸没在水中，观察弹簧测力计读数的变化，弹簧测力计读数减小到F， F_浮 = G-F_浮。

（2）物体排开水的体积与物体浸在水中的体积有何关系？如何测物体排开水的体积？

如果水没有溢出又如何确定物体排开水的体积？

（3）如何测物体排开水的重呢？

分析：物体排开液体的多少——可把物体浸没在装满水的溢水杯（或装满水的烧杯）中，溢出的水用小桶接收，称出其总重，再减去小桶重，就是物体排开的液体重。

（4）分析得出结论：浸在液体中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—阿基米德原理。

3．理解阿基米德原理：

F浮=G排

F浮=m排g

F浮=ρ液V排g

 

式中ρ_液表示液体的密度，V_排是被物体排开的液体的体积，g=9.8N·kg^-1。使用阿基米德原理时，应注意以下几点：

（1）原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都是浸入液体里，即物体浸没在液体里：二是物体一部分浸入液体里，另一部分露在液面以上。

（2）G_排是指被物体排开的液体所受的重力，F_浮=G_排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开液体的重力。

（3）V_排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V_排=V_物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V_排＜V_物。

（4）由F_浮=ρ_液gV_排可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。

（5）阿基米德原理也适用于气体，但公式ρ_液要改为ρ_气。、

思考：（1）如何证明物体的浮力与液体的密度及物体排开液体的体积（物体浸入液体里的体积）有关而与物体的体积、形状、密度无关？

（2）如何证明物体的浮力与深度无关？（3）浮力产生的原因是什么？如何从理论上证明阿基米德原理？

四、例题评析。

 

例1 如图所示，边长为ι的一个立方体铜块，浸没在密度为ρ的液体内，受到的浮力是多少？如果立方体处于图乙的位置，浮力又是多少？如果把这个铜块压扁再让它浸没在液体中，所受的浮力会不会发生变化？

解：根据阿基米德原理，铜块受的到浮力等于它们排开的液体所受的重力。铜块排开液体的体积V_排即铜块体积V铜=ι³。

V_排=V_铜=ι³ 排开液体的质量：m_排=ρV_排=ρι³

排开的液体所受的重力：G_排=m_排g=ρgι³

根据阿基米德原理，可以得到：F_浮=G_排=ρgι³

即：铜块所受的浮力等于ρgι³。

如果铜块处于图乙的位置，由于它仍然全部浸没在液体中，所以排开液体的多少与图甲相同，所以它所受的浮力仍为：F_浮=G_排=ρgι³。

如果把铜块压扁，它的体积不会变化，排开液体的多少也不变，所以受到的浮力也不会变化。

例2 体积是100cm³的铁块，浸没在酒精里，它受的浮力是多少？（取g=10N/kg）

已知：V排=100cm³，ρ_酒精=0.8g/cm³，求：F_浮=？

解：F_浮=G_排，

排开的酒精质量：m=0.8g/cm³×100cm³=0.08kg，

排开酒精重：G=0.08kg×10N/kg=0.8N，

所以铁块受到的浮力为0.8N。

五、反馈评价

课后反思