第六節(jié)浮力

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)1.了解浮力的概念。2.知道浮力產(chǎn)生的原因。3.知道決定浮力大小的因素。4.理解并能夠運(yùn)用阿基米德原理。能力目標(biāo)通過探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)，學(xué)會(huì)利用控制變量法處理問題。素養(yǎng)目標(biāo)親身參與科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)浮力、“稱重法”測(cè)浮力、阿基米德原理及其探究過程。教學(xué)難點(diǎn)浮力產(chǎn)生的原因、阿基米德原理。

教學(xué)過程

一、新課導(dǎo)入傳說，古羅馬軍隊(duì)統(tǒng)帥狄杜有一次出師大捷，捉到不少俘虜，他下令把戰(zhàn)俘全部投入死海，出乎意料的是戰(zhàn)俘們不但沒有下沉，反而一個(gè)個(gè)都平安地漂浮在海面上，全部被送回岸邊，這是什么原因呢？二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1浮力［閱讀課本］P91~92“浮力”［思考］把一個(gè)鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，然后用手將鋁塊輕輕托起，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)怎樣變化？為什么會(huì)這樣變化？［提示］由于鋁塊受到向上的托力，故彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)變小。［思考］把一個(gè)鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，然后將鋁塊緩緩放入水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化，為什么會(huì)這樣變化？［提示］彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小，說明水對(duì)鋁塊也有向上的托力。［思考］鋼鐵巨輪為什么能浮在水面上？［提示］浸在水中的物體受到水對(duì)其向上的托力。［歸納提升］浸在液體中的物體受到液體對(duì)它向上托的力，這個(gè)力叫作浮力。探究點(diǎn)2浮力的成因［閱讀課本］P92“浮力的成因”［思考］觀察課本圖8.6?4，比較玻璃圓筒左、右兩側(cè)橡皮膜受到的壓力大小關(guān)系。［提示］玻璃圓筒左、右兩個(gè)側(cè)面的橡皮膜在水中的深度相同，因而受到水的壓強(qiáng)也相同，由此可知，玻璃圓筒左、右兩側(cè)橡皮膜受到的壓力大小相同，方向相反，作用效果相互抵消。［思考］將玻璃圓筒沿水平方向前后放置，則前、后兩個(gè)側(cè)面橡皮膜受到的壓力是怎樣的呢？［提示］玻璃圓筒前、后兩個(gè)側(cè)面橡皮膜受到液體壓力的情況跟左右放置時(shí)兩個(gè)側(cè)面橡皮膜的受力情況相同，作用效果相互抵消。［思考］當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時(shí)，上、下兩個(gè)表面的橡皮膜受到的壓力大小還相同嗎？［提示］玻璃圓筒上、下兩個(gè)表面的橡皮膜的對(duì)應(yīng)部分在水中的深度h上<h下，受到水的壓強(qiáng)p向下<p向上，由此可知，玻璃圓筒上、下兩個(gè)表面的橡皮膜受到的壓力大小F向下<F向上，方向相反，作用效果不能相互抵消。［歸納提升］浮力是由于液體（或氣體）對(duì)物體向上和向下的壓力不同產(chǎn)生的。浸在液體中的物體受到液體對(duì)其壓力的合力，就是液體對(duì)物體豎直向上的浮力。用公式表示為F浮=F向上-F向下。［思考］取一個(gè)雪碧瓶，去其底部，打開瓶蓋，把一只乒乓球放到瓶口處，向瓶內(nèi)注水，水從瓶口處流出，乒乓球沉在水底。這時(shí)再用瓶蓋蓋住瓶口，乒乓球上浮，乒乓球?yàn)槭裁磿?huì)有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？分析乒乓球兩種情況下的受力情況。［提示］乒乓球放在瓶口處，往瓶中注水，由于乒乓球的下表面沒有液體，故不會(huì)產(chǎn)生向上的升力，但乒乓球的上表面有液體，會(huì)產(chǎn)生向下的壓力，所以乒乓球沉在水底；用瓶蓋蓋住瓶口時(shí)，乒乓球的底部有液體，會(huì)產(chǎn)生向上的升力，且大于乒乓球上表面的壓力，即產(chǎn)生了豎直向上的浮力，故乒乓球會(huì)上浮。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了浮力是由于液體對(duì)物體向上和向下的壓力不同產(chǎn)生的。探究點(diǎn)3影響浮力大小的因素［閱讀課本］P92~93“影響浮力大小的因素”［實(shí)驗(yàn)］探究浮力大小與哪些因素有關(guān)。［思考］把一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，物體受到了哪幾個(gè)力的作用？這幾個(gè)力有什么關(guān)系？［提示］物體受到了重力G和彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力F的作用；當(dāng)物體靜止時(shí)，根據(jù)二力平衡有F=G。［思考］把一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，然后將物體浸入水中，物體受到了哪幾個(gè)力的作用？這幾個(gè)力有什么關(guān)系？［提示］物體受到了重力G、彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力F和水對(duì)物體的浮力F浮的作用；當(dāng)物體靜止時(shí)，受到的合力為零，即F浮+F=G，所以F浮=G-F。［思考］通過分析，如何測(cè)量浸在液體中的物體所受的浮力大小？［歸納提升］“稱重法”測(cè)浮力：先用彈簧測(cè)力計(jì)在空氣中測(cè)出物體的重力G，再把物體浸在液體中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，彈簧測(cè)力計(jì)兩次示數(shù)之差就是浸在液體中的物體所受浮力的大小，即F浮=G-F。［思考］將體積較小且大小相同的鐵塊和鋁塊浸沒在同種液體中，比較鐵塊和鋁塊受到浮力的大小，能得出什么結(jié)論？［提示］浸在液體中的物體受到的浮力與物體密度無關(guān)。［思考］將鋁塊緩慢浸入液體中，在鋁塊完全浸沒前，改變的量是浸入液體的深度還是浸入液體的體積呢？［提示］鋁塊完全浸沒前，浸入液體的體積不斷變大，改變的量是浸入液體的體積；當(dāng)全部浸沒后，再繼續(xù)下沉，浸入的體積不變，這時(shí)改變的量是浸入液體的深度。［思考］當(dāng)浸入液體的體積變大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如何改變？說明了什么？［提示］彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小。說明浸在液體中的鋁塊受到的浮力與浸入液體的體積有關(guān)。［思考］當(dāng)鋁塊全部浸沒在液體中，繼續(xù)下沉，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如何變化？說明了什么？［提示］彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，說明浸沒在液體中的鋁塊受到的浮力與深度無關(guān)。［思考］浸在液體中的鋁塊，受到的浮力與液體的密度有關(guān)嗎？如何驗(yàn)證呢？［提示］用同一鋁塊，分別浸沒在水和鹽水中，可以得出浮力的大小與液體的密度有關(guān)。［歸納提升］鋁塊在液體中所受浮力的大小，與它浸在液體的體積和液體的密度有關(guān)。鋁塊排開液體的體積越大、液體的密度越大，鋁塊所受的浮力就越大。探究點(diǎn)4阿基米德原理［閱讀課本］P93~95“阿基米德原理”［實(shí)驗(yàn)］驗(yàn)證阿基米德原理。［思考］實(shí)驗(yàn)器材中，選用溢水杯有什么優(yōu)點(diǎn)？［提示］當(dāng)物體浸入盛滿水的溢水杯中，排開的水就會(huì)從溢水杯的杯口流出，便于收集排開的水。［思考］實(shí)驗(yàn)的第一步可以測(cè)量哪些物理量？［提示］用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物重G及空桶重G桶。［思考］實(shí)驗(yàn)的第二步可以測(cè)量哪些物理量？［提示］讀出物體浸沒在液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，可以計(jì)算出物體受到的浮力F浮=G-F。［思考］實(shí)驗(yàn)的第三步可以測(cè)量哪些物理量？［提示］測(cè)出接水后小桶與水的總重G總，可以計(jì)算出排開的水所受的重力G排=G總-G桶。［思考］比較物體受到的浮力F浮和排開水的重力G排，可發(fā)現(xiàn)兩者有什么關(guān)系？［小結(jié)］物體受到的浮力等于排開的水所受的重力，即F浮=G排。［思考］這樣得出的結(jié)論科學(xué)嗎？［提示］這樣得出的結(jié)論具有偶然性。應(yīng)把水換成鹽水或換成另一種物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，使得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。［小結(jié)］阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力。這一原理同樣適用于氣體。［思考］我們知道浮力的大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關(guān)，那么阿基米德原理能體現(xiàn)這一關(guān)系嗎？［提示］由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出，浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)。［思考］如果把一個(gè)鐵塊浸在盛有適量水的量筒里，你知道鐵塊排開水的重力嗎？［提示］先讀出量筒內(nèi)水的體積V1，鐵塊浸沒后再讀出相應(yīng)的體積V2，則排開水的體積V排=V2-V1，排開水的重力G=mg=ρ水gV排=ρ水g（V2-V1）。［思考］舉例說明物體在氣體中也受到浮力的作用？［提示］節(jié)日里放飛的氦氣球（圖8.6?7）就是由于受到空氣對(duì)它的浮力而飛上天空的。［思考］阿基米德原理不僅適用于液體，同樣適用于氣體。你能列舉其他實(shí)例或設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明在空氣中的物體受到空氣對(duì)它的浮力作用嗎？［提示］飛艇內(nèi)部充滿輕氣體（如氦氣），使其能夠浮在空中。通過調(diào)整飛艇內(nèi)部氣體的量，飛艇可以在空中上升或下降。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：利用彈簧測(cè)力計(jì)和抽氣機(jī)可以證明空氣中的物體受到空氣對(duì)它的浮力作用。首先，在空氣中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出一個(gè)物體的重力。然后，用一個(gè)密閉容器（如鐘罩）將物體和測(cè)力計(jì)罩住，接著用抽氣機(jī)向外抽氣。觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化，如果發(fā)現(xiàn)示數(shù)變小，就說明在空氣中重物受到空氣對(duì)它豎直向上的浮力作用。當(dāng)氣體被逐漸抽出后，浮力會(huì)減小，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)相應(yīng)增大。三、板書設(shè)計(jì)第六節(jié)浮力1.浮力（1）概念（2）方向2.浮力的成因（1）液體對(duì)物體壓力的合力（2）F浮=F向上-F向下3.影響浮力大小的因素（1）“稱