第1節浮力

教學目標

知識目標1.了解浮力的概念。2.知道浮力產生的原因。3.學會用彈簧測力計測浮力的大小。4.知道決定浮力大小的因素。能力目標通過探究浮力的大小與哪些因素有關,學會利用控制變量法處理問題。素養目標親身參與科學探究的過程,培養學生的科學精神和團結協作意識。

教學重難點

教學重點浮力、“稱重法”測浮力。教學難點浮力產生的原因。

教學過程

一、新課導入傳說,古羅馬軍隊統帥狄杜有一次出師大捷,捉到不少俘虜,他下令把戰俘全部投入死海,出乎意料的是戰俘們不但沒有下沉,反而一個個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、教學步驟探究點1浮力[閱讀課本]P64~65“浮力”[思考]把一個鐵塊掛在彈簧測力計下,然后用手將鐵塊輕輕托起,彈簧測力計的示數會怎樣變化?為什么會這樣變化?[提示]由于鐵塊受到向上的托力,故彈簧測力計的示數會變小。[思考]把一個鐵塊掛在彈簧測力計下,然后將鐵塊緩緩放入水中,觀察彈簧測力計示數的變化,為什么會這樣變化?[提示]彈簧測力計的示數變小,說明水對鐵塊也有向上的托力。[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其向上的托力。[思考]熱氣球為什么能騰空而起?[提示]在空氣中的物體受到空氣對其向上的托力。[歸納提升]浸在任何液體(或氣體)中的物體都會受到液體(或氣體)豎直向上的托力,這個托力就叫做浮力。[思考]把一個鐵塊掛在彈簧測力計下,鐵塊受到了哪幾個力的作用?這幾個力有什么關系?[提示]鐵塊受到了重力G和彈簧測力計對鐵塊的拉力F的作用;當鐵塊靜止時,根據二力平衡有F=G。[思考]把一個鐵塊掛在彈簧測力計下,然后將鐵塊浸入水中,鐵塊受到了哪幾個力的作用?這幾個力有什么關系?[提示]鐵塊受到了重力G、彈簧測力計對鐵塊的拉力F和水對鐵塊的浮力F浮的作用;當鐵塊靜止時,受到的合力為零,即F浮+F=G。[思考]通過分析,浮力的方向是怎樣的?[提示]浮力的方向與重力的方向相反,總是豎直向上。[歸納提升]“稱重法”測浮力:先用彈簧測力計在空氣中測出物體的重力G,再把物體浸在液體中,讀出彈簧測力計的示數F,彈簧測力計兩次示數之差就是浸在液體中的物體所受浮力的大小,即F浮=G-F。探究點2決定浮力大小的因素[閱讀課本]P65~66“決定浮力大小的因素”[實驗]探究浮力的大小與哪些因素有關。[思考]在物體完全浸沒前,改變的量是浸入液體的深度還是浸入液體的體積呢?[提示]物體完全浸沒前,浸入液體的體積不斷變大,改變的量是浸入液體的體積;當全部浸沒后,再繼續下沉,浸入的體積不變,這時改變的量是浸入液體的深度。[思考]當浸入液體的體積變大時,彈簧測力計的示數如何改變?說明了什么?[提示]彈簧測力計的示數變小。說明浸在液體中的物體受到的浮力與浸入液體的體積有關。[思考]當物體全部浸沒在液體中,繼續下沉,彈簧測力計的示數如何變化?說明了什么?[提示]彈簧測力計的示數不變,說明浸沒在液體中的物體受到的浮力與深度無關。[思考]浸在液體中的物體,受到的浮力與液體的密度有關嗎?如何驗證呢?[提示]用同一鐵塊,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。[歸納提升]物體在液體中所受浮力的大小,與它浸在液體中的體積和液體的密度有關。物體浸在液體中的體積越大、液體密度越大,浮力就越大。[習題]小明利用實驗探究浮力大小和哪些因素有關。把金屬塊掛在彈簧測力計上,將其分別浸入水和酒精中的不同位置(如圖所示)。(1)上述四種情況,圖中金屬塊所受到的浮力最小。

(2)由圖甲和圖乙得出的結論是

。

(3)圖丙和圖丁是為了探究浮力大小與的關系。

(4)由圖丙和圖丁的探究可以得出的結論是

。

(5)圖和圖是為了探究金屬塊浸沒在液體中受到的浮力與深度的關系。

[分析](1)物體浸入液體中,物體的重力=浮力+拉力,物體受到的浮力越小,彈簧測力計的示數越大,由圖示實驗數據可知,題圖甲中金屬塊受到的浮力最小。(2)由題圖甲、乙所示實驗可知,液體的密度相同,金屬塊浸入液體的體積不同,浸入液體的體積越大,受到的浮力越大。(3)由題圖丙、丁所示實驗可知,金屬塊浸入液體的體積和浸沒的深度都相同,只有液體的密度不同,故該實驗是為了探究浮力大小與液體密度的關系。(4)由題圖丙、丁所示實驗可知,物體浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,所受浮力越大。(5)由題圖乙、丙所示實驗可知,液體的密度和金屬塊浸入液體的體積都相同,而金屬塊浸沒的深度不同,但金屬塊受到的浮力相同,由此可知,題圖乙、丙是為了探究金屬塊浸沒在液體中受到的浮力與深度的關系。[答案](1)甲(2)液體密度相同時,物體浸入液體的體積越大,所受浮力越大(3)液體密度(4)物體浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,所受浮力越大(5)乙丙探究點3浮力產生的原因[閱讀課本]P66~67“浮力產生的原因”[思考]觀察課本圖10.1?6,比較長方體側面受到的壓力。[提示]長方體左、右兩個側面的對應部分在水中的深度相同,因而受到水的壓強也相同,由此可知,長方體左、右兩側受到的壓力大小相同,方向相反,作用效果相互抵消。[思考]長方體前、后兩個側面受到的壓力是怎樣的呢?[提示]長方體前、后兩個側面受到液體壓力的情況跟左、右兩個側面的受力情況相同,作用效果相互抵消。[思考]長方體上、下兩個面受到的壓力大小還相同嗎?[提示]長方體上、下兩個表面的對應部分在水中的深度h上<h下,受到水的壓強p向下<p向上,由此可知,長方體上、下兩個表面受到的壓力大小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)對物體向上和向下的壓力不同產生的。用公式表示為F浮=F向上-F向下。[思考]取一個雪碧瓶,去其底部,打開瓶蓋,把一只乒乓球放到瓶口處,向瓶內注水,水從瓶口處流出,乒乓球沉在水底。這時再用瓶蓋蓋住瓶口,乒乓球上浮,乒乓球為什么會有不同的運動狀態?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,故不會產生向上的升力,但乒乓球的上表面有液體,會產生向下的壓力,所以乒乓球沉在水底;用瓶蓋蓋住瓶口時,乒乓球的底部有液體,會產生向上的升力,且大于乒乓球上表面的壓力,即產生了豎直向上的浮力,故乒乓球會上浮。這個實驗說明了浮力是由于液體對物體向上和向下的壓力不同產生的。三、板書設計第1節浮力1.浮力(1)概念(2)“稱重法”測浮力(3)F浮=G-F(4)方向2.決定浮力大小