浮力

第十二章 浮 力  第一節(jié) 浮力(1課時) (一)教學要求： 1.知道什么是浮力和浮力的方向。

2.理解浮力產(chǎn)生的原因。

3.理解物體的浮沉條件。

4.會用彈簧測力計測浸入液體中的物體受到的浮力。 (二)教具 演示實驗器材：正方形木塊、乒乓球、玻璃水槽、水、鐵塊、小藥瓶、注射器、細砂。

學生實驗器材：彈簧測力計、石塊、細線、燒杯、水和酒精。 (三)教學過程 ： 一、引入新課

船可以浮在水面，潛水艇能潛入水下航行，節(jié)日放飛的氣球可以升到空中，金魚可以輕盈地在水中上下游動，這些都是有關(guān)浮力的問題。從本節(jié)起學習新的一章"浮力"。

板書："第十二章 浮 力

一、浮 力" 二、進行新課：

1．什么是浮力？

(1)演示實驗：放入水中的木塊放手后，木塊從水里浮上來，最后浮在水面上靜止不動。

提問：從水里浮上來和浮在水面上的木塊受幾個力的作用？施力物體是什么？力的方向如何？

學生回答后教師小結(jié)：從水里浮上來的木塊受到豎直向下的重力，施力物體是地球。還受到豎直向上的浮力，施力物體是水。上浮過程中木塊受非平衡力的作用，浮力大于重力。木塊浮在水面靜止不動時，受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力。木塊在平衡力的作用下保持靜止狀態(tài)�？梢姡瑥乃�里浮上來的物體和浮在水面上的物體都受到浮力。

(2)演示實驗：把石塊放入水中，放手后石塊在水中下沉，并且一直沉到水底。

提問：下沉的石塊受浮力作用嗎？

教師指出，為研究這個問題，同學們分組完成課本12-2的實驗。(兩人一組進行實驗)

要求：①明確實驗目的是判斷浸沒在水中和酒精中的石塊是否受到浮力，以及浮力的大小和方向。

②石塊要用細線拴牢。讀取石塊浸沒在水中時彈簧秤的讀數(shù)時，石塊不要觸及杯底或杯壁。

學生實驗時，教師巡回指導。

實驗完畢，組織討論，教師總結(jié)。

①掛在彈簧秤上的石塊在空氣中靜止不動，受幾個力的作用？方向如何？施力物體是什么？這幾個力的關(guān)系是怎樣的？說出石塊在空氣中重多少牛。

小結(jié)：石塊受到豎直向下的重力的豎直向上的拉力。重力的施力物體是地球，拉力的施力物體是細線。二力的關(guān)系是彼此平衡。此時彈簧秤的示數(shù)就是石塊所受的重力。

②掛在彈簧秤上的石塊浸沒在水中的讀數(shù)是多少牛？此時，浸沒在水中的靜止石塊受到幾個力的作用？各力的方向如何？施力物體是什么？這幾個力的關(guān)系如何？兩次彈簧秤的讀數(shù)之差說明了什么？

小結(jié)：石塊此時受到三個力的作用，一個是豎直向下的重力，施力物體是地球；一個是豎直向上的拉力，施力物體是細線；另一個是豎直向上的浮力，施力物體是水。石塊靜止不動說明：石塊受到的重力=石塊受到的拉力＋石塊在水中受到的浮力。由于石塊浸沒在水中時受到拉力的大小就是此時彈簧秤的讀數(shù)，所以石塊受到的重力=石塊在水中秤的讀數(shù)＋浮力。彈簧秤兩次讀數(shù)的差就是浸沒在水中的石塊受到的浮力。浮力=石塊重-石塊在水中秤的讀數(shù)(也可叫做石塊在水中時的視重)。以上實驗，說明浸入水中的石塊也受到浮力。

教師總結(jié)講解時，邊講邊畫出石塊受力分析圖。 掛在彈簧秤上的石塊浸沒在水中時，受力分析圖，彈簧秤的讀數(shù)(F)=重力(G)－浮力(F浮)總結(jié)、板書：

1.什么是浮力

(1)浸在液體中的物體受到的液體向上托的力叫做浮力。

(2)一切浸在液體里的物體都受到豎直向上的浮力。

(3)浮力=物體重-物體在液體中時彈簧秤讀數(shù)。F浮 =G - F。"

2.浮力產(chǎn)生的原因

(1)提問：浸沒在水中的正方形木塊，放手后豎直向上浮，它為什么不向左或向右、向前或向后運動？

復習液體內(nèi)部壓強的特點，啟發(fā)學生答出：立方體木塊浸沒在水中，左右兩個側(cè)面和前后兩個側(cè)面相對應的部位，距液面的深度相同，水對它們的壓強相等，因而它的左右兩側(cè)面和前后兩側(cè)面，受到的壓力大小相等、方向相反，所以木塊不向前后、左右運動。以上講解可結(jié)合下圖進行。 (2)提問：浸沒在水中的立方體(木塊)上下表面所受水的壓強是否相等？哪個大？為什么？立方體上下表面受到的壓力如何計算？是否相等？哪個大？為什么？ 啟發(fā)學生回合，教師總結(jié)并結(jié)合畫圖講解，說明浸沒在水中的立方體，由于上表面距液面的深度小于下表面距液面的深度，所以它們受到水的壓強不同。下表面受到水的壓強大于上表面受到水的壓強。上下表面面積相等，所以下表面受到水的豎直向上的壓力大于上表面受到水的豎直向下的壓力。上下表面的壓力差就是浮力。 板書2.浮力產(chǎn)生的原因

(1)液體對物體向上和向下的壓力差就是液體對物體的浮力即F浮=F′－F。

(2)物體在氣體中也受到浮力。"

物體在氣體中也受到浮力，可啟發(fā)學生舉例答出。

3.物體的浮沉

提問：既然一切浸入液體中的物體都受到液體對它豎直向上的浮力，為什么物體有的上浮、有的下沉、有的還可停留在液體中的任何地方？

演示：提示同學觀察物體在水中運動情況。

把鐵塊浸沒在水中，放手后鐵塊下沉。

把木塊浸沒在水中，放手后木塊上浮。

把裝有少量水并用膠蓋蓋嚴的小瓶(可用裝青霉素的小藥瓶，用注射器仔細調(diào)整瓶內(nèi)水量或調(diào)整裝入的細砂，直至可懸浮在水中為止)浸沒在水中，放手后小瓶可懸浮在水中。

學生討論：浸沒在水中下沉的鐵塊、上浮的木塊、懸浮的小瓶各受到幾個力的作用？大小關(guān)系如何？說明力的方向。

教師結(jié)合實驗，邊講邊畫出浸沒下沉的鐵塊、上浮的木塊和懸浮的小瓶受力分析示意圖，總結(jié)出浮沉條件。

讓學生觀察實驗：浸沒在水中的木塊放手后上浮，最后浮出水面，漂在水面不動。教師指出，木塊漂在水面上時，只有一部分浸入水中，叫做漂浮。漂浮在水面上的木塊受幾個力的作用？它們的關(guān)系如何？

學生回答，教師總結(jié)物體的浮沉條件并板書：

3. 物體的浮沉

(1)下沉：F�。糋

(2)上�。篎�。綠

(3)懸�。篎浮=G

(4)漂�。篎浮=G--物體的一部分浸入液體中"

教師說明：

(1)物體上浮、下沉是運動過程，此時物體受非平衡力作用。下沉的結(jié)果是沉到液體底部，上浮的結(jié)果是浮出液面，最后漂浮在液面。

(2)漂浮與懸浮的共同點都是浮力等于重力，在平衡力的作用下靜止不動。但漂浮是物體在液面的平衡狀態(tài)，物體在一部分浸入液體中。懸浮是物體浸沒在液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)，整個物體浸沒在液體中。

(3)完成課本圖12-3中的填空題。 三、布置作業(yè) ：

1. 完成本節(jié)課文練習1～5題。

2.思考題：本節(jié)后面的"想想議議"。返回頁首 第二節(jié) 阿基米德原理(2課時) (一)教學要求： 1.知道驗證阿基米德原理實驗的目的、方法和結(jié)論。

2.理解阿基米德原理的內(nèi)容。

3.會運用阿基米德原理解答和計算有關(guān)浮力的簡單問題。 (二)教具： 學生分組實驗器材：溢水杯、燒杯、水、水桶、彈簧秤、細線、石塊。 (三)教學過程 (第1課時) 一、復習提問：

1.浮力是怎樣產(chǎn)生的？浮力的方向是怎樣的？

2.如何用彈簧秤測出浸沒在水中的鐵塊所受浮力的大小。要求學生說出方法，并進行實驗，說出結(jié)果。

3.物體的浮沉條件是什么？物體浮在液面的條件是什么？ 二、進行新課

1.引言：我們已經(jīng)學習了浮力產(chǎn)生的原因。下面來研究物體受到的浮力大小跟哪些因素有關(guān)系。我們用實驗來研究這一問題。

2.阿基米德原理

學生實驗：實驗1。

①簡介溢水杯的使用：將水倒入溢水杯中，水面到達溢水口。將物體浸入溢水杯的水中，被物體排開的這部分水從溢水口流出。用空小桶接住流出的水，桶中水的體積和浸入水中物體的體積相等。

②按本節(jié)課文實驗1的說明，參照圖12-6進行實驗。用溢水杯替代"作溢水杯用的燒杯"。教師簡介實驗步驟。說明注意事項：用細線把石塊拴牢。石塊浸沒在溢水杯中，不要使石塊觸及杯底或杯壁。接水的小桶要干凈，不要有水。

③將所測得的實驗數(shù)據(jù)填在下表中，(課上出示寫好的小黑板)并寫出實驗結(jié)論。

石塊在空氣中重（    N）

    石塊浸沒在水中時彈簧秤的示數(shù)(    N)

    石塊受到水的浮力(    N)

    小桶和被石塊排開水的總重(    N)

    小桶重(    N)

    小桶中的水重(    N)結(jié)論：__________________________________________ ④學生分組實驗：教師巡回指導。

⑤總結(jié)：

由幾個實驗小組匯報實驗記錄和結(jié)果。

總結(jié)得出：浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重量相等。

說明：如果換用其他液體來做上述實驗，結(jié)論也是一樣。即使物體不是浸沒，而是一部分體積浸入液體中，它所受的浮力的大小也等于它排開的液體受到的重力。

3. 學生實驗本節(jié)課文中的實驗2

①明確實驗目的：研究浮在水上的木塊受到的浮力跟它排開的水的重量有什么關(guān)系？

②實驗步驟按課本圖12-7進行。

③將實驗數(shù)據(jù)填在下表中，并寫出結(jié)論。(出示課前寫好的小黑板)    木塊重(    N)

    木塊漂浮在水面受到的浮力(    N)

    小桶和木塊排開水的總重(    N)

    小桶重(    N)

    木塊排開的水重(    N) 結(jié)論：_____________________________________

④學生分組實驗、教師巡回指導。

⑤總結(jié)：

幾個實驗小組分別匯報實驗記錄和結(jié)果。

教師總結(jié)得出：漂浮在水上的木塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力。

說明：實驗表明，木塊漂浮在其他液體表面上時，它受到的浮力也等于木塊排開的液體受到的重力。

4.教師總結(jié)以上實驗結(jié)論，并指出這是由2000多年前希臘學者阿基米德發(fā)現(xiàn)的著名的阿基米德原理。

板書："二、阿基米德原理

1.浸入液體里的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力"

教師說明：

根據(jù)阿基米德原理可得出計算浮力大小的數(shù)學表達式，即：F浮 =G排液 =ρ液·g·V排。

介紹各物理量及單位：并板書："F浮 =G排液 =ρ液·g·V排"

指出：浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)。強調(diào)物體全浸(浸沒)在液體中時V排等于物體的體積；部分浸入液體時，V排小于物體的體積。

例1：如圖所示(教師板圖)，A、B兩個金屬塊的體積相等，哪個受到的浮力大？教師啟發(fā)學生回答：

由于F浮 =G排液 =ρ液·g·V排 , A、B浸入同一容器中的液體，ρ液相同，但VB排＞VA排，所以FB浮 ＞FA浮，B受到的浮力大。

例2：本節(jié)課文中的例題。

教師板演示范。

提醒學生注意：

    (1)認真審題、弄清已知條件和所求的物理量。

(2)確定使用的物理公式，理解公式中每個符號所代表的物理量。在相同的物理量符號右下角寫清角標，以示區(qū)分。

(3)解題過程要規(guī)范。

5.教師講述：阿基米德原理也適用于氣體。體積是1米3的氫氣球，在空氣中受到的浮力等于這個氣球排開的空氣受到的重力。

板書："2.阿基米德定律也適用于氣體。

浸在氣體里的物體受到的浮力等于它排開的氣體受到的重力。" 三、小結(jié)本節(jié)重點知識：阿基米德原理的內(nèi)容。計算浮力大小的公式。 四、布置作業(yè) ：本節(jié)課文后的練習1～5各題。 第二節(jié) 阿基米德原理(第2課時)(一)教學要求 1.知道浮力的大小只跟液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，與物體浸入液體中的深度，物體的形狀等因素無關(guān)。進一步理解阿基米德原理。

2.應用阿基米德原理，計算和解答有關(guān)浮力的簡單問題。(二)教具：    彈簧秤、玻璃水槽、水、細線、石塊、體積相同的銅塊、鋁塊、木塊、橡皮泥、燒杯。(三)教學過程 一、復習提問

1.學生筆答課本章后的"學到了什么"問題1和2。然后由一學生說出自己的答案。教師講評。

2. 270克的鋁塊體積多大？浸沒在水中受到的浮力多大？

    要求學生在筆記本上演算，一名學生板演。教師巡回指導，并對在黑板上的計算進行講評。二、進行新課

1.浮力的大小只跟液體的密度和排開的液體的體積有關(guān)，與物體浸入液體中的深度、物體的形狀等因素無關(guān)。

①浮力的大小與物體浸入液體中的深度無關(guān)。

提問：物體浸沒在液體中，在不同深度受到的浮力是否相等？

學生回答并說出分析結(jié)果和道理。

教師演示實驗：把鐵塊用較長一些的細線拴好，掛在彈簧秤上。先稱出鐵塊重(由學生讀值)。將鐵塊浸沒在水中，彈簧秤的示數(shù)減小，問：這是什么原因？由學生讀出彈簧秤的示數(shù)，計算出鐵塊受到的浮力。將鐵塊浸沒在水中的深度加大，靜止后，由學生讀出此時彈簧秤的示數(shù)，求出浮力的大小。比較兩次浮力的大小，得出：浮力的大小跟物體浸沒在水中的深度沒有關(guān)系。換用其他液體進行實驗，可得出同樣的結(jié)果。

教師從理論上分析：浸沒在液體中的物體受到的浮力等于物體排開的液體受到的重力。當物體浸沒在液體中時，無論物體位于液體中的哪一深度，由于液體的密度和它排開的液體的體積不變，所以它排開的液體受到的重力大小不改變。因此，這個物體無論處于液體中的哪一深度，它受到的浮力都是相等的。

②浮力的大小與物體的形狀無關(guān)。

提問：浸沒在同一種液體中的物體體積相同，它們受到的浮力大小是否相同？

演示實驗：取一塊橡皮泥，將它捏成立方體，用細線拴好，用彈簧秤稱出橡皮泥重。將它浸沒在水中，讀取此時彈簧秤的示數(shù)。求出它浸沒在水中受到的浮力。(以上讀值和計算由學生完成)將橡皮泥捏成球形，按上述實驗步驟，求出它浸沒在水中時，它受到的浮力。

總結(jié)：比較兩次實驗測得的浮力大小，得出：浮力的大小與物體的形狀無關(guān)。

提問：由學生用阿基米德原理解釋上述實驗結(jié)果。教師總結(jié)。

③浮力的大小與物體的密度無關(guān)。

提問：將體積相同的銅塊和鋁塊浸沒在水中，哪個受的浮力大？

演示：將體積相同的銅塊和鋁塊用細線拴好，用彈簧秤測出它們浸沒在水中受到的浮力。比較它們受到的浮力大小。

總結(jié)：比較兩次實驗結(jié)果得出：浮力的大小跟物體的密度無關(guān)。

提問：由學生用阿基米德定律解釋上述實驗結(jié)論。教師總結(jié)，并結(jié)合復習提問2的分析指出，有的同學認為"較輕的物體受的浮力一定大"的看法是錯誤的。

④浮力的大小與物體在液體中是否運動無關(guān)。

提問：體積相同的鐵塊和木塊放入水中后放手，鐵球下沉，木塊上浮，哪個受的浮力大？

學生討論，教師用阿基米德定律分析它們受到的浮力一樣大。總結(jié)出：浮力的大小與物體在液體中是否運動無關(guān)。

通過以上的實驗和分析，教師總結(jié)并板書："浮力的大小只跟液體的密度和物體排開的液體的體積有關(guān)，而跟物體浸入液體中的深度、物體的形狀與密度、物體在液體中是否運動等因素無關(guān)。"

2.例題：(出示小黑板)

①如圖所示，甲、乙兩球體積相同，浸在水中靜止不動。哪個球受到的浮力大？為什么？哪個球較重？為什么？ 學生討論，教師總結(jié)。

解：甲球受到的浮力較大。根據(jù)阿基米德原理。甲球浸沒在水中，乙球是部分浸沒在水中，故甲球排開水的體積大于乙球排開水的體積。因此，甲球排開的水重大于乙球所排開的水重。所以，甲球受到水的浮力較大。板書："F甲�。綟乙浮"

浸在水中的甲、乙兩球，甲球較重。分析并板書："甲球懸浮于水中，G甲=F甲浮

乙球漂浮于水面，G乙 =F乙浮

因為：F甲浮 ＞ F乙浮

所以：G甲 ＞ G乙"

小結(jié)：解答浮力問題要學會用阿基米德原理進行分析。對于漂浮和懸浮要弄清它們的區(qū)別，對浸在液體中的物體進行受力分析是解答浮力問題的重要方法。

例題：有一個空心鋁球，重4.5牛，體積是0.5分米3。如果把這個鋁球浸沒在水中，它受到的浮力是多大？放平后，它是上浮還是下沉？它靜止時受到的浮力是多大？

要求全體學生在自己的筆記本上演算，由一個學生到黑板上板演，教師針對演算過程中的問題進行講評。

要求學生答出：

由于鋁球全部浸沒在水中，所以V排 =V球 =0.5分米3 =0.5×10-3米3。

F浮 =G排液 =ρ液·g·V排=1.0×103千克／米3×10牛／千克×0.5×10-3米3 =5牛

因為：F浮 ＞ G球，所以鋁球上浮。

鋁球在水中上浮，一直到露出水面，當F浮 =G球 =4.5牛時，鋁球靜止在水面上。此時鋁球受到的浮力大小等于鋁球的重。

小結(jié)：解答此類問題，要明確鋁球是研究對象。判斷上浮還是下沉以及最后的狀態(tài)要對研究對象進行受力分析，應用公式計算求解。

3.總結(jié)計算浮力大小的四種方法：

應用彈簧秤進行測量：F浮 = G - F。G為物體在空氣中的重，F(xiàn)為物體浸入液體中時彈簧秤的示數(shù)。

根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，求規(guī)則固體受到的浮力。F浮 =F向上 - F向下。

根據(jù)阿基米德原理：F浮 =G排液 =ρ液·g·V排。此式可計算浸在液體中任意物體受到的浮力大小。

根據(jù)物體漂浮在液面或懸浮在液體中的條件F浮 =G物，應用二力平衡的知識求物體受到的浮力。三、布置作業(yè) ：本章課文后的習題6、7、9。  

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