1.阿基米德原理是一个实验定律,做好教材图12-6的实验,是学生理解阿基米德原理的关键。教学中应采取“边实验、边观察、边分析”的方法。要注意培养学生的猜想能力。在做教材图12-6的实验中,做完前两个步骤,即用弹簧测力计称出石块在空气中重力的大小,再将石块浸入溢水杯中后,可提问学生:观察到了什么?要求学生回答:弹簧测力计示数变小,说明石块受到了浮力;同时水从溢水杯中溢出,流入小桶中。然后让学生根据观察到的现象,猜想一下,浮力大小可能跟什么有关系?有的学生可能会想到浮力大小跟排开的水有关。这时再用实验称出小桶中的水重,得出浮力的大小等于物体排开的水重的结论。然后再做图12-7浮在水上的木块受到的浮力跟它排开的水重有什么关系的实验。通过这两个实验总结出阿基米德原理。并指出该原理也适用于气体。?
2.为了加深理解阿基米德原理,可在得出阿基米德原理后,进一步讨论决定浮力大小的因素,纠正学生在浮力问题上经常出现的一些错误认识。?
学生对影响浮力大小的因素可能产生的模糊认识主要有以下一些:?
(1)在研究决定浮力大小的因素时,学生首先想到的常常是物体本身的因素,如:物体的密度,物体的形状、体积等。
? (2)在观察物体浸入液体中体积不同,受到的浮力也不同后,最易得出浮力大小与浸入液体的深度有关的错误结论。?
对于这些错误认识,主要靠实验来纠正,学生才能印象深刻。下面介绍几个简单的演示实验:
?(1)浮力与物体的密度无关。用弹簧测力计分别测量体积相同的铁、铝圆柱体浸没在同一液体中受到的浮力,结果浮力相等。说明浮力的大小与物体的密度无关。
? (2)浮力与物体的形状无关。做一个2.4cm*2.4cm*2.4cm的立方体与一个1.2cm*2.4cm*4.8cm的长方体(密度大于水),用弹簧测力计分别测出它们全部浸入水中时受的浮力,可以看到浮力相等。这两个物体浸入水中的体积相等,形状不同,说明浮力与物体的形状无关。? (3)浮力与物体全部浸入液体后的深度无关。在弹簧测力计下挂一个圆柱体,使圆柱体浸没在液体中不同的深度,弹簧测力计的示数不变,即浮力不变。说明浮力与物体浸在液体中的深度无关。
许多学生有过在河里、海里或游泳池里从浅水区走向深水区的经验,他们亲身体验过水越深,越不易站稳,受到的浮力越大。因此,即使他们亲自做过上述全部浸没液体中的圆柱体所受浮力与深度无关的实验,而他们原来从亲身体验得来的“越深,浮力越大”仍难改变。可以让有这种经验的学生描述他由浅水区向深水区走时对浮力的感受,而后发动学生讨论他为什么会有这种感受,使学生明确他在向深水区走的过程中排开的水的体积在逐渐增大,因而受到的浮力逐渐增大。而全部浸没液体中的物体在不同深度排开的液体体积相等。经过这种讨论,学生的认识会更深刻些。
? 3.关于浮力的计算。课本中虽然给出了浮力计算的公式,但是目的主要让学生能领会简明的数学公式可以准确地代替冗长的文字表述,即数学语言的重要,也便于学生借以记忆物理规律。要特别注意防止学生不理解公式表达什么规律(即不理解公式的物理意义)、不清楚公式中各字母代表什么物理量的情况下,死记乱套公式,并养成坏的习惯。为此,教学中解的第一道例题和布置给学生的前两三道练习题,最好是运用已有知识进行思考,一步步地来计算,培养学生物理思考能力和灵活运用知识的能力,并加深对知识的理解。
课本已有一道例题,教学中最好先补充一道稍容易些,并且不是套公式而是一步一步计算的题。
例题:体积是100cm3的铁块,浸没在酒精里,它受的浮力是多少牛?(取g=10N/kg)?
已知:V排=100cm3?,ρ酒精=0.8g/cm3?。?
求:F浮=??
解:F浮=G排,
铁块排开的酒精体积为100cm3?,
排开的酒精质量m=0.8g/cm3*100cm3=0.08kg?,
排开的酒精重G排=0.08kg*10N/kg=0.8N?,
所以铁块受到的浮力为0.8N?。
浮力:1、浮力产生的原因:物体受到液体或气体对其向上与向下的压力差产生的2、阿基米德原理 ① 内容:浸在液体或气体中的物体要受到液体或气体对它竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体或气体的重 ② 公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排 理解:(1)浮力的大小只与物体所排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体所在的深度无关。
(2)如果物体只有一部分浸在液体中,它所受的浮力的大小也等于被物体排开的液体的重量。(3)阿基米德定律不仅适用于液体,也适用于气体。
物体在气体中所受到的浮力大小,等于被物体排开的气体的重量。 3、物体的浮沉条件:上浮:F浮>G; 悬浮:F浮=G; 下沉:F浮<G,理解:研究物体的浮沉时,物体应浸没于液体中(V排=V物),然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系。
如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式,①ρ物ρ液,下沉4、物体浮沉条件的应用:潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的;热气球是通过改变自身的体积来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件,5、有关浮力问题的解题思路:浮力问题是力学的重点和难点。解决浮力问题时,要按照下列步骤进行:(1)确定研究对象。
一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。(2)分析物体受到的外力。
主要是重力G(mg或ρ物gV物)、浮力F浮(ρ液gV排)、拉力、支持力、压力等。(3)判定物体的运动状态。
明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。
如体积间的关系,质量密度之间的关系等。(5)将上述方程联立求解。
通常情况下,浮力问题用方程组解较为简便。6)对所得结果进行分析讨论。
引:用阿基米德定律测密度:(1)测固体密度:称出物体在空气中的重量,而后把物体完全浸在水中,称出物体在水中的重量,两次重量之差便是物体在水中所受浮力,根据阿基米德定律便可算出物体的密度。(2)测液体密度,称出某一物体在空气中的重量、在水中的重量及被测液体中的重量。
根据物体在水中重量与在空气中重量之差用阿基米德定律可算出物体的体积即排开被测液体的体积,根据物体在空气中的重量与在被测液体中的重量之差可以知道物体所排开的被测液体的重量,于是便可算出液体的密度。
浮力
(1)浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它向上和向下的压力差。
(2)浮力方向:竖直向上。
(3)浮力的大小可由以下方法求(测)得:
示重法(两次测量法):F浮=G物—F示;
阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排;
二力平衡法(悬浮、漂浮时):F浮=G排;浮力产生的原因:F浮= F向上—F向下;
受力分析法:物体在三个力或多个力作用下处于静止状态(或匀速直线运动状态)时,可利用竖直向上的力之和=竖直向下的力之和列方程求解。
(4)阿基米德原理
①内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力,这就是阿基米德原理。它同样适用于气体。
②表达式:F浮=G排=ρ液gV排。
(5)物体的浮沉条件:
浮力与物重及整个物体密度的关系(浸没时)是:当F浮< G物时,下沉,这时ρ物<;ρ液;当F浮> G物时,上浮,这时ρ物>;ρ液;当F浮=G物时,悬浮,这时ρ物=ρ液,V排=V物。
漂浮在液面上的物体,F浮=G物,ρ物<;ρ液,V排<V物。
(6)浮力的应用
①轮船:是利用密度大于水的钢铁做成空心,使之能浮在水面上的道理做成的,轮船的大小通常用排水量表示。轮船的排水量是指满载时排开水的质量。
②潜水艇:是靠充水或排水的方式改变自身重来实现浮沉的。
③气球与飞艇:内充的是密度小于空气的气体。
④密度计:密度计是测定液体密度的仪器.密度计在较大密度的液体里比在较小密度的液体里浸得浅一些,所以密度计的刻度是上小下大。
1引言 《物理课程标准》中提出的基本理念之一是:“注重科学探究,提倡学习方式的多样化”既是学生的学习目标,又是重要的教学方式的科学探究,在今天的中学物理教学中,已占有重要的地位、受到了大家的关注和倡导。
科学探究的教与学,是通过具体教学内容的操作来实现的。本文讨论的“探究浮力大小的决定因素”是初中物理中的重要内容,它是建立、认识阿基米德定律和分析物体沉浮条件的基础,也是解决有关浮力应用问题的基础知识,对人们的日常生活、生产技术和科学研究具有广泛的现实意义。
虽然浮力问题是学生较熟悉和感兴趣的问题,与现实生活联系密切,但学生从日常生活中也产生了一些片面和错误的前概念,如:“物体受到的浮力大小与其轻重(质量大小)有关”、“物体受到的浮力大小与其在液体中的深度有关”、“物体受到的浮力大小与它的密度有关”、“飘浮的物体受到的浮力大,下沉的物体受到的浮力小”等。通过本探究活动,就是要让学生体验探究过程,在原来的生活经验基础上发展认知和思维能力,使学生排除生活错觉,正确理解浮力;同时培养学生的观察能力、设计实验、操作实验的能力、运用科学研究方法(控制变量法)等探究能力。
2教学设计 2.1重点与难点分析 教学重点: (1)影响浮力大小的因素; (2)阿基米德定律的内容。 教学难点: (1)纠正“物体受到的浮力大小与其轻重(质量大小)有关”、“飘浮的物体受到的浮力大,下沉的物体受到的浮力小”等错误的前概念; (2)阿基米德定律的内容; (3)区分“物体的体积”和“排开液体的体积”。
2.2教学方法建议以2—4人合作学习小组为基本组织形式,开展系列实验探究活动,边实验边探究,边分析边讨论。以学生自主探究为主、教师引导为辅,课内探究和课外探究相结合的方式进行教学。
2.3教学过程设计该探究实验活动,可利用的材料和资源丰富,除了在“进行分析与论证”环节上,教师要适当收敛学生的思维外,在其余的“创设情境与产生问题”、“猜想与假设”、“制定计划与设计实验”、“进行实验并收集证据”、“反思与评估”和“交流与合作”要素上均可设计为开放程度较大的环节。下面我们逐一作剖析: (1)创设探究情境与产生问题,首先教师可参照人教版《义务教育课程标准实验教科书物理(九年级)》P82组织实验活动,使学生明确:测定浸入液体中的物体受到的浮力大小,可通过用弹簧秤测量空气中和浸在液体中物体重力的两次示数之差求得。
然后,教师可以从学生的生活经验出发或利用多媒体课件、网上教学资源创设情境,产生问题: 方式一(从学生的生活经验出发设疑):人在游泳时会受到浮力的作用,回忆一下你在水中的体验。在淡水中和大海中游泳感觉上有什么不同?你能准确知道浮力有多大吗?你能否结合生活经验(如浴缸里洗澡)说说浮力大小跟哪些因素有关? 方式二(利用多媒体课件、网上教学资源创设情境):A.播放画面:蔚蓝的天空下,湛蓝的海水中,一艘满载货物雄伟的万吨巨轮正在大海中航行。
(刺激学生的感官,引起兴奋)B.设疑:这艘轮船受到海水对它的浮力有多大呢?显然,这个问题已经无法用前面学过的用弹簧秤测量浮力的方法来解决,弹簧秤对这个庞然大物已经无能为力。为了解决轮船在海中航行时所受浮力大小的问题,我们首先要弄清浮力大小跟哪些因素有关?(问题的提出在学生心中引起了困惑,激起了求知的“浪花”)另外,还可运用网络资源提供的阅读材料“浮力小故事”——“死海”、真假皇冠、曹冲称象、泰坦尼克沉没之谜和阿基米德的介绍等,通过这些有情趣的小故事和生动的动画,帮助并引导学生展开丰富的联想,创设学习情境。
教师还可以向学生介绍相关教育网站(如中国基础教育网、飞扬物理网、基础教育资源网等),让学生利用课外时间上网查询资料,开拓视野。 方式三(通过小实验现象提出问题):参照人民教育出版社《义务教育课程标准实验教科书物理(九年级)》,通过观察或动手做实验卡片中的“造‘船’比赛”、“观察按入水中的空饮料罐,体会饮料罐所受浮力及其变化和水面高度的变化”等小实验,引出探究的问题。
(2)猜想与假设在上述产生问题的过程中,已营造出了热烈的课堂学习气氛,学生们自然会根据以往学过的知识、生活经验、所见所闻进行大胆猜测,议论。学生可能会提出:“浮力大小可能和物质密度大小有关”、“浮力大小可能和物体体积大小有关”、“浮力大小可能和浸入液体深度有关”、“浮力大小可能和液体密度大小有关”、“浮力大小可能和物体的形状有关”等等。
各小组通过讨论、整理小组成员的意见,教师再把各组学生的各种猜测和假设逐一归纳。除了那些有明显错误和胡乱猜测的结论予以剔除外,对其它的猜测暂不作评判,留待学生在下一步探究活动中自己去“去伪存真”,那时教师再水到渠成地作总结。
(3)制定计划与设计实验进入本环节之前,有两个问题需要教师加以引导:一是对学生上面猜想中易混淆的因素作辨析,如物体密度与液体密度、物体体积与浸入体积、浸入深度与浸入体积等;二是如果有学。
教学目标: 1、引导幼儿发现由于地球引力的作用,各种物体在空中会自由下落。
2、通过各种操作活动,使幼儿初步感知不同物体下落速度不同是与物体重力和空气浮力有关。 3、尝试改变物体下落的速度,发挥幼儿的创造性,培养幼儿动手试验和观察的能力。
教学准备: 操作材料: 各种糖纸、羽毛、报纸、雪花片、球、小沙包、手绢、纸杯辅助材料: 剪刀、透明胶、夹子、双面胶、泥工、彩带。 教学过程: 1、引导幼儿感知物体自由下落的现象。
(1)师:“今天老师准备了许多东西,请你们来玩一玩,把这些玩具往上扔,看看你会发现什么。” (2)幼儿自由操作,教师个别指导。
(3)你刚才扔的是什么东西?你扔这些东西的时候有什么感觉?它落下来的速度是什么样的? 2、再一次抛接物体,发现物体下落速度有快有慢。 (1)启发幼儿任意选两样玩具同时抛接,发现物体下落速度不同。
(2)引导幼儿两两相伴,同时抛接物体,发现物体下落速度有快有慢。 3、启发幼儿探索改变物体下落速度的方法。
(1)师出示两张相同的纸,启发幼儿能让我们以不同的速度落下来。 (2)幼儿尝试探索:如将纸折成飞机就扔得高些,落下来也快些。
夹子夹住羽毛使羽毛落得快。 4、为什么物体都会往下落? 师:“扔上去的物体为什么会落下来呢?”(是由于地球的引力。)
5、小结:今天我们做了一个有趣的实验,知道物体由于地球的引力扔上去以后都会下落。轻而大的物体扔不高,落下来也慢;重而小的物体扔的高,落下来也快,通过改变,也会改变它的速度。
6、组织幼儿观看人在太空中的录象。 7、活动总结。
浮力:1、浮力产生的原因:物体受到液体或气体对其向上与向下的压力差产生的2、阿基米德原理 ① 内容:浸在液体或气体中的物体要受到液体或气体对它竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体或气体的重 ② 公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排 理解:(1)浮力的大小只与物体所排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体所在的深度无关。
(2)如果物体只有一部分浸在液体中,它所受的浮力的大小也等于被物体排开的液体的重量。(3)阿基米德定律不仅适用于液体,也适用于气体。
物体在气体中所受到的浮力大小,等于被物体排开的气体的重量。 3、物体的浮沉条件:上浮:F浮>G; 悬浮:F浮=G; 下沉:F浮<G,理解:研究物体的浮沉时,物体应浸没于液体中(V排=V物),然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系。
如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式,①ρ物ρ液,下沉4、物体浮沉条件的应用:潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的;热气球是通过改变自身的体积来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件,5、有关浮力问题的解题思路:浮力问题是力学的重点和难点。解决浮力问题时,要按照下列步骤进行:(1)确定研究对象。
一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。(2)分析物体受到的外力。
主要是重力G(mg或ρ物gV物)、浮力F浮(ρ液gV排)、拉力、支持力、压力等。(3)判定物体的运动状态。
明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。
如体积间的关系,质量密度之间的关系等。(5)将上述方程联立求解。
通常情况下,浮力问题用方程组解较为简便。6)对所得结果进行分析讨论。
引:用阿基米德定律测密度:(1)测固体密度:称出物体在空气中的重量,而后把物体完全浸在水中,称出物体在水中的重量,两次重量之差便是物体在水中所受浮力,根据阿基米德定律便可算出物体的密度。(2)测液体密度,称出某一物体在空气中的重量、在水中的重量及被测液体中的重量。
根据物体在水中重量与在空气中重量之差用阿基米德定律可算出物体的体积即排开被测液体的体积,根据物体在空气中的重量与在被测液体中的重量之差可以知道物体所排开的被测液体的重量,于是便可算出液体的密度。
浮力和压强的所有公式F浮=P液gv排 F浮=G-F拉 F浮=F上-F下 平衡法:F浮=G物 漂浮时:P物/P液=V侵入体积/总体积 压强:P=pgh P=F/S怎样做好物理浮力题无论是初学“浮力”,还是中考复习,都感到这部分内容越学问题越多,题目越做越难。
经常在中考临近时还有很多好同学从各种渠道拿一些“浮力”习题来请我解答。对于该现象,我从两个角度来说明。
首先,浮力问题是在力、密度、压强学习之后才引入的。大家都知道,这三个内容本身就在中考知识点中具有举足轻重的位置,因此,学浮力有一定的难度就不足怪了。
另一方面,由于学生并不知道中考的要求,所以感到难学就拼命解题。尤其是一些教师也认为题目越难越有成效,中考把握越大,不惜把一些超纲题、竞赛题也大量地给学生演练,弄得师生都不堪重负,这种高成本(指付出的不必要的精力和时间)的学习方法是不可取的。
我认为从以下几个方面去学好“浮力”是否更好些呢? 一、学好浮力的关键是把力、二力平衡、密度和压强的知识理解透彻 因为浮力实际上是上述知识的一个应用。或者说是在掌握上述知识的基础上,来分析解决一些简单的生活和生产中的问题。
其难度大、题型多就成为必然。 例:如图,同一物体分别浸在不同的两液体中,受到浮力分别为F1和F2;物体底面受到两液体的压力分别为F1'和F2',压强分别为P1和P2,液体密度为ρ1和ρ2,则:F1F2,F1'F2',P1P2,ρ1ρ2(皆填)这里若立即用浮力的几个关系式去计算,实际上是不必要的,也十分困难。
但若冷静地看到,物体在A、B容器中,都处于二力平衡状态(漂浮和悬浮的特例),则立即可知F1=G物,F2=G2物,因此F1=F2;其次,联想到浮力是液体向上托住物体的力,该力本质上就是浮力,即F1和F1',F2和F2'是同一个力,当然有F1'= F 2'。根据压强关系P=FS,因为同物体底面积相同,压力相同,因此P1=P2。
最后,可根据F1=F2有ρ1gV1=ρ2 g V 2牞因为V1ρ2。 二、注意浮力问题中二力不平衡和三力平衡的问题 一般来说,初中物理三力平衡的问题较少,目前正式出现在教材考纲上的为弹簧秤问题,对于这类题,一定要学会简单的受力分析,但不可任意去拓展。
例:2003 年上海中考卷有一浮力题为:体积为1*10 -3米3的物体浸没在水中,物体受到浮力为 牛,若物体受到的浮力重力的合力为20牛,则物体的重力为牛。对于第一空,很容易用阿基米德原理F浮=ρ液gV排,代入数据计算出浮力为9.8牛,但第二空,重力G与浮力方向正好相反,只有G>F浮,才有 G - F 浮=20 牛,因此 G= F 浮+20 牛=29.8 牛三、浮力变化题首先注意因密度或排开液体体积的变化导致浮力变化。
例如:某潜水艇从东海潜入长江,浮力是否变化?有的同学认为潜水艇处于悬浮态,故浮力不变,这显然是错误的,应该注意到V排不变,液体密度变小,故浮力变小。 其次注意把物体放入盛有或盛满某液体的容器中,受到浮力问题是要十分当心的。
因为盛有必须考虑盛满和未满两种情况。 例:某物重10牛,轻轻放入盛有水的容器中,溢出2牛的水,求物体所受浮力的大小? 本题若轻易地认为F浮=G排水,就会立即得到F浮=2牛,但这仅仅是在盛满水的情况下的答案。
若仔细分析“盛有”,要考虑到未满时,应在放物体后水位上升,先满再溢出,则浮力应大于2牛,而物体若最后漂浮或悬浮所受浮力最大,F浮= G=10 牛,故答案为10牛≥F浮≥2牛。四、实际生活生产中的问题和综合题浮体问题例如:某船体截面可视为5000 米2的矩形,在长江中装货后船体下沉了6米,问装货为多少吨?该题应考虑货在船中却浮在水上,因此G货=F浮=G排水,所以G排水=G货,即M货G=M水G,M货=ρ水V排=ρ水hs=1000 千克/米3,且空气、氦气、氢气的密度分别为:1.29 千克/米3,0.18 千克/米3,0.09 千克/米3,求该球分别充入空气、氦气、氢气后,所受浮力为多大? 该题只需计算出在空气中受到的浮力即可,因充三种气体浮力都一样。
答案是:F浮=ρ液gV排=1.29 千克/米3*9.8 牛/千克*10 米3=126.42 牛总之,不要盲目做题,特别不要做大量难题,因为浮力并非中考中要求较高的知识点。搞清楚浮力的产生原因是由于浸在液体中的物体上下表面受的压强不同造成的。
也就是说直接原因是液体压强跟深度有关。 希望对你有帮助!!。
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