标题 | 谈谈《浮力》的教学策略 |
范文 | 庞光娟![]() ![]() ![]() 摘要:人教版八年级下册第十章《浮力》是中学物理教学中的难点.它涉及到的知识面较广(如:液体压强、液体密度等),应用性较强,题型变化较多.再者由于学生对生活的一些物理现象不能正确理解,导致对浮力产生错误的认识.如:认为沉在水底的物体不受浮力,浸没在液体中的物体越往下沉受到的浮力越大.针对以上的问题,笔者从日常生活中的一些现象着手分析物体在液体中所处的状态;再结合实验对浮力的计算方法加以总结;最后通过练习对浮力加以巩固消化. 关键词:浮力的计算;阿基米德定律;二力平衡 为了让学生总结出浮力的知识要点,弄清分析浮力问题的思路和方法,突破难点,在教学中笔者对《浮力》这一节采用了以下的教学方法. 1认清物体在液体中所处的状态 物体在液体中所处的状态有漂浮、悬浮和沉底.如图1所示:物体C:漂浮;物体B:悬浮;物体A:沉底比较物体在液体中所处的状态方法有以下两种. 法一比较浮力和重力的关系: 当F浮>G 时,物体会上浮最终处于漂浮的状态.由二力平衡的条件可知,当物体漂浮时,F浮=G.(注:要让学生明确上浮和下沉只是一个过程,上浮最后的状态是漂浮;下沉最后的状态是沉底) 当F浮=G 时,物体可以悬浮在液体中的任一位置. 当F浮< G时,物体会下沉,最终会沉底. 法二结合生活情境,比较ρ物和ρ液的关系: 当ρ液>ρ物时,物体会处于漂浮状态.如:木块会浮在水面上,油会浮在水面上. 当ρ液=ρ物时,物体会悬浮.如:把鸡蛋放入装有水的烧杯中会沉底,当往烧杯中加盐时,鸡蛋会逐渐的上浮,最后会处于悬浮的状态. 当ρ液<ρ物时,物体会下沉.如:一小块铁块放入水中会沉底;小石块放入水中也会沉底,但一大块木块放入水中却还会漂浮. 小结: 物体所处的状态1比较F浮与G 1比较ρ液与ρ物漂浮1F浮>G 1ρ液>ρ物悬浮1F浮=G 1ρ液=ρ物沉底1F浮< G 1ρ液< ρ物强调:物体的状态与G物、ρ物有关,但浮力的大小与G物、ρ物无关. 讨论:浮力的大小与什么因素有关? 2影响浮力大小的因素 在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验教学中,同学们会猜想: a 浮力的大小与物体的密度(ρ物)有关; b 浮力的大小还跟液体的密度(ρ液)有关; c 浮力的大小跟浸没的深度(h)有关 ; d 浮力的大小与物体浸在液体中的体积(V浸)有关…… 实验证明ab的猜想,可以让同一个物体分别浸没在不同的液体中,比较物体所受浮力的大小,从而得出结论浮力的大小与物体的密度无关,而与液体的密度有关; 如何突破猜想c?可以通过实验、列表格、作图分析等方法,从而得出浮力的大小与猜想d的关系.下面是学生在教师的引导下为突破猜想c 和d所做实验. 如图所示是某同学在探究物体在水中受到的浮力的变化情况,将一挂在测力计上的高为10cm的圆柱体铁块缓慢浸入水中,在铁块接触容器底之前,分别记下铁块所处不同深度h和测力计相应的示数F,学生把实验数据记录如下表:次数1112131415161718h/cm1012141618110112114F/N16751625157515251475142514251425之后引导学生用描点法画出F拉与h及F浮与h的关系. 结论:浮力的大小与液体密度及浸在液体中的体积有关,与物体的密度及深度无关. 3区别V物、V浸和V排的关系 V物:指物体的体积. V浸:指物体浸在液体中的体积; V排:指物体浸在液体中排开液体的体积(如:把物体放入烧杯中,液面会上升); 注:V浸=V排 当物体完全浸没时:V浸=V排=V物; 当物体部分浸没时:V浸=V排< V物 4浮力的计算方法 平衡法:F浮=G(仅针对漂浮、悬浮) 称重法: F浮=G - F液体中 定义法:F浮= F下表面- F上表面 阿基米德原理:F浮=G排 = m排g=ρ液V排g 小結以上四种方法适用的条件:①当题目涉及到“漂浮、悬浮”字眼时,用平衡法解题; ②当题目涉及到弹簧测力计(一般是选择题和实验题较多),选用称重法; ③当题目(一般是填空题)涉及到物体在液体中上下表面受到液体对其的压力时,选用压力差法; ④当题目涉及到液体密度、物体体积、排水量、溢水杯等字眼时,优先考虑阿基米德原理. 5解题思路及步骤 有了以上对浮力各知识点及计算方法的认识,就仅须提醒学生慎重审题了,而且在审题时需注意: (1)判断物体在液体中所处的状态,如涉及到漂浮、悬浮则利用平衡法. (2)当题目提到密度、体积或处于浸没时,则想到阿基米德,且浸没时:V排=V物. 6典型例题分析 例1将质量是200g的物体缓缓浸没在原盛满水的杯子中后,溢出160g的水,放手后,则物体最终会() A.沉入水底B.漂浮在水面 C.悬浮在水中D.无法判断 分析:已知物体的质量及排水量,要判断物体的浮沉条件,可以通过比较重力和浮力的关系进行求解. G物=m物g=200×10-3kg×98N/kg=196N, F浮=G排=m排g=160×10-3kg×98N/kg=1568N; ∵G物>F浮, ∴物体将下沉故选A. 例2把重10N,体积为12×103cm3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力是() A.漂浮,F浮=12NB.悬浮,F浮=10N C.漂浮,F浮=10ND.沉在水底,F浮=12N 分析:方法1:设物体全部浸没水中时所受浮力:F浮=ρ水gV排=10×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m3=12N; 则当物体全部浸入时所受浮力F浮>10N,故物体会上浮,最后会漂浮在水面上.根据二力平衡的原理知:F浮力=G=10N 故答案为:C 例3一个不规则的实心物体,质量55g,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开05N的水.然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止.g=10N/kg求: (1)物体在纯水中所受的浮力;(2)物体的体积:(3)物体悬浮时盐水的密度. 分析:审题时须注意题目中提到“排开水05N”,则选择阿基米德原理解题F浮=G排=05N; 问题2求物体的体积.题目提到“物体沉入装有水的烧杯中底部”,即V排=V物;再根據问题1已知浮力,则由F排=ρ水gV排进行求解V排, 间接的求解V物. 问题3求液体的密度.题目提到“物体悬浮在盐水中”,则可以根据ρ盐水=ρ物求解;或利用阿基米德原理F排=ρ水gV排求解,只是需要注意物体在盐水中的浮力不等于在水中受到的浮力,此时F浮=m物g (1)F浮=G排=05N (2)G排=ρ水gV排 V排=G排1ρg=05N110×103kg/m3×10N/kg=5×10-5m3浸没时V物= V排=5×10-5m3 (3)因为物体悬浮, 所以ρ盐水=ρ物 =m物/V物=0055kg/(5×10-5m3)=11×103kg/m3 方法2:因为物体悬浮,则V排=V物=5×10-5m3; F浮=G物=m物g=055N 由F浮=ρ液gV排得:ρ液=F排/gV浮=11×103kg/m3 参考文献: [1]人民教育出版社,八年级物理教材,(2013年 第二版). [2]李翠莲认识浮力[J],中学生数理化(教与学),2008,(S1). [3]钟西友浮力认识的误区与矫正[J],中学物理教学参考,2008,(Z1). [4]刘奋生浅谈浮力的计算[J],数理化学习(初中版),2009,(02). [5]贺正炎“浮力”考什么?[J],数理化解题研究(初中版),2011,(03). |
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