浮力

第十二章 浮 力  第一節(jié) 浮力(1課時(shí)) (一)教學(xué)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(huì)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浸入液體中的物體受到的浮力。 (二)教具 演示實(shí)驗(yàn)器材：正方形木塊、乒乓球、玻璃水槽、水、鐵塊、小藥瓶、注射器、細(xì)砂。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、細(xì)線、燒杯、水和酒精。 (三)教學(xué)過(guò)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(dòng)，這些都是有關(guān)浮力的問題。從本節(jié)起學(xué)習(xí)新的一章"浮力"。

板書："第十二章 浮 力

一、浮 力" 二、進(jìn)行新課：

1．什么是浮力？

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

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

學(xué)生回答后教師小結(jié)：從水里浮上來(lái)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(guò)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(dòng)時(shí)，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?fàn)顟B(tài)�？梢�，從水里浮上來(lái)的物體和浮在水面上的物體都受到浮力。

(2)演示實(shí)驗(yàn)：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(gè)問題，同學(xué)們分組完成課本12-2的實(shí)驗(yàn)。(兩人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn))

要求：①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖桥袛嘟�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(xì)線拴牢。讀取石塊浸沒在水中時(shí)彈簧秤的讀數(shù)時(shí)，石塊不要觸及杯底或杯壁。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師巡回指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)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(dòng)，受幾個(gè)力的作用？方向如何？施力物體是什么？這幾個(gè)力的關(guān)系是怎樣的？說(shuō)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(xì)線。二力的關(guān)系是彼此平衡。此時(shí)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(shí)，浸沒在水中的靜止石塊受到幾個(gè)力的作用？各力的方向如何？施力物體是什么？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？?jī)纱螐椈沙拥淖x數(shù)之差說(shuō)明了什么？

小結(jié)：石塊此時(shí)受到三個(gè)力的作用，一個(gè)是豎直向下的重力，施力物體是地球；一個(gè)是豎直向上的拉力，施力物體是細(xì)線；另一個(gè)是豎直向上的浮力，施力物體是水。石塊靜止不動(dòng)說(shuō)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(shí)受到拉力的大小就是此時(shí)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(shí)的視重)。以上實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明浸入水中的石塊也受到浮力。

教師總結(jié)講解時(shí)，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(shí)，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(shí)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(yùn)動(dòng)？

復(fù)習(xí)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生答出：立方體木塊浸沒在水中，左右兩個(gè)側(cè)面和前后兩個(gè)側(cè)面相對(duì)應(yīng)的部位，距液面的深度相同，水對(duì)它們的壓強(qiáng)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(yùn)動(dòng)。以上講解可結(jié)合下圖進(jìn)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(qiáng)是否相等？哪個(gè)大？為什么？立方體上下表面受到的壓力如何計(jì)算？是否相等？哪個(gè)大？為什么？ 啟發(fā)學(xué)生回合，教師總結(jié)并結(jié)合畫圖講解，說(shuō)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(qiáng)不同。下表面受到水的壓強(qiáng)大于上表面受到水的壓強(qiáng)。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(duì)物體向上和向下的壓力差就是液體對(duì)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(xué)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(duì)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(xué)觀察物體在水中運(yùn)動(dòng)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(yán)的小瓶(可用裝青霉素的小藥瓶，用注射器仔細(xì)調(diào)整瓶?jī)?nèi)水量或調(diào)整裝入的細(xì)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(xué)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(gè)力的作用？大小關(guān)系如何？說(shuō)明力的方向。

教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)，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(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)：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(dòng)。教師指出，木塊漂在水面上時(shí)，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(gè)力的作用？它們的關(guān)系如何？

學(xué)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(shuō)明：

(1)物體上浮、下沉是運(yùn)動(dòng)過(guò)程，此時(shí)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(diǎn)都是浮力等于重力，在平衡力的作用下靜止不動(dòng)。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(gè)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(xí)1～5題。

2.思考題：本節(jié)后面的"想想議議"。返回頁(yè)首 第二節(jié) 阿基米德原理(2課時(shí)) (一)教學(xué)要求： 1.知道驗(yàn)證阿基米德原理實(shí)驗(yàn)的目的、方法和結(jié)論。

2.理解阿基米德原理的內(nèi)容。

3.會(huì)運(yùn)用阿基米德原理解答和計(jì)算有關(guān)浮力的簡(jiǎn)單問題。 (二)教具： 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)器材：溢水杯、燒杯、水、水桶、彈簧秤、細(xì)線、石塊。 (三)教學(xué)過(guò)程 (第1課時(shí)) 一、復(fù)習(xí)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(cè)出浸沒在水中的鐵塊所受浮力的大小。要求學(xué)生說(shuō)出方法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，說(shuō)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(jìn)行新課

1.引言：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了浮力產(chǎn)生的原因。下面來(lái)研究物體受到的浮力大小跟哪些因素有關(guān)系。我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這一問題。

2.阿基米德原理

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1。

①簡(jiǎn)介溢水杯的使用：將水倒入溢水杯中，水面到達(dá)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(shí)驗(yàn)1的說(shuō)明，參照?qǐng)D12-6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用溢水杯替代"作溢水杯用的燒杯"。教師簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)步驟。說(shuō)明注意事項(xiàng)：用細(xì)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(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填在下表中，(課上出示寫好的小黑板)并寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

石塊在空氣中重（    N）

    石塊浸沒在水中時(shí)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(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：教師巡回指導(dǎo)。

⑤總結(jié)：

由幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)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(shuō)明：如果換用其他液體來(lái)做上述實(shí)驗(yàn)，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(xué)生實(shí)驗(yàn)本節(jié)課文中的實(shí)驗(yàn)2

①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯扛≡谒�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(shí)驗(yàn)步驟按課本圖12-7進(jìn)行。

③將實(shí)驗(yàn)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(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、教師巡回指導(dǎo)。

⑤總結(jié)：

幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別匯報(bào)實(shí)驗(yàn)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(shuō)明：實(shí)驗(yàn)表明，木塊漂浮在其他液體表面上時(shí)，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(shí)驗(yàn)結(jié)論，并指出這是由2000多年前希臘學(xué)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(shuō)明：

根據(jù)阿基米德原理可得出計(jì)算浮力大小的數(shù)學(xué)表達(dá)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(qiáng)調(diào)物體全浸(浸沒)在液體中時(shí)V排等于物體的體積；部分浸入液體時(shí)，V排小于物體的體積。

例1：如圖所示(教師板圖)，A、B兩個(gè)金屬塊的體積相等，哪個(gè)受到的浮力大？教師啟發(fā)學(xué)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(xué)生注意：

    (1)認(rèn)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(gè)符號(hào)所代表的物理量。在相同的物理量符號(hào)右下角寫清角標(biāo)，以示區(qū)分。

(3)解題過(guò)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(gè)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(diǎn)知識(shí)：阿基米德原理的內(nèi)容。計(jì)算浮力大小的公式。 四、布置作業(yè) ：本節(jié)課文后的練習(xí)1～5各題。 第二節(jié) 阿基米德原理(第2課時(shí))(一)教學(xué)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?zé)o關(guān)。進(jìn)一步理解阿基米德原理。

2.應(yīng)用阿基米德原理，計(jì)算和解答有關(guān)浮力的簡(jiǎn)單問題。(二)教具：    彈簧秤、玻璃水槽、水、細(xì)線、石塊、體積相同的銅塊、鋁塊、木塊、橡皮泥、燒杯。(三)教學(xué)過(guò)程 一、復(fù)習(xí)提問

1.學(xué)生筆答課本章后的"學(xué)到了什么"問題1和2。然后由一學(xué)生說(shuō)出自己的答案。教師講評(píng)。

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(xué)生在筆記本上演算，一名學(xué)生板演。教師巡回指導(dǎo)，并對(duì)在黑板上的計(jì)算進(jìn)行講評(píng)。二、進(jìn)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?zé)o關(guān)。

①浮力的大小與物體浸入液體中的深度無(wú)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(xué)生回答并說(shuō)出分析結(jié)果和道理。

教師演示實(shí)驗(yàn)：把鐵塊用較長(zhǎng)一些的細(xì)線拴好，掛在彈簧秤上。先稱出鐵塊重(由學(xué)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(xué)生讀出彈簧秤的示數(shù)，計(jì)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(xué)生讀出此時(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(dāng)物體浸沒在液體中時(shí)，無(wú)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(gè)物體無(wú)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(wú)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(shí)驗(yàn)：取一塊橡皮泥，將它捏成立方體，用細(xì)線拴好，用彈簧秤稱出橡皮泥重。將它浸沒在水中，讀取此時(shí)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(jì)算由學(xué)生完成)將橡皮泥捏成球形，按上述實(shí)驗(yàn)步驟，求出它浸沒在水中時(shí)，它受到的浮力。

總結(jié)：比較兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的浮力大小，得出：浮力的大小與物體的形狀無(wú)關(guān)。

提問：由學(xué)生用阿基米德原理解釋上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師總結(jié)。

③浮力的大小與物體的密度無(wú)關(guān)。

提問：將體積相同的銅塊和鋁塊浸沒在水中，哪個(gè)受的浮力大？

演示：將體積相同的銅塊和鋁塊用細(xì)線拴好，用彈簧秤測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：浮力的大小跟物體的密度無(wú)關(guān)。

提問：由學(xué)生用阿基米德定律解釋上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師總結(jié)，并結(jié)合復(fù)習(xí)提問2的分析指出，有的同學(xué)認(rèn)為"較輕的物體受的浮力一定大"的看法是錯(cuò)誤的。

④浮力的大小與物體在液體中是否運(yùn)動(dòng)無(wú)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(gè)受的浮力大？

學(xué)生討論，教師用阿基米德定律分析它們受到的浮力一樣大�？偨Y(jié)出：浮力的大小與物體在液體中是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)等因素?zé)o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(dòng)。哪個(gè)球受到的浮力大？為什么？哪個(gè)球較重？為什么？ 學(xué)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?yàn)椋篎甲浮 ＞ F乙浮

所以：G甲 ＞ G乙"

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

例題：有一個(gè)空心鋁球，重4.5牛，體積是0.5分米3。如果把這個(gè)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(shí)受到的浮力是多大？

要求全體學(xué)生在自己的筆記本上演算，由一個(gè)學(xué)生到黑板上板演，教師針對(duì)演算過(guò)程中的問題進(jìn)行講評(píng)。

要求學(xué)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?yàn)椋篎浮 ＞ G球，所以鋁球上浮。

鋁球在水中上浮，一直到露出水面，當(dāng)F浮 =G球 =4.5牛時(shí)，鋁球靜止在水面上。此時(shí)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(duì)象。判斷上浮還是下沉以及最后的狀態(tài)要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，應(yīng)用公式計(jì)算求解。

3.總結(jié)計(jì)算浮力大小的四種方法：

應(yīng)用彈簧秤進(jìn)行測(cè)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(shí)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(jì)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(yīng)用二力平衡的知識(shí)求物體受到的浮力。三、布置作業(yè) ：本章課文后的習(xí)題6、7、9。  

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