课 题 第3节 水的浮力

教

学

目

标

1、确认水及其它液体对浸入其内的物体会产生浮力的作用，确认空气也有浮力。

2、能通过实验的方法，探究浮力大小跟哪些因素有关，并概括出阿基米德原理。

3、能用测力计测量浮力，能用阿基米德原理计算浮力。

4、能用力和运动的关系推导出物体在液体中浮沉的条件，并会用物体的浮沉条件解释有关现象和解决简单的实际问题。 　重

点

难

点

分

析 重点：阿基米德原理、物体浮沉条件

难点：阿基米德原理的理解和运用，物体浮沉条件解决问题的方法

课程资源的准备与开发 教师演示实验、学生随堂实验和课件下载使用 教 、学 预 设 一、浮力的存在和测量

【引入】从成语"水能载舟，亦能覆舟"和"死海不死"的故事说起

【实验】矿泉水压入水中，手有什么感觉？--手受到被瓶顶的、向上浮的感觉

将瓶释放后，瓶将--向上浮出水面

结论：在水中会向上浮的物体受到向上的浮力。

【问题】在水中会下沉的物体是否也受到水的浮力呢？

【实验】1、将物体挂在弹簧秤下，记下弹簧秤的读数： 牛

用手托一下悬挂在空气中的物体，使弹簧秤的读数变小。

问：弹簧秤的读数为什么会变小？--因为物块受到手对它向上的托力。

2、将物块浸没在水下

问：你发现了什么？--弹簧秤的读数变小了

问：弹簧秤的读数变小说明了什么？--说明水对物块有一个向上托的力。

【实验结论】在水中会下沉的物体也受到向上的浮力。实际上，所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。

【设问】你能从刚才的实验中，得到测量浮力的一种方法吗？

将一个物体悬挂在弹簧秤下，当问物体在空气中时，读出弹簧秤的读数F＝G；将物体浸入水中，读出弹簧秤的读数F',则浮力的大小为F浮＝F-F'。

【问题】所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。那么，浸在气体中的物体是否也受到气体的浮力呢？――应该有。能用事实来说明气体对物体浮力也有浮力呢？

【实验】气体浮力存在的实验

实验现象：气球鼓起来，杠杆的平衡被破坏，杠杆右端下降

实验结论：气体也会产生浮力

气体浮力存在的实例：热气球上升、氢气球上升

二、阿基米德原理

【提出问题】既然气体和液体都会对浸入其内的物体产生向上的浮力，但浮力的大小究竟和哪些因素有关呢？

当人躺在浴缸的水中时，人会有什么感觉？水发生了什么变化？（人会有一种变轻了的感觉。浴缸的水面会上升。）

人为什么会变轻？水面为什么会上升？（人变轻是因为人受到水的浮力。水面上升是因为人浸入水中后，排开了一部分水。）

当你从沙滩一步步走向海水的时候，你的感觉又如何呢？

【建立假设】浮力可能与物体所排开水的多少有关，排开的水越多，受到的浮力越大。

【实验设计】P22图1－43，将物体逐渐浸入水中时，物块排开水的体积逐渐增多，弹簧秤的读数逐渐变小，浮力逐渐增大。

结论：物体受到的浮力跟物体排开水的多少有关，排开的水越多，浮力越大。

那么，如何定量的证实这个结论呢？

要测量浮力的大小，还要测量物体排开水的多少（体积）。如何测？

利用图1－44的实验器材，讨论：如何利用这些器材进行实验？怎么样安排实验的步骤？应当设计怎样的实验数据记录表？（然后交流讨论，给出实验步骤。）

【实验步骤，收集证据】

（1）在溢杯（没有溢杯时，用大的烧杯）中盛满水，将小烧杯放在溢杯的出水口下；

（2）将物块悬挂在测力计上，用测力计测出物块的重G；

（3）将物块浸没在溢杯的水中，读出测力计的读数F；

（4）将溢杯溢出的水注入量筒内，测出它的体积V排水;

（5）将上述数据填入下面的实验数据登记表内。

物块的重

G 物块浸入水中后弹簧秤的读数F 物块排开水的体积V排水 物块受到水的浮力

F浮＝G-F 物块排开的水受到的重力

G排水＝ρgV排水

【得出结论】F浮＝G排水 【推广】F浮＝G排液

阿基米德定理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，

即 F浮= G排水＝ρgV排水

同样，阿基米德定理可以推广到气体上面。（学生描述）

三、阿基米德原理的理解和运用

1、对阿基米德定理这个公式的理解应注意：

（1）公式中是液体的密度，而不是浸入液体的物体的密度。

（2）公式中是浸入液体时，排开液体的体积。物体完全浸入，；物体部分浸入，。

（3）浮力只跟物体排开的液体受到的重力有关，而与其他因素无直接关系。

　　　与物体浸入液体的深度无关：把物体压入水中，感觉浮力变大，这时候是从水面压入水下，当完全浸入后，就不会感觉到更吃力了――用物块挂在测力计下的实验来说明；

与物体的形状无关――用橡皮泥变形挂在测力计下的实验来补充说明。

2、用阿基米德原理进行计算。（注意计算过程中单位要统一）

(1)．关于浸在液体里的物体所受的浮力，下列说法中不正确的是 [ ]

　　　A．浮力的方向竖直向上； B．浮力的施力物一定是水；

　　　C．浮力的大小与排开液体的质量成正比；

　　　D．实心的铁球也能浮在液面上

(2)．用手将一个木球放入水中某一深度后，松开手，木球上浮，在木球未露出水面的时候，下列说法中正确的是....................................　[ ]

　　　A．木球所受的重力、浮力都不变；

　　　B．木球所受的重力不变，浮力变大；

　　　C．木球所受的重力、浮力都变小；

　　　D．木球所受的重力不变、浮力逐渐变小

(3)．三个体积相同的立方体a、b、c分别浮在同种液体的液面上，如图所示，若它们所受的浮力分别为Fa、Fb、Fc，则这三个力由小到大的顺序是______＜______＜______；物体的质量是ma、mb、mc；则这三个质量由小到大的顺序是______＜______＜______

四、物体沉浮条件。

【实验】观察得出，一只上浮出水面，一只下沉到水底，一只悬浮在水中

问：既然浸入液体中的物体都会受到液体向上的浮力，为什么有的物体在液体中会上浮，有的物体在液体中会下沉，有的能够静止在液体内部呢？

原因：三只球所受到的重力不同，如果全部浸入受到水的浮力相同。根据力和运动关系: F浮

　　　　　　　　　　　F浮>G 上浮

　　　　　　　　　　　F浮=G 悬浮或漂浮

注意：上浮和下沉都是不稳定状态，上浮的物体最终会浮出液面，而处于漂浮状态；下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态。漂浮和悬浮时，物体都是受到两个力而处于平衡状态。 （沉到水底：F浮＋F支持力=G）

问：知道了物体沉浮的条件，那你平时常见到哪些物体在水中会上浮？下沉？

（木头上浮，石块在水中下沉）

问：你能不能根据木头、石头和水的密度大小关系，猜测物体在液体中的沉浮跟物质密度之间的关系呢？（密度比液体小的上浮，密度比液体大的下沉）

问：那一样的呢？（悬浮或漂浮）

学生讨论引出：

　　　举例生活中大量的例子并相互作出解释： 如：煮汤圆和泄漏的石油

五、物体浮沉条件的应用。

1、密度计

把模拟密度计分别放入水中和盐水中，问：为什么将吸管放入不同的液体中，液面所对的位置会不同？（因为不同的液体密度不同，受到的浮力也不同）

注意：密度计的下端装有铅丸或水银；密度计上所标的数值是纯数，这个纯数代表被测液体的密度与水的密度的比值。（下大上小，刻度不均匀）

2、关于轮船

【实验】问：捏成一团的橡皮泥会沉入水底，而做成空心的橡皮泥却为什么会漂浮在水面？

做成空心的目的是调节浮力和重力的关系，即把橡皮泥做成空心，它受到的重力没有改变，而因为空心的橡皮泥可以排开更多的液体，获得更大的浮力，从而使橡皮泥漂在液面。

轮船也是如此，Titanic的沉没，进水。（p27阅读）

有多条载重线（吃水线），因为浮力的大小不仅与船只排开水的体积有关，而且和水的密度有关。

3、关于潜水艇

【实验】注意观察：当注射器将气体压入玻璃球时，或将球内的气体吸出时，玻璃球内的水量和玻璃球沉浮的状态。

当注射器将气体压入玻璃球时，球内的水量减少，球（和球内的水）受到的重力变小，一旦重力小于浮力，球将上浮；反之，当注射器将球内的气体吸出时，球内的水量增多，球（和球内的水）受到的重力变大，一旦重力大于浮力，球将下沉。

【课件演示】潜水艇的结构和沉浮原理。

六、浮力小结

七、课后练习