内容正文:
第一节 认识浮力
学习目标
1.知道浮力和浮力方向,了解浮力产生原因;能用称重法测量浮力。
2.通过构建模型分析浮力产生原因;体会运用类比法建立浮力概念。
3.经历液体和气体浮力的探究过程,结合实验现象和数据,推断出初步的因果关系。
4.知道物理学跟自然、生活的联系,物理学研究需要观察、实验和推理。
重点难点
重点:“称重法”测浮力
难点:通过建立模型分析浮力产生的原因
导学过程
自主学习1
初步认识浮力
观察老师演示:将乒乓球、玻璃珠、铝块、木块、铁块等物体放入水中,它们会是什么状态?
乒乓球、木块浮在水面上,玻璃珠、铝块、铁块沉底 。
①乒乓球、木块为什么会浮在水面上?
答: 对木块进行受力分析,木块现在处于静止状态,受重力,但却没有因此沉入水底,说明还受到一个向上的支持力,我们把这个力叫做浮力。热气球受重力但能腾空而起,说明也受到一个向上的浮力 。
②思考:浸没在水中的玻璃珠、铝块、铁块受到浮力吗?
合作探究1
浮力及浮力方向
1.阅读P211“做中学”1,读完后动手实验。实验过程:
①将石块悬挂在弹簧测力计下静止,读出此时弹簧测力计示数,记为G;
②把石块浸入水中,读出此时弹簧测力计示数,记为F示;弹簧测力计示数如何变化?
答: 变小;变小值为:G- F示 。
③小石块不浸入水中,而是用手托起石块,发现弹簧测力计示数会怎样?
提示: 减小 。
④思考水和手对石块产生了什么样的作用?
提示: 向上托的力 。
⑤结论: 浸入水中下沉的物体也受到向上的浮力作用,且浮力大小为:F浮=G-F示 。
2.阅读P211“做中学”2,读完后动手实验。实验过程:
①把带有气针的气球和充足气的篮球挂于杠杆左端,调节右边勾码位置,直至杠杆水平静止。
②老师先指导同学用手轻轻托一下篮球,发现杠杆倾斜。
③放开手恢复水平后,将气针插入篮球的气门内,气球随即膨胀,杠杆逐渐倾斜。
④思考:膨胀之后的气球受到 空气的向上托 的力,即浮力。
⑤结论:空气也会对浸入其中的物体产生向上的浮力。
⑥拓展思考:用嘴吹大气球和将气球插入篮球气门内吹大有什么不同?效果一样吗?
答: 将气球插入篮球气门内吹大不改变左端总质量(总重力);而用嘴吹大气球,气球受浮力同时也会增加左端总质量,这样杠杆也不会倾斜 。
3.浮力方向
(1)用两个橡皮碗、细线、乒乓球和盛水大烧杯,做成如下图所示装置:
乒乓球因受浮力而向上拉细线,故细线应该显示浮力方向,浮力是什么方向呢?答:
(2)将装置倾斜,如下图:
结论:浮力方向 竖直向上 ,跟重力方向 相反 。
4.对点训练:下列关于浮力的说法正确的是( C )
A.浮力是物体对液体施加的力
B.空气中的物体不受浮力作用
C.浮力的方向总是和重力的方向相反
D.水中的木块因受浮力而上浮,水中的铜块因没有受浮力而下沉
自主学习2
水中的物体是不是一定受到浮力呢?
(1)观察老师演示:将矿泉水瓶的瓶盖拧开,然后倒置矿泉水瓶,并用剪刀将矿泉水瓶的瓶底剪开,把乒乓球放入矿泉瓶内,往瓶内加水,观察乒乓球上浮还是不上浮?说明受浮力还是不受浮力?
答: 乒乓球并没有上浮,说明不受浮力 。
(2)用手堵住矿泉水瓶的瓶口或拧上瓶盖,观察乒乓球上浮还是不上浮?说明受浮力还是不受浮力?
答: 乒乓球上浮,说明受到水的浮力 。
(3)分析原因:
我认为: 瓶口打开时,水流走,乒乓球下方没有水给乒乓球一个向上托得浮力;当瓶口被堵住后,乒乓球下方的水会给乒乓球一个向上的压力,使乒乓球上浮 。
合作探究2
分析浮力产生原因
1.观察老师用一个粗玻璃管两端绑紧橡皮膜,先左右(或前后)放置在水中,后上下放置在水中,观察橡皮膜的形状变化。
答: 橡皮膜均向里凹陷,说明均受液体压强;前后或左右放置时,凹陷程度相同,说明压强相等;上下放置时,下表面凹陷程度更大,故其所受水的压强更大 。
2.阅读课本P212“浮力产生原因”部分及图9—5。
一个立方体模型浸没(全部浸入)在水中,它的上、下、前、后、左、右六个表面都受到水的压力。立方体的左右、前后两侧面受到的压力是大小 相等 、方向 相反 的,即受力 平衡 ;而上、下两个表面,由于深度不同,水的压强不同,因而受到水的压力也不相等。下表面受到水向上的压力F1, 大于 上表面受到水向下的压力F2,向上和向下这两个压力 之差 就等于水对立方体的浮力。
分析可知,浮力是由液体对浸在其中的物体有向上和向下的压力差产生的,即F浮= F1- F2 。浮力的方向总是 竖直向上 ,与重力的方向 相反 。
3.对点训练:如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法错误的是( B )
A.长方体所有表面都受到液体压力
B.F1、F2和F浮的大小关系是
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1的示数变大
自我评价
我的收获
1.如图所示,将乒乓球置于去底塑料瓶口处,然后向瓶里注水,当有少量水从瓶口流出时,乒乓球不上浮;若用手堵住瓶口,可观察到乒乓球上浮起来,此实验说明了( B )
A.连通器工作原理 B.浮力产生的原因
C.大气存在着压强 D.抽水机工作原理
2.弹簧测力计下悬挂一重为5N的物体,把物体浸没在水中时测力计的示数如图所示,则物体在水中所受的浮力是( C )
A.0N B.5N C.2.6N D.2.4N
3.以下有关浮力的说法正确的是( C )
A.只有浸没在液体中的物体才受到浮力
B.将一块石块扔在水中,其沉底时一定不受浮力
C.物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相反
D.物体受到浮力的作用时,液体对物体向上的压力小于向下的压力
4.探究浮力实验时,小青将重为6N的长方体铝块浸在水中,如图所示,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计示数为2.8N,长方体铝块下表面受水的压力为( C )
A.8.8N B.2.8N C.3.2N D.6N
5.A、B是能自由移动的物体,C、D、E是固定在容器上的物体,现往容器中注入一些水,如图所示, D (填字母)物体一定不受浮力的作用。若E物体受到水向下的压力为,E物体受到水的浮力为,则E物体受到水向上的压力为 110 N。
6.如图所示,请画出静止在水面上的海豚所受到的浮力的示意图(O 为重心)。
(
F
浮
) 答案:
7.在认识浮力的实验中,测量物体所受浮力大小步骤如图:
(1)弹簧测力计使用前先,测量时,把物体挂在弹簧测力计上如图1,则物体所受的重力G= 0.6 N;
(2)把物体浸没在水中如图2,此时物体受浮力F浮= 0.5 N,方向是 竖直向上 ,此时物体所受到的浮力与其所受的重力 不是 (填“是”或“不是”)平衡力。
8.(1)弹簧测力计下悬挂一个重物,在空气中称量时的示数为3.2N,把重物浸在水中时的示数为2.2N。重物浸在水中时所受的浮力是多大?
(2)一个竖直悬挂在酒精中的圆柱体,上表面受到酒精的压力为5N,底部受到酒精的压力为13N。这个物体受到酒精的浮力为多大?
解:(1)重物浸在水中时所受的浮力是:
(2)这个物体受到酒精的浮力为:
答:(1)重物浸在水中时所受的浮力是;
(2)这个物体受到酒精的浮力为。
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