浮力

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第十二章 浮 力 第一节 浮力(1课时) (一)教学要求： 1.知道什么是浮力和浮力的方向。

2.理解浮力产生的原因。

3.理解物体的浮沉条件。

4.会用弹簧测力计测浸入液体中的物体受到的浮力。 (二)教具 演示实验器材：正方形木块、乒乓球、玻璃水槽、水、铁块、小药瓶、注射器、细砂。

学生实验器材：弹簧测力计、石块、细线、烧杯、水和酒精。 (三)教学过程： 一、引入新课

船可以浮在水面，潜水艇能潜入水下航行，节日放飞的气球可以升到空中，金鱼可以轻盈地在水中上下游动，这些都是有关浮力的问题。从本节起学习新的一章"浮力"。

板书："第十二章 浮 力

一、浮 力" 二、进行新课：

1．什么是浮力？

(1)演示实验：放入水中的木块放手后，木块从水里浮上来，最后浮在水面上静止不动。

提问：从水里浮上来和浮在水面上的木块受几个力的作用？施力物体是什么？力的方向如何？

学生回答后教师小结：从水里浮上来的木块受到竖直向下的重力，施力物体是地球。还受到竖直向上的浮力，施力物体是水。上浮过程中木块受非平衡力的作用，浮力大于重力。木块浮在水面静止不动时，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。木块在平衡力的作用下保持静止状态。可见，从水里浮上来的物体和浮在水面上的物体都受到浮力。

(2)演示实验：把石块放入水中，放手后石块在水中下沉，并且一直沉到水底。

提问：下沉的石块受浮力作用吗？

教师指出，为研究这个问题，同学们分组完成课本12-2的实验。(两人一组进行实验)

要求：①明确实验目的是判断浸没在水中和酒精中的石块是否受到浮力，以及浮力的大小和方向。

②石块要用细线拴牢。读取石块浸没在水中时弹簧秤的读数时，石块不要触及杯底或杯壁。

学生实验时，教师巡回指导。

实验完毕，组织讨论，教师总结。

①挂在弹簧秤上的石块在空气中静止不动，受几个力的作用？方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系是怎样的？说出石块在空气中重多少牛。

小结：石块受到竖直向下的重力的竖直向上的拉力。重力的施力物体是地球，拉力的施力物体是细线。二力的关系是彼此平衡。此时弹簧秤的示数就是石块所受的重力。

②挂在弹簧秤上的石块浸没在水中的读数是多少牛？此时，浸没在水中的静止石块受到几个力的作用？各力的方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系如何？两次弹簧秤的读数之差说明了什么？

小结：石块此时受到三个力的作用，一个是竖直向下的重力，施力物体是地球；一个是竖直向上的拉力，施力物体是细线；另一个是竖直向上的浮力，施力物体是水。石块静止不动说明：石块受到的重力=石块受到的拉力＋石块在水中受到的浮力。由于石块浸没在水中时受到拉力的大小就是此时弹簧秤的读数，所以石块受到的重力=石块在水中秤的读数＋浮力。弹簧秤两次读数的差就是浸没在水中的石块受到的浮力。浮力=石块重-石块在水中秤的读数(也可叫做石块在水中时的视重)。以上实验，说明浸入水中的石块也受到浮力。

教师总结讲解时，边讲边画出石块受力分析图。 挂在弹簧秤上的石块浸没在水中时，受力分析图，弹簧秤的读数(F)=重力(G)－浮力(F浮)总结、板书：

1.什么是浮力

(1)浸在液体中的物体受到的液体向上托的力叫做浮力。

(2)一切浸在液体里的物体都受到竖直向上的浮力。

(3)浮力=物体重-物体在液体中时弹簧秤读数。F浮 =G - F。"

2.浮力产生的原因

(1)提问：浸没在水中的正方形木块，放手后竖直向上浮，它为什么不向左或向右、向前或向后运动？

复习液体内部压强的特点，启发学生答出：立方体木块浸没在水中，左右两个侧面和前后两个侧面相对应的部位，距液面的深度相同，水对它们的压强相等，因而它的左右两侧面和前后两侧面，受到的压力大小相等、方向相反，所以木块不向前后、左右运动。以上讲解可结合下图进行。 (2)提问：浸没在水中的立方体(木块)上下表面所受水的压强是否相等？哪个大？为什么？立方体上下表面受到的压力如何计算？是否相等？哪个大？为什么？ 启发学生回合，教师总结并结合画图讲解，说明浸没在水中的立方体，由于上表面距液面的深度小于下表面距液面的深度，所以它们受到水的压强不同。下表面受到水的压强大于上表面受到水的压强。上下表面面积相等，所以下表面受到水的竖直向上的压力大于上表面受到水的竖直向下的压力。上下表面的压力差就是浮力。 板书2.浮力产生的原因

(1)液体对物体向上和向下的压力差就是液体对物体的浮力即F浮=F′－F。

(2)物体在气体中也受到浮力。"

物体在气体中也受到浮力，可启发学生举例答出。

3.物体的浮沉

提问：既然一切浸入液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力，为什么物体有的上浮、有的下沉、有的还可停留在液体中的任何地方？

演示：提示同学观察物体在水中运动情况。

把铁块浸没在水中，放手后铁块下沉。

把木块浸没在水中，放手后木块上浮。

把装有少量水并用胶盖盖严的小瓶(可用装青霉素的小药瓶，用注射器仔细调整瓶内水量或调整装入的细砂，直至可悬浮在水中为止)浸没在水中，放手后小瓶可悬浮在水中。

学生讨论：浸没在水中下沉的铁块、上浮的木块、悬浮的小瓶各受到几个力的作用？大小关系如何？说明力的方向。

教师结合实验，边讲边画出浸没下沉的铁块、上浮的木块和悬浮的小瓶受力分析示意图，总结出浮沉条件。

让学生观察实验：浸没在水中的木块放手后上浮，最后浮出水面，漂在水面不动。教师指出，木块漂在水面上时，只有一部分浸入水中，叫做漂浮。漂浮在水面上的.木块受几个力的作用？它们的关系如何？

学生回答，教师总结物体的浮沉条件并板书：

3. 物体的浮沉

(1)下沉：F浮＜G

(2)上浮：F浮＞G

(3)悬浮：F浮=G

(4)漂浮：F浮=G--物体的一部分浸入液体中"

教师说明：

(1)物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。

(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体在一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。

(3)完成课本图12-3中的填空题。 三、布置作业：

1. 完成本节课文练习1～5题。

2.思考题：本节后面的"想想议议"。返回页首 第二节 阿基米德原理(2课时) (一)教学要求： 1.知道验证阿基米德原理实验的目的、方法和结

论。

2.理解阿基米德原理的内容。

3.会运用阿基米德原理解答和计算有关浮力的简单问题。 (二)教具： 学生分组实验器材：溢水杯、烧杯、水、水桶、弹簧秤、细线、石块。 (三)教学过程(第1课时) 一、复习提问：

1.浮力是怎样产生的？浮力的方向是怎样的？

2.如何用弹簧秤测出浸没在水中的铁块所受浮力的大小。要求学生说出方法，并进行实验，说出结果。

3.物体的浮沉条件是什么？物体浮在液面的条件是什么？ 二、进行新课

1.引言：我们已经学习了浮力产生的原因。下面来研究物体受到的浮力大小跟哪些因素有关系。我们用实验来研究这一问题。

2.阿基米德原理

学生实验：实验1。

①简介溢水杯的使用：将水倒入溢水杯中，水面到达溢水口。将物体浸入溢水杯的水中，被物体排开的这部分水从溢水口流出。用空小桶接住流出的水，桶中水的体积和浸入水中物体的体积相等。

②按本节课文实验1的说明，参照图12-6进行实验。用溢水杯替代"作溢水杯用的烧杯"。教师简介实验步骤。说明注意事项：用细线把石块拴牢。石块浸没在溢水杯中，不要使石块触及杯底或杯壁。接水的小桶要干净，不要有水。

③将所测得的实验数据填在下表中，(课上出示写好的小黑板)并写出实验结论。

石块在空气中重（ N）

石块浸没在水中时弹簧秤的示数( N)

石块受到水的浮力( N)

小桶和被石块排开水的总重( N)

小桶重( N)

小桶中的水重( N)结论：__________________________________________ ④学生分组实验：教师巡回指导。

⑤总结：

由几个实验小组汇报实验记录和结果。

总结得出：浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重量相等。

说明：如果换用其他液体来做上述实验，结论也是一样。即使物体不是浸没，而是一部分体积浸入液体中，它所受的浮力的大小也等于它排开的液体受到的重力。

3. 学生实验本节课文中的实验2

①明确实验目的：研究浮在水上的木块受到的浮力跟它排开的水的重量有什么关系？

②实验步骤按课本图12-7进行。

③将实验数据填在下表中，并写出结论。(出示课前写好的小黑板) 木块重( N)

木块漂浮在水面受到的浮力( N)

小桶和木块排开水的总重( N)

小桶重( N)

木块排开的水重( N) 结论：_____________________________________

④学生分组实验、教师巡回指导。

⑤总结：

几个实验小组分别汇报实验记录和结果。

教师总结得出：漂浮在水上的木块受到的浮力等于它排开的水受到的重力。

说明：实验表明，木块漂浮在其他液体表面上时，它受到的浮力也等于木块排开的液体受到的重力。

4.教师总结以上实验结论，并指出这是由2000多年前希腊学者阿基米德发现的著名的阿基米德原理。

板书："二、阿基米德原理

1.浸入液体里的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力"

教师说明：

根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式，即：F浮 =G排液 =ρ液·g·V排。

介绍各物理量及单位：并板书："F浮 =G排液 =ρ液·g·V排"

指出：浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。强调物体全浸(浸没)在液体中时V排等于物体的体积；部分浸入液体时，V排小于物体的体积。

例1：如图所示(教师板图)，A、B两个金属块的体积相等，哪个受到的浮力大？教师启发学生回答：

由于F浮 =G排液 =ρ液·g·V排 , A、B浸入同一容器中的液体，ρ液相同，但VB排＞VA排，所以FB浮 ＞FA浮，B受到的浮力大。

例2：本节课文中的例题。

教师板演示范。

提醒学生注意：

(1)认真审题、弄清已知条件和所求的物理量。

(2)确定使用的物理公式，理解公式中每个符号所代表的物理量。在相同的物理量符号右下角写清角标，以示区分。

(3)解题过程要规范。

5.教师讲述：阿基米德原理也适用于气体。体积是1米3的氢气球，在空气中受到的浮力等于这个气球排开的空气受到的重力。

板书："2.阿基米德定律也适用于气体。

浸在气体里的物体受到的浮力等于它排开的气体受到的重力。" 三、小结本节重点知识：阿基米德原理的内容。计算浮力大小的公式。 四、布置作业：本节课文后的练习1～5各题。第二节 阿基米德原理(第2课时)(一)教学要求 1.知道浮力的大小只跟液体的密度和排开液体的体积有关，与物体浸入液体中的深度，物体的形状等因素无关。进一步理解阿基米德原理。

2.应用阿基米德原理，计算和解答有关浮力的简单问题。(二)教具： 弹簧秤、玻璃水槽、水、细线、石块、体积相同的铜块、铝块、木块、橡皮泥、烧杯。(三)教学过程一、复习提问

1.学生笔答课本章后的"学到了什么"问题1和2。然后由一学生说出自己的答案。教师讲评。

2. 270克的铝块体积多大？浸没在水中受到的浮力多大？

要求学生在笔记本上演算，一名学生板演。教师巡回指导，并对在黑板上的计算进行讲评。二、进行新课

1.浮力的大小只跟液体的密度和排开的液体的体积有关，与物体浸入液体中的深度、物体的形状等因素无关。

①浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关。

提问：物体浸没在液体中，在不同深度受到的浮力是否相等？

学生回答并说出分析结果和道理。

教师演示实验：把铁块用较长一些的细线拴好，挂在弹簧秤上。先称出铁块重(由学生读值)。将铁块浸没在水中，弹簧秤的示数减小，问：这是什么原因？由学生读出弹簧秤的示数，计算出铁块受到的浮力。将铁块浸没在水中的深度加大，静止后，由学生读出此时弹簧秤的示数，求出浮力的大小。比较两次浮力的大小，得出：浮力的大小跟物体浸没在水中的深度没有关系。换用其他液体进行实验，可得出同样的结果。

教师从理论上分析：浸没在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力。当物体浸没在液体中时，无论物体位于液体中的哪一深度，由于液体的密度和它排开的液体的体积不变，所以它排开的液体受到的重力大小不改变。因此，这个物体无论处于液体中的哪一深度，它受到的浮力都是相等的。

②浮力的大小与物体的形状无关。

提问：浸没在同一种液体中的物体体积相同，它们受到的浮力大小是否相同？

演示实验：取一块橡皮泥，将它捏成立方体，用细线拴好，用弹簧秤称出橡皮泥重。将它浸没在水中，读取此时弹簧秤的示数。求出它浸没在水中受到的浮力。(以上读值和计算由学生完成)将橡皮泥捏成球形，按上述实验步骤，求出它浸没在水中时，它受到的浮力。

总结：比较两次实验测得的浮力大小，得出：浮力的大小与物体的形状无关。

提问：由学生用阿基米德原理解释上述实验结果。教师总结。

③浮力的大小与物体的密度无关。

提问：将体积相同的铜块和铝块浸没在水中，哪个受的浮力大？

演示：将体积相同的铜块和铝块用细线拴好，用弹簧秤测出它们浸没在水中受到的浮力。比较它们受到的浮力大小。

总结：比较两次实验结果得出：浮力的大小跟物体的密度无关。

提问：由学生用阿基米德定律解释上述实验结论。教师总结，并结合复习提问2的分析指出，有的同学认为"较轻的物体受的浮力一定大"的看法是错误的。

④浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。

提问：体积相同的铁块和木块放入水中后放手，铁球下沉，木块上浮，哪个受的浮力大？

学生讨论，教师用阿基米德定律分析它们受到的浮力一样大。总结出：浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。

通过以上的实验和分析，教师总结并板书："浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关，而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状与密度、物体在液体中是否运动等因素无关。"

2.例题：(出示小黑板)

①如图所示，甲、乙两球体积相同，浸在水中静止不动。哪个球受到的浮力大？为什么？哪个球较重？为什么？ 学生讨论，教师总结。

解：甲球受到的浮力较大。根据阿基米德原理。甲球浸没在水中，乙球是部分浸没在水中，故甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积。因此，甲球排开的水重大于乙球所排开的水重。所以，甲球受到水的浮力较大。板书："F甲浮＞F乙浮"

浸在水中的甲、乙两球，甲球较重。分析并板书："甲球悬浮于水中，G甲=F甲浮

乙球漂浮于水面，G乙 =F乙浮

因为：F甲浮 ＞ F乙浮

所以：G甲 ＞ G乙"

小结：解答浮力问题要学会用阿基米德原理进行分析。对于漂浮和悬浮要弄清它们的区别，对浸在液体中的物体进行受力分析是解答浮力问题的重要方法。

例题：有一个空心铝球，重4.5牛，体积是0.5分米3。如果把这个铝球浸没在水中，它受到的浮力是多大？放平后，它是上浮还是下沉？它静止时受到的浮力是多大？

要求全体学生在自己的笔记本上演算，由一个学生到黑板上板演，教师针对演算过程中的问题进行讲评。

要求学生答出：

由于铝球全部浸没在水中，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

因为：F浮 ＞ G球，所以铝球上浮。

铝球在水中上浮，一直到露出水面，当F浮 =G球 =4.5牛时，铝球静止在水面上。此时铝球受到的浮力大小等于铝球的重。

小结：解答此类问题，要明确铝球是研究对象。判断上浮还是下沉以及最后的状态要对研究对象进行受力分析，应用公式计算求解。

3.总结计算浮力大小的四种方法：

应用弹簧秤进行测量：F浮 = G - F。G为物体在空气中的重，F为物体浸入液体中时弹簧秤的示数。

根据浮力产生的原因，求规则固体受到的浮力。F浮 =F向上 - F向下。

根据阿基米德原理：F浮 =G排液 =ρ液·g·V排。此式可计算浸在液体中任意物体受到的浮力大小。

根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件F浮 =G物，应用二力平衡的知识求物体受到的浮力。三、布置作业：本章课文后的习题6、7、9。

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