對(duì)中考浮力實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)的深入探討

夏 波 藺習(xí)洪 楊厚彬 黃 健

(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué)，重慶 401336)

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·試題研究·

對(duì)中考浮力實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)的深入探討

夏 波 藺習(xí)洪 楊厚彬 黃 健

(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué)，重慶 401336)

由于浮力實(shí)驗(yàn)可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力進(jìn)行較全面的考查，已成為近幾年全國(guó)各地中考的熱點(diǎn)命題素材，學(xué)生失分率較高.本文通過(guò)對(duì)浮力實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)的深入探討，總結(jié)了高頻考點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了一道涵蓋大部分考點(diǎn)的例題，讓學(xué)生舉一反三，提高問(wèn)題解決能力．

浮力；實(shí)驗(yàn)；中考物理

1 研讀課標(biāo)，知重點(diǎn)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》對(duì)浮力部分的要求為：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)浮力．探究浮力大小與哪些因素有關(guān)．知道阿基米德原理，運(yùn)用物體的浮沉條件說(shuō)明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象．其中，“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”也是二十個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一．由此可見，與浮力相關(guān)的實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重點(diǎn)，也是中考考查的重點(diǎn)．

2 回顧教材，知過(guò)程

對(duì)比各版本物理教材可以發(fā)現(xiàn)：浮力一章都安排在八年級(jí)下學(xué)期，各版本教材都利用實(shí)驗(yàn)探究并結(jié)合圖片展示了稱重法測(cè)浮力、研究影響浮力大小的因素、用“溢水法”探究阿基米德原理的全過(guò)程．

3 透析考點(diǎn)，知方向

研究近幾年全國(guó)各地中考對(duì)浮力相關(guān)實(shí)驗(yàn)的考查，列出高頻考點(diǎn)如下.

(1) 用稱重法測(cè)浮力

先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體在空氣中所受的重力G，再將物體浸入液體中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示，最后計(jì)算出浮力F浮=G-F示．在這里要注意實(shí)驗(yàn)順序，若先測(cè)出物體浸入液體中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，再測(cè)出物體在空氣中所受的重力，在此過(guò)程中由于物體上會(huì)附著一些液體，會(huì)導(dǎo)致所測(cè)物體的重力偏大，也會(huì)導(dǎo)致所測(cè)的浮力偏大．

(2) 測(cè)量排開液體的重力

先測(cè)出空桶的重力G1，再測(cè)出桶和排開液體的總重力G2，最后計(jì)算出排開液體的重力G=G2-G1．在這里也要注意實(shí)驗(yàn)順序，若先測(cè)出桶和排開液體的總重力，再將桶中的液體倒出，測(cè)出空桶的重力，在此過(guò)程中由于液體不能從桶中完全倒出，會(huì)導(dǎo)致所測(cè)空桶的重力偏大，也會(huì)導(dǎo)致所測(cè)排開液體的重力偏小．還要注意：探究過(guò)程中溢水杯中的水應(yīng)加滿，若沒(méi)有加滿，則會(huì)導(dǎo)致物體排開液體的體積減小，也會(huì)導(dǎo)致所測(cè)排開液體的重力減小．

(3) 控制變量法在“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”中的應(yīng)用

① 當(dāng)探究浮力大小與液體密度的關(guān)系時(shí)，要控制物體排開液體的體積相同．

② 當(dāng)探究浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系時(shí)，要控制液體的密度相同．

③ 當(dāng)探究浮力大小與物體在液體中所處的深度的關(guān)系時(shí)，要控制液體的密度和物體排開液體的體積相同．

(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：浮力的大小與物體排開液體的體積和液體密度有關(guān)．“探究阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：浮力的大小等于物體排開液體所受到的重力．

(5) 與浮力實(shí)驗(yàn)相關(guān)的圖像分析

物體從液面開始下沉的過(guò)程中，隨著物體在液體中所處的深度h增大，物體排開液體的體積V排增大，物體所受的浮力F浮也增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F減小；當(dāng)物體完全浸沒(méi)后，隨著物體在液體中所處的深度h增大，物體排開液體的體積V排不變，物體所受的浮力F浮不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也不變，相關(guān)圖像如圖1、圖2．

(6) 值得注意的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

為了確保被物體排開的液體恰好全部收集在小桶中，這里要注意：在實(shí)驗(yàn)前要在溢水杯中裝滿水，物體應(yīng)緩慢浸入液體中，避免溢水杯中液體表面的波動(dòng)．為了確保物體在浸沒(méi)前后其質(zhì)量不發(fā)生變化，則應(yīng)選擇不易吸水的物體(如：金屬、石塊等)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

4 分析典例，知方法

以下例題涵蓋影響浮力大小的因素、阿基米德原理等，可以通過(guò)本題的分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)解決浮力問(wèn)題的方法，做到舉一反三．

例：如圖3所示，小明用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)物體、兩個(gè)相同的燒杯(分別裝有一定量的水和鹽水)，對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，探究過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

圖3

(1) 比較實(shí)驗(yàn)步驟①、②、③的數(shù)據(jù)，可以得出物體受到的浮力大小與 有關(guān)．

(2) 比較實(shí)驗(yàn)步驟③、④的數(shù)據(jù)，可以得出物體受到的浮力大小與 有關(guān)．

(3) 同組細(xì)心的小麗發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)步驟④中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)略有減小，但變化不明顯，經(jīng)過(guò)討論，組內(nèi)成員提出了如下改進(jìn)措施，其中不合理的是( )．

A. 換用分度值更小的彈簧測(cè)力計(jì)

B. 將水換成酒精

C. 增大實(shí)驗(yàn)步驟④的鐵塊的體積

D .換用濃度更高的鹽水

(4) 小麗為了進(jìn)一步“探究浮力的大小等于什么”，她找來(lái)了小桶，按照如圖4所示的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，她通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟 (填序號(hào))和⑥計(jì)算出物體受到的浮力大小，通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟

(填序號(hào))計(jì)算出物體排開水的重力，最后比較浮力和物體排開水重力大小，得出 (寫出關(guān)系式)的結(jié)論．

圖4

解析：(1) 由圖3中①、②、③可知：物體浸入水中的體積不同，所受的浮力不同，由此可知：浮力的大小跟物體排開液體的體積有關(guān)．

(2) 由圖3中③、④可知：在物體排開液體體積一定的情況下，物體受到的浮力與液體密度有關(guān)．

(3) 在實(shí)驗(yàn)步驟④中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)略有減小，說(shuō)明浮力減小，根據(jù)浮力的影響因素：由液體的密度和排開液體的體積可知，可以增大實(shí)驗(yàn)步驟④中的鐵塊的體積，可以換用濃度更高的鹽水，還可以換用分度值更小的彈簧測(cè)力計(jì)，只有將水換成酒精這種做法不合理，因?yàn)榫凭拿芏刃∮谒拿芏龋赃@樣會(huì)導(dǎo)致浮力更小，故選項(xiàng)B正確．

(4) 由圖可知，在步驟①中測(cè)出了物體的重力，在步驟⑥中測(cè)出了物體完全浸沒(méi)在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力，兩者之差等于物體受到的浮力，因此由步驟①與⑥可以測(cè)出物體受到的浮力F浮=3N-1N=2N；根據(jù)在步驟⑤、⑦中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，可求出被物體排開液體受到的重力G排=2.6N-0.6N=2N；最后比較浮力和物體排開水重力大小，得出F浮=G排．

[1] 中華人民共和國(guó)教育部．義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[M]．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012．

[2] 秦偉．初中物理教科書經(jīng)典教學(xué)實(shí)驗(yàn)介評(píng)[M]．廣州：廣東科技出版社，2013．

[3] 高慎波．《浮力》教學(xué)設(shè)計(jì)與反思[J]．物理之友，2016，32(4)．