談談《浮力》的教學策略

龐光娟

摘要：人教版八年級下冊第十章《浮力》是中學物理教學中的難點.它涉及到的知識面較廣（如：液體壓強、液體密度等），應用性較強，題型變化較多.再者由于學生對生活的一些物理現象不能正確理解，導致對浮力產生錯誤的認識.如：認為沉在水底的物體不受浮力，浸沒在液體中的物體越往下沉受到的浮力越大.針對以上的問題，筆者從日常生活中的一些現象著手分析物體在液體中所處的狀態；再結合實驗對浮力的計算方法加以總結；最后通過練習對浮力加以鞏固消化.

關鍵詞：浮力的計算；阿基米德定律；二力平衡

為了讓學生總結出浮力的知識要點，弄清分析浮力問題的思路和方法，突破難點，在教學中筆者對《浮力》這一節采用了以下的教學方法.

1認清物體在液體中所處的狀態

物體在液體中所處的狀態有漂浮、懸浮和沉底.如圖1所示：物體C：漂浮；物體B：懸浮；物體A：沉底比較物體在液體中所處的狀態方法有以下兩種.

法一比較浮力和重力的關系：

當F浮>G 時，物體會上浮最終處于漂浮的狀態.由二力平衡的條件可知，當物體漂浮時，F浮=G.（注：要讓學生明確上浮和下沉只是一個過程，上浮最后的狀態是漂浮；下沉最后的狀態是沉底）

當F浮=G 時，物體可以懸浮在液體中的任一位置.

當F浮< G時，物體會下沉，最終會沉底.

法二結合生活情境，比較ρ物和ρ液的關系：

當ρ液>ρ物時，物體會處于漂浮狀態.如：木塊會浮在水面上，油會浮在水面上.

當ρ液=ρ物時，物體會懸浮.如：把雞蛋放入裝有水的燒杯中會沉底，當往燒杯中加鹽時，雞蛋會逐漸的上浮，最后會處于懸浮的狀態.

當ρ液<ρ物時，物體會下沉.如：一小塊鐵塊放入水中會沉底；小石塊放入水中也會沉底，但一大塊木塊放入水中卻還會漂浮.

小結： 物體所處的狀態1比較F浮與G 1比較ρ液與ρ物漂浮1F浮>G 1ρ液>ρ物懸浮1F浮=G 1ρ液=ρ物沉底1F浮< G 1ρ液< ρ物強調：物體的狀態與G物、ρ物有關，但浮力的大小與G物、ρ物無關.

討論：浮力的大小與什么因素有關？

2影響浮力大小的因素

在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗教學中，同學們會猜想：

a 浮力的大小與物體的密度（ρ物）有關；

b 浮力的大小還跟液體的密度（ρ液）有關；

c 浮力的大小跟浸沒的深度（h）有關 ；

d 浮力的大小與物體浸在液體中的體積（V浸）有關……

實驗證明ab的猜想，可以讓同一個物體分別浸沒在不同的液體中，比較物體所受浮力的大小，從而得出結論浮力的大小與物體的密度無關，而與液體的密度有關；

如何突破猜想c？可以通過實驗、列表格、作圖分析等方法，從而得出浮力的大小與猜想d的關系.下面是學生在教師的引導下為突破猜想c 和d所做實驗.

如圖所示是某同學在探究物體在水中受到的浮力的變化情況，將一掛在測力計上的高為10cm的圓柱體鐵塊緩慢浸入水中，在鐵塊接觸容器底之前，分別記下鐵塊所處不同深度h和測力計相應的示數F，學生把實驗數據記錄如下表：次數1112131415161718h/cm1012141618110112114F/N16751625157515251475142514251425之后引導學生用描點法畫出F拉與h及F浮與h的關系.

結論：浮力的大小與液體密度及浸在液體中的體積有關，與物體的密度及深度無關.

3區別V物、V浸和V排的關系

V物：指物體的體積.

V浸：指物體浸在液體中的體積；

V排：指物體浸在液體中排開液體的體積（如：把物體放入燒杯中，液面會上升）；

注：V浸=V排

當物體完全浸沒時：V浸=V排=V物；

當物體部分浸沒時：V浸=V排< V物

4浮力的計算方法

平衡法：F浮=G（僅針對漂浮、懸浮）

稱重法： F浮=G - F液體中

定義法：F浮= F下表面- F上表面

阿基米德原理：F浮=G排 = m排g=ρ液V排g

小結以上四種方法適用的條件：①當題目涉及到“漂浮、懸浮”字眼時，用平衡法解題；

②當題目涉及到彈簧測力計（一般是選擇題和實驗題較多），選用稱重法；

③當題目（一般是填空題）涉及到物體在液體中上下表面受到液體對其的壓力時，選用壓力差法；

④當題目涉及到液體密度、物體體積、排水量、溢水杯等字眼時，優先考慮阿基米德原理.

5解題思路及步驟

有了以上對浮力各知識點及計算方法的認識，就僅須提醒學生慎重審題了，而且在審題時需注意：

（1）判斷物體在液體中所處的狀態，如涉及到漂浮、懸浮則利用平衡法.

（2）當題目提到密度、體積或處于浸沒時，則想到阿基米德，且浸沒時：V排=V物.

6典型例題分析

例1將質量是200g的物體緩緩浸沒在原盛滿水的杯子中后，溢出160g的水，放手后，則物體最終會（）

A.沉入水底B.漂浮在水面

C.懸浮在水中D.無法判斷

分析：已知物體的質量及排水量，要判斷物體的浮沉條件，可以通過比較重力和浮力的關系進行求解.

G物=m物g=200×10-3kg×98N/kg=196N，

F浮=G排=m排g=160×10-3kg×98N/kg=1568N；

∵G物>F浮，

∴物體將下沉故選A.

例2把重10N，體積為12×103cm3的物體投入水中，當物體靜止時，物體的狀態和所受浮力是（）

A.漂浮，F浮=12NB.懸浮，F浮=10N

C.漂浮，F浮=10ND.沉在水底，F浮=12N

分析：方法1：設物體全部浸沒水中時所受浮力：F浮=ρ水gV排=10×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m3=12N；

則當物體全部浸入時所受浮力F浮>10N，故物體會上浮，最后會漂浮在水面上.根據二力平衡的原理知：F浮力=G=10N

故答案為：C

例3一個不規則的實心物體，質量55g，放入裝滿純水的燒杯中，沉入底部，排開05N的水.然后向燒杯中加鹽并攪拌，直到物體懸浮為止.g=10N/kg求：

（1）物體在純水中所受的浮力；（2）物體的體積：（3）物體懸浮時鹽水的密度.

分析：審題時須注意題目中提到“排開水05N”，則選擇阿基米德原理解題F浮=G排=05N；

問題2求物體的體積.題目提到“物體沉入裝有水的燒杯中底部”，即V排=V物；再根據問題1已知浮力，則由F排=ρ水gV排進行求解V排， 間接的求解V物.

問題3求液體的密度.題目提到“物體懸浮在鹽水中”，則可以根據ρ鹽水=ρ物求解；或利用阿基米德原理F排=ρ水gV排求解，只是需要注意物體在鹽水中的浮力不等于在水中受到的浮力，此時F浮=m物g

（1）F浮=G排=05N

（2）G排=ρ水gV排

V排=G排1ρg=05N110×103kg/m3×10N/kg=5×10-5m3浸沒時V物= V排=5×10-5m3

（3）因為物體懸浮， 所以ρ鹽水=ρ物 =m物/V物=0055kg/（5×10-5m3）=11×103kg/m3

方法2：因為物體懸浮，則V排=V物=5×10-5m3；

F浮=G物=m物g=055N

由F浮=ρ液gV排得：ρ液=F排/gV浮=11×103kg/m3

參考文獻：

[1]人民教育出版社，八年級物理教材，（2013年 第二版）.

[2]李翠蓮認識浮力[J]，中學生數理化（教與學），2008，（S1）.

[3]鐘西友浮力認識的誤區與矯正[J]，中學物理教學參考，2008，（Z1）.

[4]劉奮生淺談浮力的計算[J]，數理化學習（初中版），2009，（02）.

[5]賀正炎“浮力”考什么？[J]，數理化解題研究（初中版），2011，（03）.