談?wù)劇陡×Α返慕虒W(xué)策略

龐光娟

摘要：人教版八年級(jí)下冊(cè)第十章《浮力》是中學(xué)物理教學(xué)中的難點(diǎn).它涉及到的知識(shí)面較廣（如：液體壓強(qiáng)、液體密度等），應(yīng)用性較強(qiáng)，題型變化較多.再者由于學(xué)生對(duì)生活的一些物理現(xiàn)象不能正確理解，導(dǎo)致對(duì)浮力產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí).如：認(rèn)為沉在水底的物體不受浮力，浸沒(méi)在液體中的物體越往下沉受到的浮力越大.針對(duì)以上的問(wèn)題，筆者從日常生活中的一些現(xiàn)象著手分析物體在液體中所處的狀態(tài)；再結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)浮力的計(jì)算方法加以總結(jié)；最后通過(guò)練習(xí)對(duì)浮力加以鞏固消化.

關(guān)鍵詞：浮力的計(jì)算；阿基米德定律；二力平衡

為了讓學(xué)生總結(jié)出浮力的知識(shí)要點(diǎn)，弄清分析浮力問(wèn)題的思路和方法，突破難點(diǎn)，在教學(xué)中筆者對(duì)《浮力》這一節(jié)采用了以下的教學(xué)方法.

1認(rèn)清物體在液體中所處的狀態(tài)

物體在液體中所處的狀態(tài)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(tài)方法有以下兩種.

法一比較浮力和重力的關(guān)系：

當(dāng)F浮>G 時(shí)，物體會(huì)上浮最終處于漂浮的狀態(tài).由二力平衡的條件可知，當(dāng)物體漂浮時(shí)，F(xiàn)浮=G.（注：要讓學(xué)生明確上浮和下沉只是一個(gè)過(guò)程，上浮最后的狀態(tài)是漂浮；下沉最后的狀態(tài)是沉底）

當(dāng)F浮=G 時(shí)，物體可以懸浮在液體中的任一位置.

當(dāng)F浮< G時(shí)，物體會(huì)下沉，最終會(huì)沉底.

法二結(jié)合生活情境，比較ρ物和ρ液的關(guān)系：

當(dāng)ρ液>ρ物時(shí)，物體會(huì)處于漂浮狀態(tài).如：木塊會(huì)浮在水面上，油會(huì)浮在水面上.

當(dāng)ρ液=ρ物時(shí)，物體會(huì)懸浮.如：把雞蛋放入裝有水的燒杯中會(huì)沉底，當(dāng)往燒杯中加鹽時(shí)，雞蛋會(huì)逐漸的上浮，最后會(huì)處于懸浮的狀態(tài).

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

小結(jié)： 物體所處的狀態(tài)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(qiáng)調(diào)：物體的狀態(tài)與G物、ρ物有關(guān)，但浮力的大小與G物、ρ物無(wú)關(guān).

討論：浮力的大小與什么因素有關(guān)？

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(guān)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，同學(xué)們會(huì)猜想：

a 浮力的大小與物體的密度（ρ物）有關(guān)；

b 浮力的大小還跟液體的密度（ρ液）有關(guān)；

c 浮力的大小跟浸沒(méi)的深度（h）有關(guān) ；

d 浮力的大小與物體浸在液體中的體積（V浸）有關(guān)……

實(shí)驗(yàn)證明ab的猜想，可以讓同一個(gè)物體分別浸沒(méi)在不同的液體中，比較物體所受浮力的大小，從而得出結(jié)論浮力的大小與物體的密度無(wú)關(guān)，而與液體的密度有關(guān)；

如何突破猜想c？可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)、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(guān)系.下面是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下為突破猜想c 和d所做實(shí)驗(yàn).

如圖所示是某同學(xué)在探究物體在水中受到的浮力的變化情況，將一掛在測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：次數(shù)1112131415161718h/cm1012141618110112114F/N16751625157515251475142514251425之后引導(dǎo)學(xué)生用描點(diǎn)法畫(huà)出F拉與h及F浮與h的關(guān)系.

結(jié)論：浮力的大小與液體密度及浸在液體中的體積有關(guān)，與物體的密度及深度無(wú)關(guān).

3區(qū)別V物、V浸和V排的關(guān)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(kāi)液體的體積（如：把物體放入燒杯中，液面會(huì)上升）；

注：V浸=V排

當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)：V浸=V排=V物；

當(dāng)物體部分浸沒(méi)時(shí)：V浸=V排< V物

4浮力的計(jì)算方法

平衡法：F浮=G（僅針對(duì)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(jié)以上四種方法適用的條件：①當(dāng)題目涉及到“漂浮、懸浮”字眼時(shí)，用平衡法解題；

②當(dāng)題目涉及到彈簧測(cè)力計(jì)（一般是選擇題和實(shí)驗(yàn)題較多），選用稱重法；

③當(dāng)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(duì)其的壓力時(shí)，選用壓力差法；

④當(dāng)題目涉及到液體密度、物體體積、排水量、溢水杯等字眼時(shí)，優(yōu)先考慮阿基米德原理.

5解題思路及步驟

有了以上對(duì)浮力各知識(shí)點(diǎn)及計(jì)算方法的認(rèn)識(shí)，就僅須提醒學(xué)生慎重審題了，而且在審題時(shí)需注意：

（1）判斷物體在液體中所處的狀態(tài)，如涉及到漂浮、懸浮則利用平衡法.

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

6典型例題分析

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

A.沉入水底B.漂浮在水面

C.懸浮在水中D.無(wú)法判斷

分析：已知物體的質(zhì)量及排水量，要判斷物體的浮沉條件，可以通過(guò)比較重力和浮力的關(guān)系進(jìn)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(dāng)物體靜止時(shí)，物體的狀態(tài)和所受浮力是（）

A.漂浮，F(xiàn)浮=12NB.懸浮，F(xiàn)浮=10N

C.漂浮，F(xiàn)浮=10ND.沉在水底，F(xiàn)浮=12N

分析：方法1：設(shè)物體全部浸沒(méi)水中時(shí)所受浮力：F浮=ρ水gV排=10×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m3=12N；

則當(dāng)物體全部浸入時(shí)所受浮力F浮>10N，故物體會(huì)上浮，最后會(huì)漂浮在水面上.根據(jù)二力平衡的原理知：F浮力=G=10N

故答案為：C

例3一個(gè)不規(guī)則的實(shí)心物體，質(zhì)量55g，放入裝滿純水的燒杯中，沉入底部，排開(kāi)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(shí)鹽水的密度.

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

問(wèn)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(jù)問(wèn)題1已知浮力，則由F排=ρ水gV排進(jìn)行求解V排， 間接的求解V物.

問(wèn)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(jù)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(shí)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(méi)時(shí)V物= V排=5×10-5m3

（3）因?yàn)槲矬w懸浮， 所以ρ鹽水=ρ物 =m物/V物=0055kg/（5×10-5m3）=11×103kg/m3

方法2：因?yàn)槲矬w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(xiàn)：

[1]人民教育出版社，八年級(jí)物理教材，（2013年 第二版）.

[2]李翠蓮認(rèn)識(shí)浮力[J]，中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2008，（S1）.

[3]鐘西友浮力認(rèn)識(shí)的誤區(qū)與矯正[J]，中學(xué)物理教學(xué)參考，2008，（Z1）.

[4]劉奮生淺談浮力的計(jì)算[J]，數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版），2009，（02）.

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