浮力演示器

楊麗麗 魯 毅 王文清

(內蒙古科技大學包頭師范學院，內蒙古 包頭 014000)

浮力演示器

楊麗麗 魯 毅 王文清

(內蒙古科技大學包頭師范學院，內蒙古 包頭 014000)

運用塑料板、木塊等制成“浮力演示器”,可以幫助學生清楚地看到物體受到浮力的過程，促進學生對浮力產生原因的理解。

初中物理；浮力；演示器

在人教版物理八年級下冊“浮力”這一節中,浮力產生的原因是教學的重、難點，在實際教學中很多教師針對此做了很多的設計，比較常見的方式有如下幾種。

圖1

(1) 教師采用教材上的理論分析方法來探究“浮力產生的原因”(如圖1)，即通過研究浸沒在液體中的長方體的各個面所受液體壓力的情況，得出合力即為浮力。此方法存在的不足是：圖1只是一個理論模型，并不是實驗現象，學生單純靠理論分析、推理來理解浮力產生的原因會很難。

圖2

(2) 乒乓球實驗是探究浮力產生原因的一種常用方式(如圖2)，是一個很受大家認可的實驗。學生通過觀察乒乓球前后不同的狀態及分析乒乓球的受力情況，定性理解浮力產生的原因。此實驗過程簡單，現象明了，存在的不足是：液體壓力作用在曲面上，對初中學生來說，對球體進行受力分析和合成難度較大。

圖3

(3) 也有教師采用表面光滑程度不同的兩個蠟塊進行實驗(如圖3)，即由兩個蠟塊分別與容器底部接觸，光滑接觸的那個不能浮起，而另一個可以浮起，借此幫助學生理解浮力產生的原因。此實驗存在的不足是：在實驗過程中滑塊很難與器皿底部緊密結合，實驗的成功率不高，部分學生會認為滑塊是被粘在器皿底部的。

(4) 還有教師制作了又一種實驗裝置，如圖4所示，該實驗分為三個過程：① 向隔板的上方倒水時可以看到小球仍然保持靜止不動；② 通過漏斗向隔板下方注水，當隔板的下方也充滿水，而細管中液面比隔板上方的液面低時，會看到小球仍靜止在圓孔中；③ 繼續向漏斗中注水，當細管中的液面上升到一定高度時，就會看到小球離開圓孔上升到水面。演示過程中，學生可以一步一步看清楚浮力產生的過程，可幫助其理解浮力是液體對物體各方向產生的壓力的總效果。

圖4

此實驗存在的不足在于：乒乓球必須與小孔密合不能漏水，但在制作時很難做到，對球的受力分析難度較大。

在上述實驗的基礎上，筆者設計、制作了“浮力演示器”。此實驗裝置操作過程簡單，現象明顯，能較好地幫助學生理解浮力產生的原因。

1 裝置結構

圖5 長方形孔

如圖5所示，先用塑料板粘一個無頂長方體水槽。在高約2/3處水平粘一個塑料板，并在上面切一個長方形的孔；再截取兩個相同的略大于開孔的木塊，一個放在開孔處，一個作為對照放在旁邊的位置。在中間塑料板的一角開一小孔，接一塑料軟管，使上下空氣連通。

2 制作方法

(1) 塑料容器的制作

取20cm×30cm的2塊塑料板，一塊做水槽底部，在另一塊的左半部分挖一個8cm×5cm的長方形，并在其一角開一個小孔，作為水槽中間的隔板。取2塊20cm×20cm的塑料板作為水槽左右兩個側面，取2塊20cm×29cm的塑料板作為水槽前后兩個側面，用膠水將塑料板粘合，制成容器。

(2) 木塊的制作

選取質地均勻的木板，截取兩個底面為8.5cm×5.5cm的長方形木塊，并把表面打磨光滑。

(3) 塑料軟管的截取

選取合適的塑料軟管，其粗細恰好與中間隔板上的小孔相吻合，截取一小段。

3 實驗操作與應用

將一個木塊放在中間隔板所開長方形小孔的上面，另一個放在旁邊；從上面向水槽中注水，讓學生觀察兩個木塊的狀態并思考：(1) 放在其中的相同的木塊，一個能浮起來，而另一個不能浮起來，可能是什么原因導致的？(2) 繼續向里面注水，直到中間隔板下面的空間全部充滿水時，又看到什么現象？如何解釋這一現象？

此實驗可以幫助學生理解浮力產生的原因，即浸在液體中的物體，其上下表面有壓強差，導致上下表面的壓力不同，從而產生浮力。

[1] 朱向陽.通電平行直導線相互作用演示裝置[J].物理之友，2015，(3).

[2] 潘傳盛.“浮力產生的原因”之教學初探[J].物理教學探討，2008，(14).

[3] 賀良治.“浮力產生的原因”演示實驗的改進[J].數理天下，2003，(12).

[4] 張永明.浮力產生的原因演示器[J].中小學實驗與裝備，2012，(1).

名師簡介：魯毅(1958— )，男，內蒙古包頭人，內蒙古科技大學包頭師范學院教授、碩士生導師，研究方向為磁學與磁性材料。

王文清(1962— )，男，博士，山西保德人，內蒙古科技大學包頭師范學院副教授、碩士生導師,研究方向為物理課程與教學論。