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1. 浮力概念

浮力及其在生活中的应用 · 初二
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体竖直向上托起的力,叫做浮力。

从哪来 建立在“流体定义”之上。流体(液体和气体)具有流动性,这是产生浮力的物质基础。

为什么 浮力产生的根本原因是液体对物体上下表面的压力差。 因为液体压强随深度增加而增大,物体下表面所处的深度大于上表面,所以下表面受到的向上的压力($F_{下}$)大于上表面受到的向下的压力($F_{上}$)。这两个压力的合力方向竖直向上,大小等于 $F_{浮} = F_{下} - F_{上}$。这就是浮力产生的原因。

生活经验类比法** **适合:形象思维强、对抽象物理量感到困难的学生** **操作
让学生回忆游泳时身体感觉变轻,或者把空易拉罐按入水中感觉费力。 讲解:告诉学生,水在“托”着你。就像你用手托起一个球,手给球一个向上的力;水包围着物体,从四面八方推物体,但下面推得更用力,所以整体感觉是被向上托着。这个“托力”就是浮力。
压力差推导法** **适合:逻辑思维强、喜欢探究原理和公式推导的学生** **操作
画一个浸没在液体中的正方体。 讲解: 1. 上表面深度 $h_1$,压强 $p_1 = \rho g h_1$,向下压力 $F_{上} = p_1 S$。 2. 下表面深度 $h_2$,压强 $p_2 = \rho g h_2$,向上压力 $F_{下} = p_2 S$。 3. 因为 $h_2 > h_1$,所以 $F_{下} > F_{上}$。 4. 合力 $F_{浮} = F_{下} - F_{上} = \rho g (h_2 - h_1) S = \rho g V_{排}$。 结论:浮力本质是上下表面的压力差。
实验验证法(称重法)** **适合:动手能力强、通过操作建立概念的学生** **操作
1. 用弹簧测力计测出石块在空气中的重力 $G$。 2. 将石块浸入水中,读出测力计示数 $F_{拉}$。 3. 观察示数变小。 讲解:示数变小了,说明有一个力帮弹簧测力计“分担”了一部分重力。这个力就是浮力。计算得出 $F_{浮} = G - F_{拉}$。这是测量浮力最常用的方法。
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练一道
基础题
一个重 5N 的物体,挂在弹簧测力计下,浸没在水中时,测力计示数为 3N。求物体受到的浮力。
变式
一个边长为 10cm 的正方体木块,漂浮在水面上,露出水面的高度为 4cm。求木块受到的浮力。($\rho_{水} = 1.0 \times 10^3 \text{kg/m}^3, g = 10 \text{N/kg}$)
试试手自己判
检测题
一个物体挂在弹簧测力计下,在空气中示数为 10N。将其一半体积浸入水中时,示数为 8N。若将其全部浸入水中,示数应为多少?(假设水未溢出)
看答案和判分标准
答案:6N
判对标准:
1. 学生能算出半浸时的浮力 $F_{浮1} = 10 - 8 = 2\text{N}$。
2. 学生能推断出全浸时排开体积加倍,浮力加倍,即 $F_{浮2} = 4\text{N}$。
3. 学生能正确计算最终示数 $F_{拉} = G - F_{浮2} = 10 - 4 = 6\text{N}$。
若学生回答 8N 或 10N,说明未掌握浮力与排开体积成正比的关系。
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