定义 利用天平或弹簧测力计测量物体在空气中和浸入液体中的示数差,从而计算浮力大小的实验方法。
从哪来 基于“流体定义”这一前置知识。流体(液体和气体)具有流动性,当物体浸入其中时,流体会对物体产生向上的托力,称重法正是通过测量这种托力导致的视重变化来量化浮力。
为什么 根据力的平衡原理,物体在静止状态下受力平衡。在空气中,物体受重力 $G$ 和空气浮力(通常忽略不计),此时测力计示数 $F_1 \approx G$。当物体浸入液体中时,物体受到向下的重力 $G$、向上的液体浮力 $F_{浮}$ 和向上的拉力 $F_2$。由平衡方程 $F_2 + F_{浮} = G$ 可知,$F_{浮} = G - F_2$。因此,两次示数之差即为浮力大小。
生活类比法
适合
形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。
讲解时让学生想象自己站在体重秤上,然后跳进游泳池。身体入水后,体重秤读数变小了,减去的这部分重量就是水把你“托”起来的力。称重法就是把这个“变轻”的过程用天平或测力计精确记录下来。
受力分析图解法
适合
逻辑严密、擅长受力分析的学生。
直接在黑板画出物体在空气中和液体中的受力示意图。左边画 $G$ 向下,$F_{拉1}$ 向上;右边画 $G$ 向下,$F_{拉2}$ 向上,$F_{浮}$ 向上。通过对比两个状态,引导学生列出等式 $F_{拉1} = G$ 和 $F_{拉2} + F_{浮} = G$,推导出 $F_{浮} = F_{拉1} - F_{拉2}$。
实验探究法
适合
动手能力强、喜欢验证的学生。
直接进行演示实验:用弹簧测力计挂一石块,读出示数 $G$;缓慢浸入水中,观察指针回缩,读出示数 $F$。让学生自己计算 $G-F$,并改变浸入体积,发现示数变化量与浸入体积成正比,从而理解称重法的核心是“测量视重减少量”。