谈谈《浮力》的教学策略

庞光娟

摘要：人教版八年级下册第十章《浮力》是中学物理教学中的难点.它涉及到的知识面较广（如：液体压强、液体密度等），应用性较强，题型变化较多.再者由于学生对生活的一些物理现象不能正确理解，导致对浮力产生错误的认识.如：认为沉在水底的物体不受浮力，浸没在液体中的物体越往下沉受到的浮力越大.针对以上的问题，笔者从日常生活中的一些现象着手分析物体在液体中所处的状态；再结合实验对浮力的计算方法加以总结；最后通过练习对浮力加以巩固消化.

关键词：浮力的计算；阿基米德定律；二力平衡

为了让学生总结出浮力的知识要点，弄清分析浮力问题的思路和方法，突破难点，在教学中笔者对《浮力》这一节采用了以下的教学方法.

1认清物体在液体中所处的状态

物体在液体中所处的状态有漂浮、悬浮和沉底.如图1所示：物体C：漂浮；物体B：悬浮；物体A：沉底比较物体在液体中所处的状态方法有以下两种.

法一比较浮力和重力的关系：

当F浮>G 时，物体会上浮最终处于漂浮的状态.由二力平衡的条件可知，当物体漂浮时，F浮=G.（注：要让学生明确上浮和下沉只是一个过程，上浮最后的状态是漂浮；下沉最后的状态是沉底）

当F浮=G 时，物体可以悬浮在液体中的任一位置.

当F浮< G时，物体会下沉，最终会沉底.

法二结合生活情境，比较ρ物和ρ液的关系：

当ρ液>ρ物时，物体会处于漂浮状态.如：木块会浮在水面上，油会浮在水面上.

当ρ液=ρ物时，物体会悬浮.如：把鸡蛋放入装有水的烧杯中会沉底，当往烧杯中加盐时，鸡蛋会逐渐的上浮，最后会处于悬浮的状态.

当ρ液<ρ物时，物体会下沉.如：一小块铁块放入水中会沉底；小石块放入水中也会沉底，但一大块木块放入水中却还会漂浮.

小结： 物体所处的状态1比较F浮与G 1比较ρ液与ρ物漂浮1F浮>G 1ρ液>ρ物悬浮1F浮=G 1ρ液=ρ物沉底1F浮< G 1ρ液< ρ物强调：物体的状态与G物、ρ物有关，但浮力的大小与G物、ρ物无关.

讨论：浮力的大小与什么因素有关？

2影响浮力大小的因素

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验教学中，同学们会猜想：

a 浮力的大小与物体的密度（ρ物）有关；

b 浮力的大小还跟液体的密度（ρ液）有关；

c 浮力的大小跟浸没的深度（h）有关 ；

d 浮力的大小与物体浸在液体中的体积（V浸）有关……

实验证明ab的猜想，可以让同一个物体分别浸没在不同的液体中，比较物体所受浮力的大小，从而得出结论浮力的大小与物体的密度无关，而与液体的密度有关；

如何突破猜想c？可以通过实验、列表格、作图分析等方法，从而得出浮力的大小与猜想d的关系.下面是学生在教师的引导下为突破猜想c 和d所做实验.

如图所示是某同学在探究物体在水中受到的浮力的变化情况，将一挂在测力计上的高为10cm的圆柱体铁块缓慢浸入水中，在铁块接触容器底之前，分别记下铁块所处不同深度h和测力计相应的示数F，学生把实验数据记录如下表：次数1112131415161718h/cm1012141618110112114F/N16751625157515251475142514251425之后引导学生用描点法画出F拉与h及F浮与h的关系.

结论：浮力的大小与液体密度及浸在液体中的体积有关，与物体的密度及深度无关.

3区别V物、V浸和V排的关系

V物：指物体的体积.

V浸：指物体浸在液体中的体积；

V排：指物体浸在液体中排开液体的体积（如：把物体放入烧杯中，液面会上升）；

注：V浸=V排

当物体完全浸没时：V浸=V排=V物；

当物体部分浸没时：V浸=V排< V物

4浮力的计算方法

平衡法：F浮=G（仅针对漂浮、悬浮）

称重法： F浮=G - F液体中

定义法：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

小結以上四种方法适用的条件：①当题目涉及到“漂浮、悬浮”字眼时，用平衡法解题；

②当题目涉及到弹簧测力计（一般是选择题和实验题较多），选用称重法；

③当题目（一般是填空题）涉及到物体在液体中上下表面受到液体对其的压力时，选用压力差法；

④当题目涉及到液体密度、物体体积、排水量、溢水杯等字眼时，优先考虑阿基米德原理.

5解题思路及步骤

有了以上对浮力各知识点及计算方法的认识，就仅须提醒学生慎重审题了，而且在审题时需注意：

（1）判断物体在液体中所处的状态，如涉及到漂浮、悬浮则利用平衡法.

（2）当题目提到密度、体积或处于浸没时，则想到阿基米德，且浸没时：V排=V物.

6典型例题分析

例1将质量是200g的物体缓缓浸没在原盛满水的杯子中后，溢出160g的水，放手后，则物体最终会（）

A.沉入水底B.漂浮在水面

C.悬浮在水中D.无法判断

分析：已知物体的质量及排水量，要判断物体的浮沉条件，可以通过比较重力和浮力的关系进行求解.

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，

∴物体将下沉故选A.

例2把重10N，体积为12×103cm3的物体投入水中，当物体静止时，物体的状态和所受浮力是（）

A.漂浮，F浮=12NB.悬浮，F浮=10N

C.漂浮，F浮=10ND.沉在水底，F浮=12N

分析：方法1：设物体全部浸没水中时所受浮力：F浮=ρ水gV排=10×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m3=12N；

则当物体全部浸入时所受浮力F浮>10N，故物体会上浮，最后会漂浮在水面上.根据二力平衡的原理知：F浮力=G=10N

故答案为：C

例3一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开05N的水.然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止.g=10N/kg求：

（1）物体在纯水中所受的浮力；（2）物体的体积：（3）物体悬浮时盐水的密度.

分析：审题时须注意题目中提到“排开水05N”，则选择阿基米德原理解题F浮=G排=05N；

问题2求物体的体积.题目提到“物体沉入装有水的烧杯中底部”，即V排=V物；再根據问题1已知浮力，则由F排=ρ水gV排进行求解V排， 间接的求解V物.

问题3求液体的密度.题目提到“物体悬浮在盐水中”，则可以根据ρ盐水=ρ物求解；或利用阿基米德原理F排=ρ水gV排求解，只是需要注意物体在盐水中的浮力不等于在水中受到的浮力，此时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浸没时V物= V排=5×10-5m3

（3）因为物体悬浮， 所以ρ盐水=ρ物 =m物/V物=0055kg/（5×10-5m3）=11×103kg/m3

方法2：因为物体悬浮，则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

参考文献：

[1]人民教育出版社，八年级物理教材，（2013年 第二版）.

[2]李翠莲认识浮力[J]，中学生数理化（教与学），2008，（S1）.

[3]钟西友浮力认识的误区与矫正[J]，中学物理教学参考，2008，（Z1）.

[4]刘奋生浅谈浮力的计算[J]，数理化学习（初中版），2009，（02）.

[5]贺正炎“浮力”考什么？[J]，数理化解题研究（初中版），2011，（03）.