浮力演示器

杨丽丽 鲁 毅 王文清

(内蒙古科技大学包头师范学院，内蒙古 包头 014000)

浮力演示器

杨丽丽 鲁 毅 王文清

(内蒙古科技大学包头师范学院，内蒙古 包头 014000)

运用塑料板、木块等制成“浮力演示器”,可以帮助学生清楚地看到物体受到浮力的过程，促进学生对浮力产生原因的理解。

初中物理；浮力；演示器

在人教版物理八年级下册“浮力”这一节中,浮力产生的原因是教学的重、难点，在实际教学中很多教师针对此做了很多的设计，比较常见的方式有如下几种。

图1

(1) 教师采用教材上的理论分析方法来探究“浮力产生的原因”(如图1)，即通过研究浸没在液体中的长方体的各个面所受液体压力的情况，得出合力即为浮力。此方法存在的不足是：图1只是一个理论模型，并不是实验现象，学生单纯靠理论分析、推理来理解浮力产生的原因会很难。

图2

(2) 乒乓球实验是探究浮力产生原因的一种常用方式(如图2)，是一个很受大家认可的实验。学生通过观察乒乓球前后不同的状态及分析乒乓球的受力情况，定性理解浮力产生的原因。此实验过程简单，现象明了，存在的不足是：液体压力作用在曲面上，对初中学生来说，对球体进行受力分析和合成难度较大。

图3

(3) 也有教师采用表面光滑程度不同的两个蜡块进行实验(如图3)，即由两个蜡块分别与容器底部接触，光滑接触的那个不能浮起，而另一个可以浮起，借此帮助学生理解浮力产生的原因。此实验存在的不足是：在实验过程中滑块很难与器皿底部紧密结合，实验的成功率不高，部分学生会认为滑块是被粘在器皿底部的。

(4) 还有教师制作了又一种实验装置，如图4所示，该实验分为三个过程：① 向隔板的上方倒水时可以看到小球仍然保持静止不动；② 通过漏斗向隔板下方注水，当隔板的下方也充满水，而细管中液面比隔板上方的液面低时，会看到小球仍静止在圆孔中；③ 继续向漏斗中注水，当细管中的液面上升到一定高度时，就会看到小球离开圆孔上升到水面。演示过程中，学生可以一步一步看清楚浮力产生的过程，可帮助其理解浮力是液体对物体各方向产生的压力的总效果。

图4

此实验存在的不足在于：乒乓球必须与小孔密合不能漏水，但在制作时很难做到，对球的受力分析难度较大。

在上述实验的基础上，笔者设计、制作了“浮力演示器”。此实验装置操作过程简单，现象明显，能较好地帮助学生理解浮力产生的原因。

1 装置结构

图5 长方形孔

如图5所示，先用塑料板粘一个无顶长方体水槽。在高约2/3处水平粘一个塑料板，并在上面切一个长方形的孔；再截取两个相同的略大于开孔的木块，一个放在开孔处，一个作为对照放在旁边的位置。在中间塑料板的一角开一小孔，接一塑料软管，使上下空气连通。

2 制作方法

(1) 塑料容器的制作

取20cm×30cm的2块塑料板，一块做水槽底部，在另一块的左半部分挖一个8cm×5cm的长方形，并在其一角开一个小孔，作为水槽中间的隔板。取2块20cm×20cm的塑料板作为水槽左右两个侧面，取2块20cm×29cm的塑料板作为水槽前后两个侧面，用胶水将塑料板粘合，制成容器。

(2) 木块的制作

选取质地均匀的木板，截取两个底面为8.5cm×5.5cm的长方形木块，并把表面打磨光滑。

(3) 塑料软管的截取

选取合适的塑料软管，其粗细恰好与中间隔板上的小孔相吻合，截取一小段。

3 实验操作与应用

将一个木块放在中间隔板所开长方形小孔的上面，另一个放在旁边；从上面向水槽中注水，让学生观察两个木块的状态并思考：(1) 放在其中的相同的木块，一个能浮起来，而另一个不能浮起来，可能是什么原因导致的？(2) 继续向里面注水，直到中间隔板下面的空间全部充满水时，又看到什么现象？如何解释这一现象？

此实验可以帮助学生理解浮力产生的原因，即浸在液体中的物体，其上下表面有压强差，导致上下表面的压力不同，从而产生浮力。

[1] 朱向阳.通电平行直导线相互作用演示装置[J].物理之友，2015，(3).

[2] 潘传盛.“浮力产生的原因”之教学初探[J].物理教学探讨，2008，(14).

[3] 贺良治.“浮力产生的原因”演示实验的改进[J].数理天下，2003，(12).

[4] 张永明.浮力产生的原因演示器[J].中小学实验与装备，2012，(1).

名师简介：鲁毅(1958— )，男，内蒙古包头人，内蒙古科技大学包头师范学院教授、硕士生导师，研究方向为磁学与磁性材料。

王文清(1962— )，男，博士，山西保德人，内蒙古科技大学包头师范学院副教授、硕士生导师,研究方向为物理课程与教学论。