三、探究影响浮力大小的因素
1. 将饮料瓶慢慢压入水中,体会浮力的变化,同时观察饮料瓶浸入水中体积的变化情况。从中获得启示,进一步猜想浮力的大小可能跟哪些因素有关。若是换成其他液体,实验结果会有不同吗?猜想饮料瓶受到的浮力大小还与哪些因素有关。
2. 按教科书第86页图9-33所示的步骤进行实验。
思考:
如图(b)所示,将物块逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数逐渐变小,这说明浮力大小与什么因素有关?
如图(c)所示,改变物块浸没在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,这说明浮力大小与什么因素无关?
如图(d)所示,将物块浸没在浓盐水中,弹簧测力计的示数比图(c)中的小,这说明浮力大小与液体密度有怎样的关系?
交流与小结:
(1) 实验表明,浸在液体中的物体,排开液体的
越大,
越大,其所受的浮力就越大。
(2) 进一步推理可知:
① 浸在液体中的物体,排开液体的质量越大,其所受的浮力就
。
② 浸在液体中的物体,排开的液体越重,其所受的浮力就
。
(3) 猜想:浮力与被物体排开的液体所受的重力是否可能相等呢?
解析:
【分析】
首先,通过将饮料瓶压入水中的体验实验,当饮料瓶浸入水中的体积越大,感受到的浮力越大,由此可先猜想浮力大小与物体排开液体的体积有关;换成不同密度的液体(如浓盐水),饮料瓶受到的浮力会变化,进而猜想浮力与液体密度有关,还可拓展猜想与物体形状等因素有关。
接着分析实验步骤对应的问题:图(b)中物块逐渐浸入水中,排开液体体积增大,弹簧测力计示数变小,说明浮力增大,因此浮力与排开液体体积有关;图(c)中物块浸没后改变深度,测力计示数不变,说明浮力不变,即浮力与浸没深度无关;图(d)中换成浓盐水(密度更大),测力计示数更小,浮力更大,说明排开体积相同时,液体密度越大浮力越大。
最后结合实验现象完成交流小结,从排开液体的体积、质量、重力角度推理浮力的变化规律,并提出浮力与排开液体重力的猜想。
【解析】
1. 体验实验分析:将饮料瓶慢慢压入水中,浸入水中的体积越大,手感受到的向上的浮力越大,因此猜想浮力大小与物体排开液体的体积有关;换成密度不同的其他液体(如浓盐水),饮料瓶受到的浮力会不同,所以还猜想浮力大小与液体的密度有关,此外还可猜想浮力大小可能与物体的形状等因素有关。
思考问题解答:
图(b)中,物块逐渐浸入水中,排开液体的体积逐渐增大,弹簧测力计的示数逐渐变小,根据称重法测浮力($F_{浮}=G-F_{示}$),可知物块受到的浮力逐渐变大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
图(c)中,改变物块浸没在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,说明物块受到的浮力不变,由此可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
图(d)中,将物块浸没在浓盐水中,弹簧测力计的示数比图(c)中的小,根据称重法可知物块受到的浮力更大,说明在物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
交流与小结:
(1) 实验表明,浸在液体中的物体,排开液体的体积越大,排开液体的重力(或质量)越大,其所受的浮力就越大。
(2) 进一步推理可知:
① 浸在液体中的物体,排开液体的质量越大,其所受的浮力就越大。
② 浸在液体中的物体,排开的液体越重,其所受的浮力就越大。
(3) 猜想:浮力与被物体排开的液体所受的重力可能相等。
【答案】
1. 浮力大小可能与物体排开液体的体积、液体的密度有关;换成其他液体实验结果会不同,还猜想浮力大小可能与物体的形状等有关。
思考:
浮力大小与物体排开液体的体积有关;浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;在物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
交流与小结:
(1) 体积;排开液体的重力(或质量)
(2) ① 越大;② 越大
(3) 相等
【知识点】
影响浮力大小的因素;阿基米德原理猜想
【点评】
本题通过体验实验与分步探究实验相结合的方式,引导学生从直观感知到实验验证,逐步推导浮力的影响因素,既培养了学生的实验观察能力,又帮助学生建立起浮力相关规律的认知逻辑,为后续学习阿基米德原理奠定基础。
【难度系数】
0.6