探究浮力产生的原因实验改进方案

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介绍一组探究浮力产生原因的小实验

作者：倪佳桯

来源：《物理教学探讨》2008年第16期

浮力产生原因是浮力教学中的难点之一，如何能轻松地突破此难点，同时又能很好地培养学生自主学习能力和探究能力是我们教师值得研究的课题之一。下面介绍的是本人在教学中使用的一组小实验，其特点是：材料易得，操作简便，现象明显，富有启发性，可作边教边实验；小实验的组合更具学生自主学习，有利于培养学生的科学探究能力。现供同行参考，以抛砖引玉。

1 器材准备和制作：

取三个大小不同的饮用水的塑料瓶，将最大的一个剪去瓶的上面锥形部分，其余两个剪去瓶底；橡皮膜两张（气球皮、安全套皮都可）；乒乓球（塑料球、木球，只要密度小于水大小合适的小球）两个；PVC塑料管直径5cm，长约6cm一个（可用现成的PVC管外接）；硬金属丝长约30cm。

用硬金属丝在火上烤热在如图1所示PVC管外部离管口3cm处熔成两个对称的凹陷点，然后将硬金属丝弯成如图2所示状，再将硬金属丝安装在PVC管上，在PVC管两端扎上并绷紧橡皮膜如图3所示，备用。

2 演示步骤与说明：

（1）取一个较大的剪去瓶底的饮用水塑料瓶，拧紧盖子，放入适量的水，再在其中放入一个乒乓球，乒乓球漂浮在水面上，如图4所示。表明乒乓球在水中受到向上的浮力。

（2）拧下瓶盖，放出瓶中的水，然后向放有乒乓球的塑料瓶内注水，乒乓球没有向上浮。学生看到此现象，产生悬念，引发积极的思维。必要时可让学生复习如图5所示的实验，表明液体有重力，它对容器底有压强、有压力，使橡皮膜向下凸。 龙源期刊网

（3）取一个较小的剪去瓶底的塑料瓶做类似第2步的实验，然后将较小一个塑料瓶放入较大的一个塑料瓶内，当水位上升到较小塑料瓶内乒乓球的下表面时，此乒乓球向上浮起，而较大塑料瓶内的乒乓球却按兵不动，仍在水底，如图6所示。此时学生悬念迭起，思维更加积极，会与同桌及旁桌交流，激发了学生的自主学习，积极探究的欲望。此时通过教师的点睛和巧妙的引导，能初步理解浮力产生的原因。

《探究浮力产生原因的创新实验》

中学物理创意实验设计参评申报表

作品全称 探究浮力产生原因的创新实验

学校名称 联系电话

姓名 性别 年龄 初、高中组 初中

（一）设计原理(含原理图和实物图、主要解决的问题）

人教版八年级下册物理教材P50，在进行浮力产生的原因教学时，课本通过对图1从压强（压力）方面进行分析，浸没在液体中的物体，上、下表面受到液体对它的压力不同，其压力差就是浮力产生的原因。

图1

由于学生的空间想象能力等不足，部分同学无法在头脑中建立（在液面下的某处，水平放置一个正立方体或圆柱体）模型，再加上相关知识准备不足，给推理回答带来困难，实际教学中学生理解起来有一定的难度。因此，我设计一个实验，通过实验现象明显看到上下表面存在压力差，帮助学生理解。

具体制作如下：如右图2中，剪去两个废旧注射器（60ml）的后端，留前端。平的一端扎上橡皮膜，另一端套上橡胶管（两个管中分别用蓝色和红色进行区分）。用废旧的探究液体内部压强的仪器将两个套在一起，如图3示。

图3

图2

两根橡胶管分别接到两个微小压强计上，如图4所示（微小压强计里分别装上蓝色水和红色水进行区分，蓝色的接图3中蓝管，红色的接图3中红管）。将其固定在铁架台上。

图4

（二）实验方法（或实验过程）

图5

图6

如图5，将组装好的仪器水平放到水中某位置，可以看到蓝色和红色两个压强计中液面高度差是一样的，因为在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等，又因为左右平面的表面积相等，所以左右两面所受的压力相等。

如图6，将其竖直放入水中，两压强计中液面高度差不同，深度越深的高度差越大，因为深度越深压强越大，当受力面积相同时，则橡皮膜受到的压力也越大。

2020年2月Vol. 38 No. 04 中学物理

•实验研究•

採堯浮力户生的房因及影响因棄卖验装置改迕

郑贤松代伟

(西华师范大学物理与空间科学学院四川南充637002)

摘要：物理是一门以实验为基础的自然学科，实验对物理学的产生、发展和完善起着至关重要的作用，实验是物 理学的源泉，也是验证物理规律的唯一途径.浮力作为初中物理教学的重难点部分与生活联系比较密切.因此，用实验 来探究浮力产生的原因及影响浮力大小的因素是十分必要的.它不仅可以加强学生对浮力知识的理解和掌握，还可以 发挥实验激发学生学习兴趣和求知欲望的作用，培养学生的科学探究精神和实验能力.关键词：液体；浮力；影响因素；实验探究文章编号：丨008 -4134(2020)04 -0016 中图分类号:〇633.7 文献标识码：B

1引言其上表面的压强，由于长方体上、下表面的受力面积

“浮力”是人教版初中物理八年级下册第十章的

内容，在第一节中探究了浮力的存在和产生的原因以

及影响浮力的因素.对于浮力产生的原因以及影响液

体浮力大小因素的探究，教材中只是简单地进行了阐

述，分析了几种可能影响浮力大小的因素以及实验方

法，但用教材中的方法进行实验探究误差较大，效果

也不明显.对于浮力的产生，教材中只进行了粗略的

理论分析就得出结论：“浸没在液体中的物体，其上、

下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的

原因”；对于浮力的大小与哪些因素有关，教材中只是

抽象地描述了几组实验，就直接给出结论:“物体在液

体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关、

跟液体的密度有关.物体浸在液体中的体积越大、液

体的密度越大，浮力就越大.”课本中跳过了猜想、进

行实验方案设计、实验探究和对实验结果进行归纳总

结等科学环节，忽略了实验在物理教学中的重要作

用，没能让学生很好地领悟物理学的思想和体验科学

探究过程中的艰辛与成功的喜悦.基于以上原因，在

探究浮力产生的原因以及探究影响浮力大小因素的

浮力产生原因实验改进意见

婺源县江湾中学 方建中

制作材料与制作方法：

用雪碧瓶、橡胶皮管和橡胶圈、泡沫块、中性笔芯管做成如图甲所示的装置，其中，橡胶圈孔径比乒乓球的直径稍小，并用万能胶固定在泡沫块上；泡沫块的孔恰能让乒乓球陷入一部分，并用万能胶固定在雪碧瓶上。中性笔芯管用以排气。

实验操作方法：

实验时，先用夹子夹紧橡胶皮管，再将乒乓球用铅笔压住，然后向瓶内倒水，现象如图乙所示，乒乓球不上浮。

学生观察后，取得夹子，瓶内一小部分水通过橡胶皮管流到乒乓球下方，直到乒乓球上浮至水面，如图丙。 乒乓球 上表面带有橡胶圈的泡沫块 水

夹子

橡胶皮管

甲 乙 丙 中性笔芯管