师:同学们好,欢迎来到今天的科学课堂。这节课我们需要准备 500 毫升的烧杯,并提前倒入 400 毫升水,还要准备防水橡皮泥、细绳、干抹布以及用来记录科学知识的笔记本。没有烧杯的同学,可以准备上下直径相同的透明杯,并在水面处标上刻度线。注意,标刻度的时候,视线要与水面相平。
前面两节课,我们研究了物体的沉浮与材料体积、重量的关系。哪位同学能有条理地说一说?
生:同种材料构成的物体,改变重量和体积,沉浮状况不变。不同材料的物体,体积相同,重的容易沉,轻的容易浮;重量相同,体积小的容易沉,体积大的容易浮。
师:非常好。我们已经揭开了沉浮的不少秘密,可是铁块为什么会下沉,钢铁造的轮船却能浮在水面呢?有的同学百思不得其解。今天这节课,我们就一起来研究这个问题。铁块不能随意捏成船形,怎么办呢?我们可以选择与铁块在水中沉浮状况相同,且容易改变形状的物体来代替它。大家想一想,是什么呢?
生:橡皮泥。
师:没错,就是橡皮泥。今天我们研究的课题就是“橡皮泥在水中的沉浮”。那把橡皮泥放入水中会发生什么变化呢?为了方便捞取橡皮泥,可以在橡皮泥上缠绕一根细绳,大家动手实验试一试。
生:(动手实验)橡皮泥沉到了烧杯底部。
师:大家还观察到了其他变化吗?
生:烧杯里的水面上升了。
师:细心的同学观察得很准确。同学们可以在上升的水面标上刻度线。老师有几个问题,水面为什么会上升呢?
生:橡皮泥进入水中,它的体积占据了空间,所以水面上升了。
师:非常对。那水面上升了多少呢?我们可以用放入物体后的水面刻度值减去原来的水面刻度值得出。我们一起来计算。注意读数时,眼睛要与水面相平。原来的水面刻度为 400 毫升,放入橡皮泥后,水面刻度为 440 毫升。由此我们计算上升的水量为 440 毫升减 400 毫升,等于 40 毫升。它表示什么呢?
生:它是橡皮泥浸入水中排开的水的体积。
师:对,我们把它叫做排开的水量。所以它表示橡皮泥在水中排开的水量为 40 毫升。在这里老师有一个温馨提示,据资料介绍,我国自主研制的载人潜水器蛟龙号母船向阳红 09 号的排水量为 4500 吨,这里的排水量指的是排开水的重量。本节课我们说的排开的水量指物体排开水的体积,所以不能简单地把排开的水量说成是排水量。橡皮泥完全浸没到了水中,占据了水原来的空间,将水排开,此时排开的水量的体积等于橡皮泥自身的体积。那和乘除有没有关系呢?这个问题我们还需要继续研究。如果我们把这块橡皮泥捏成实心的球体,它的重量会发生变化吗?体积会发生变化吗?
生:形状不影响重量,它的重量没有发生变化。
师:体积我们不容易观察,可以怎样测量呢?
生:把橡皮泥放入水中沉时,测量排开的水量,就能比较橡皮泥的体积。
师:非常好,我们一起来实验。把橡皮泥取出擦干捏成球体。为了实验精确,用滴管将烧杯里水面刻度恢复到 400 毫升。注意视线与水面相平。放入橡皮泥,大家一起读一读此时页面的刻度。
生:440 毫升。
师:计算它排开的水量。
生:440 毫升减 400 毫升,等于 40 毫升。
师:排开的水量没有变化。看来橡皮泥从长方体捏成球体,它的重量没有变,体积也没有改变。如果我们把这块橡皮泥捏成柱形、饼状等其他的形状,它的体积会发生变化吗?大家也可以把橡皮泥捏成其他的实心形状进行研究,动手实验试一试。
