师:亲爱的同学们,你们好!今天我们要学习的内容是“浮力”,请大家做好课前准备。本节课需要用到的实验材料有:水槽、水、橡皮泥、弹簧测力计、滑轮、泡沫、塑料块、线、烧杯、抹布。准备好了吗?让我们开始今天的科学之旅。老师这儿有一个烧杯和一个乒乓球,如果我松开手,乒乓球的位置会怎样变化?
生:(观察后)乒乓球弹跳几次后落在了烧杯底部。
师:乒乓球为什么会落下来?
生:因为它受到了地球的地心引力,也就是重力的作用。
师:重力的方向是向哪的?
生:向下。
师:我们可以用一个符号来表示,一个向下的箭头。现在,如果不能倾斜烧杯,也不能把手伸到烧杯里,怎样才能取出乒乓球呢?
生:可以加水。
师:好,我们来试一试。大家仔细观察乒乓球位置的变化。
(加水后,乒乓球随着水面上升浮起来)
师:乒乓球好像被一个力拖上来,这个力的方向是向上的。这个力叫什么名字呢?就是我们今天要认识的新朋友——浮力。我们也用一个符号来表示,一个向上的箭头。浮力有什么特点呢?大家想不想知道?让我们一起做个小活动体验一下。请看活动要求:第一步,把泡沫塑料块按入水中,注意体会手的感觉,并观察水面的变化;第二步,松开手,观察泡沫塑料块的位置会怎样变化;第三步,记录你的发现。在活动过程中,同学们动作要轻一点、慢一点,不要把水溅到桌面上,如果不小心溅出来,及时用抹布清理干净。实验可以重复多做几次,仔细体会。没有泡沫塑料块的同学,也可以用小木块、空瓶子来代替。下面开始实验,我们先来看老师是怎么做的。
(老师示范实验)
师:我们来交流一下活动感受。当把泡沫塑料块按入水中时,手有什么感觉?
生:感受到水对泡沫塑料块有一个向上的力。
师:使用空瓶子和小木块的同学有相同的感受吗?
生:有。
师:像泡沫塑料块这样浮在水面上的物体,都会受到一个向上的力,这个力称为水的浮力。继续看,当我们把泡沫塑料块往水中按压,使它完全浸入水中的过程,水面发生了什么变化?
生:水面的高度升高了。
师:这是为什么呢?
生:因为泡沫塑料块进入水中,排开了一部分水。
师:这部分水的体积我们叫做排开的水量。想一想,泡沫塑料块浸入水中的体积越大时,排开的水量会怎样变化呢?
生:物体浸入水中的体积越大,排开的水量就越大。
师:排开的水量和浮力会有关系吗?有什么样的关系呢?这节课我们就来研究影响浮力的因素是不是排开的水量。现在我们松开按压泡沫塑料块的手,泡沫塑料块的位置发生了什么变化?
生:泡沫塑料块往上浮,然后静止浮在水面上。
师:想一想,此时泡沫塑料块受力吗?
生:受到一个向上的浮力。
师:还有其他的力吗?
生:还有一个向下的重力。
师:还有别的力吗?
生:没有了。
师:也就是说,静止浮在水面上的泡沫塑料块一共受到两个力,一个向上的浮力,一个向下的重力。浮力和重力的关系是怎样的呢?大家都参加过拔河比赛,当比赛开始后,绳子如果停留在中间静止不动时,说明左右两个方向的力是怎样的关系?
生:它们应该是相等的。
师:泡沫塑料块现在静止浮在水面上,既不上浮也不下沉,说明向上和向下的力它们也应该是相等的。我们可以用一个式子来表示:浮力等于重力。
师:大家分析得非常出色。现在老师想要考考大家,如果我继续往下按压泡沫塑料块,使它小部分浸入水中,保持在这个位置不动,此时泡沫塑料块受到几个力呢?
生:受到一个向上的浮力、一个向下的重力,还受到手对它一个向下的压力。
师:我们用符号在图上表示出来。这三个力的关系是怎样的?现在泡沫塑料块小部分浸入水中也是保持不动的,说明向上和向下的力它们还是相等的,所以我们可以把这三个力表示为:浮力等于重力加压力。如果老师现在改变泡沫塑料块排开的水量,使它大部分浸入水中乃至完全浸入水中,泡沫塑料块受到的浮力有变化吗?是多大?我们怎样才可以知道呢?
生:只需要测出它受到的重力大小,加上压力大小,就是此时它受到的浮力大小。
师:下面我们就来制定具体的测量方案,看一看浮力的大小和排开的水量到底有没有关系。我们先来看一看重力如何测量,测量重力需要使用测量力的好帮手——弹簧测力计,大家还记得它是怎么使用的吗?我们在五年级上册的时候已经学习过弹簧测力计的使用方法。今天我们可以用一根线把泡沫塑料块直接挂在弹簧测力计下,读出它的示数。这块泡沫塑料它受到的重力是0.02牛顿。知道了重力,压力怎样来测量呢?泡沫塑料块是浮在水面上的,我们想要给它一个向下的力,使用弹簧测力计可以做到吗?
