谈“阿基米德定律”的教学

(整期优先)网络出版时间:2011-04-14
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谈“阿基米德定律”的教学

伏孝礼

伏孝礼甘肃省会宁县郭城初中730726

摘要:阿基米德定律是初中物理教学的重点内容,也是学生难以掌握的知识。正确地掌握浮力的内容,应从阿基米德定律入手:判断物体是否受到液体的浮力,一看物体是否浸入液体中,二看物体在液体中是否受到液体的压力差,浮力的大小由阿基米德定律来定量计算。这样,学生才能正确地掌握阿基米德定律,学好这一单元。

关键词:物理教学阿基米德定律教学

阿基米德定律是初中物理教学的重点内容,也是学生难以掌握的内容,从多年的教学经验总结得出,正确地掌握浮力的内容,应从阿基米德定律入手。正确地掌握阿基米德定律应从下面几点入手:

一、定律中的“浸”字,是产生浮力的必要条件。如果物体浸入液体中,则物体受到液体向上浮力的作用;如果物体没有浸入液体中,则物体不受浮力的作用。如图1,在容器内的水面上,放有一重为G的活塞,活塞与器壁光滑接触,则水对活塞有一个大小为F=G、方向竖直向上的作用了,但这个力并不是浮力,原因是活塞并没有浸入液体中。

二、浮力的实质是液体对浸入其中的物体上下表面的压力差,所以要使某物体受到某液体的浮力,则此液体的下表面一定受到液体向上的压力。如图2,正方形物体放在底面平整的容器底面上,其下表面与容器底部紧密接触而不沾水,则此物体只受到液体向下的压力,而不受液体的浮力。其实这种情况可将物体与容器看成是一个整体(或容器的一部分),如图3,这样就容易理解物体不受浮力作用的道理了。

三、定律中所说的“浸在液体里的物体”既可以是固体,也可以是液体或气体。如植物油及气泡在水中会上浮,原因是它们受到浮力的作用。

四、正确理解阿基米德定律的数学表达式F浮=G排=ρ液gV排,是理解浮力的关键。公式中的ρ液是被排开的液体的密度,而不是浸入液体中的物体(包括固、液、气体)的密度;g是常量,表示重力与质量的比例常数;V排是被物体排开的液体的体积,而不是物体的体积。当物体完全浸没时,V排=V物,但是当物体只是部分浸入时,V排<V物。

五、当物体完全浸没时浮力的大小仅与物体排开的液体的重量有关,而与物体浸入液体的深度、物体的运动状态无关。由于浸入液体的深度不同,上下表面所受液体的压强不同,而压强差不变(物体上下表面的高度差不变),故浮力不变。从力的知识知道,物体运动状态的变化是由物体所受各力的大小关系决定的,我们不能认为物体在液体中向上或向下运动是由浮力大小来决定的,更不能认为在液体中向上运动的物体受到浮力,而向下运动的物体不受浮力。如图4中的A、B两球体积相同,虽然A球向下运动,B球向上运动,但两球受到的浮力是等大的。

综上所述,判断物体是否受到液体的浮力,一看物体是否浸入液体中,二看物体在液体中是否受到液体的压力差,浮力的大小由阿基米德定律来定量计算。