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【中图分类号】G633.7
年度 07年 09年 10年 11年 12年
题型 无 选择 无 填空 综合 无
分值 0分 3分 0分 3分 1分 0分
物体的浮沉条件是在学习了浮力概念及阿基米德原理的基础上展开的,它将浮力、重力、二力平衡、密度等知识联系起来进行综合运用。本节分为探究物体的浮沉条件实验探究及结论分析、浮沉条件在生活中的应用。从下表的广东中考来看,基本都在选择和填空题中,偶尔在综合题中进行考查,从试题看难度都不大。但所占分值大,试题灵活,对学生能力要求较高。
判断物体的浮沉有两种方法。第一种将F浮与G物作比较:当F浮>G物时,物体上浮;当F浮ρ物时,物体上浮;当ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中;当ρ液<ρ物时,物体下沉。漂浮在液面上的物体,ρ液>ρ物。一.物体浮沉条件的分析
物体的浮沉,可以分为定性分析和定量计算两种,通常会以文字或图片的形式进行呈现。在这两种分析中,还可以通过正向思维方式和逆向思维方式进行,培养学生的能力。
1、定性分析:①正向思维:一块实心物体放入盛水的烧杯中,物体静止时处于悬浮状态。若将该物体分成大小不同的两块,仍然放在盛水的烧杯中,判断物体的浮沉状态。根据物体密度和液体密度的关系,当ρ液>ρ物时,物体上浮;当ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中;当ρ液<ρ物时,物体下沉。图1所示把一个体积为125cm3苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则苹果所受的浮力为1.25N,从水中取出苹果,分成一个大块和一个小块,,再将小块放入水中,发现小块沉入水底,据些现象可以推断:若将大块浸没入水中,松手后大块将会先上浮后漂浮(或上浮) (g=10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)
②逆向思维:在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底。根据F浮=ρ液gv排,G物=ρ物gv物,可知v排<v物,即F浮<G物。因此可以判断出梨子受到的浮力一定比重力小。图2所示潜水艇模型,通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、
上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气时,液体通过B管进入烧瓶,使烧瓶的重力变大。当达到F浮<G物时,烧瓶下沉。
2、定量计算。①正向思维:当重5N、体积为0.6dm3的物体浸入水中.若不计水的阻力,物体浸入液体中时F浮=ρ液gv排=6N因此物体上浮,当物体静止时,F浮= G物=5N,物体处于漂浮状态,因此浮力为5N。图3所示,若将重为2N的木块放入烧杯中,排开水的体积为2×10-4m3;则根据F浮=ρ液gv排可得浮力为2N。(g=9.8N/kg)
②逆向思维:将某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,但沉于乙液体中.利用这个信息可得该材料的密度一定大于乙液体的密度。如烧杯内盛有某种液体图4,把一体积为1×104m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×lO3kg/m3。先算出铝块受到的重力,再减去弹簧测力计的示数,得到铝块在液体中受到的浮力等于1.2N,再由ρ液=F浮/gv排可以求出液体密度为1.2×103 kg/m3。
二.浮沉条件在生活中的应用分析
同种液体物体改变重力。如潜水艇下沉时,往水舱里充水,使自身重力增加,达到F浮<G物,在浮力不变的情况下,通过改变自身重力的方法实现浮沉。
同种液体改变物体体积。如:用钢铁材料制成的实心金属块在水中会下沉,而用钢铁材料制成的轮船却能漂浮在水面上
同一物体不同液体中的不同状态。一艘轮船从东海驶入长江时,船都是处于漂浮状态,船自身的重力不变,浮力不变。但长江中液体的密度ρ江小于海水的密度ρ海,根据阿基米德原理F浮=ρ液gv排,v海排<v江排因此船身会下沉。再如对于现代生活给人们带来的紧张症,可用漂浮疗法减轻,漂浮池内有一定深度的水,在水中加大量的盐,用比较密度的方法:当ρ液>ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上,因而任何人进入池内都会漂浮起来。
三.能力分析
物体的浮沉条件还可以将浮力、重力、二力平衡、密度等知识联系起来进行综合运用。要求学生对各个知识点要有驾轻就熟的能力。如:在学习了浮力的有关知识后,甲、乙两同学对“物体的上浮或下沉与哪些因素有关”进行了探究。他们各自将一根新鲜萝卜浸没在水中,松手后,发现萝卜要上浮直至漂浮在水面上(如图5所示).为了使漂浮的萝卜沉下去,两同学分别进行了实验:甲:将一根铁钉全部插入萝卜中(如图6所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜沉入水底。乙:也用同样的铁钉,但只将其一半插入萝卜中(如图7所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜叶沉入水底。从物体受力的角度看,他们在萝卜中插入铁钉是为了改变重力的大小。通过本实验,可以得出的结论是: 在浮力一定(v排不变)的条件下,物体的上浮或下浮与物体的重力有关。
虽然两同学的实验结果基本一致,但甲同学的方法更科学。这是因为甲同学将铁钉全部插入萝卜中,在改变重力时,控制体积不变,从而控制浮力保持不变。
而乙同学的方法在改变重力时,体积也改变了,没有运用控制变量法。
年度 07年 09年 10年 11年 12年
题型 无 选择 无 填空 综合 无
分值 0分 3分 0分 3分 1分 0分
物体的浮沉条件是在学习了浮力概念及阿基米德原理的基础上展开的,它将浮力、重力、二力平衡、密度等知识联系起来进行综合运用。本节分为探究物体的浮沉条件实验探究及结论分析、浮沉条件在生活中的应用。从下表的广东中考来看,基本都在选择和填空题中,偶尔在综合题中进行考查,从试题看难度都不大。但所占分值大,试题灵活,对学生能力要求较高。
判断物体的浮沉有两种方法。第一种将F浮与G物作比较:当F浮>G物时,物体上浮;当F浮
物体的浮沉,可以分为定性分析和定量计算两种,通常会以文字或图片的形式进行呈现。在这两种分析中,还可以通过正向思维方式和逆向思维方式进行,培养学生的能力。
1、定性分析:①正向思维:一块实心物体放入盛水的烧杯中,物体静止时处于悬浮状态。若将该物体分成大小不同的两块,仍然放在盛水的烧杯中,判断物体的浮沉状态。根据物体密度和液体密度的关系,当ρ液>ρ物时,物体上浮;当ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中;当ρ液<ρ物时,物体下沉。图1所示把一个体积为125cm3苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则苹果所受的浮力为1.25N,从水中取出苹果,分成一个大块和一个小块,,再将小块放入水中,发现小块沉入水底,据些现象可以推断:若将大块浸没入水中,松手后大块将会先上浮后漂浮(或上浮) (g=10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)
②逆向思维:在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底。根据F浮=ρ液gv排,G物=ρ物gv物,可知v排<v物,即F浮<G物。因此可以判断出梨子受到的浮力一定比重力小。图2所示潜水艇模型,通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、
上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气时,液体通过B管进入烧瓶,使烧瓶的重力变大。当达到F浮<G物时,烧瓶下沉。
2、定量计算。①正向思维:当重5N、体积为0.6dm3的物体浸入水中.若不计水的阻力,物体浸入液体中时F浮=ρ液gv排=6N因此物体上浮,当物体静止时,F浮= G物=5N,物体处于漂浮状态,因此浮力为5N。图3所示,若将重为2N的木块放入烧杯中,排开水的体积为2×10-4m3;则根据F浮=ρ液gv排可得浮力为2N。(g=9.8N/kg)
②逆向思维:将某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,但沉于乙液体中.利用这个信息可得该材料的密度一定大于乙液体的密度。如烧杯内盛有某种液体图4,把一体积为1×104m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×lO3kg/m3。先算出铝块受到的重力,再减去弹簧测力计的示数,得到铝块在液体中受到的浮力等于1.2N,再由ρ液=F浮/gv排可以求出液体密度为1.2×103 kg/m3。
二.浮沉条件在生活中的应用分析
同种液体物体改变重力。如潜水艇下沉时,往水舱里充水,使自身重力增加,达到F浮<G物,在浮力不变的情况下,通过改变自身重力的方法实现浮沉。
同种液体改变物体体积。如:用钢铁材料制成的实心金属块在水中会下沉,而用钢铁材料制成的轮船却能漂浮在水面上
同一物体不同液体中的不同状态。一艘轮船从东海驶入长江时,船都是处于漂浮状态,船自身的重力不变,浮力不变。但长江中液体的密度ρ江小于海水的密度ρ海,根据阿基米德原理F浮=ρ液gv排,v海排<v江排因此船身会下沉。再如对于现代生活给人们带来的紧张症,可用漂浮疗法减轻,漂浮池内有一定深度的水,在水中加大量的盐,用比较密度的方法:当ρ液>ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上,因而任何人进入池内都会漂浮起来。
三.能力分析
物体的浮沉条件还可以将浮力、重力、二力平衡、密度等知识联系起来进行综合运用。要求学生对各个知识点要有驾轻就熟的能力。如:在学习了浮力的有关知识后,甲、乙两同学对“物体的上浮或下沉与哪些因素有关”进行了探究。他们各自将一根新鲜萝卜浸没在水中,松手后,发现萝卜要上浮直至漂浮在水面上(如图5所示).为了使漂浮的萝卜沉下去,两同学分别进行了实验:甲:将一根铁钉全部插入萝卜中(如图6所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜沉入水底。乙:也用同样的铁钉,但只将其一半插入萝卜中(如图7所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜叶沉入水底。从物体受力的角度看,他们在萝卜中插入铁钉是为了改变重力的大小。通过本实验,可以得出的结论是: 在浮力一定(v排不变)的条件下,物体的上浮或下浮与物体的重力有关。
虽然两同学的实验结果基本一致,但甲同学的方法更科学。这是因为甲同学将铁钉全部插入萝卜中,在改变重力时,控制体积不变,从而控制浮力保持不变。
而乙同学的方法在改变重力时,体积也改变了,没有运用控制变量法。