自制教具探究“浮力产生的原因”

自制教具探究“浮力产生的原因” 自制教具探究“浮力产生的原因” Vl01.32No.9 (2011) 物理教师 PHYSICSTEACHER 第32卷第9期 2011经 自制教具探究”浮力产生的原因’’ 潘立锋 (安徽歙县第二中学,安徽黄山245200) 背景:在”浮力产生原因”实验教学中,利用蜡块放 入平底容器中,来探究浮力产生的原因.这样虽能很好地说 明浮力产生的原因是,液体对浸在其中物体向上的压力和 向下的压力之差.但实验中,对”蜡块平整面与底面紧密接 触,注入水时蜡块不上浮”的操作比较困难.若在容器底部 涂一层蜡再操作,往往会使学生在探究中误解为蜡块是被 粘在底部.为此我们对教材中的探究实验进行了创新设计. 实验目的:探究浮力产生的原因. 实验装置:如图1所示,?矿泉水瓶1个(除去底部,并 在瓶口接根塑料管,使操作步骤3时,乒乓球下部空气自由 排出,避免因空气压力使乒乓球提前上浮).?乒乓球1个, ?木棒1根(用于按住乒乓球).?两端开口且一端带橡皮 塞的玻璃管一段. 图1 实验步骤: (1)将瓶盖盖住,从开口的底部往瓶中注入水,然后放 人一个乒乓球,乒乓球浮在水面,用棒将乒乓球按入水中, 松开后球会上浮.说明乒乓球在水中受到浮力的作用. (2)再次将乒乓球按入水中,同时把瓶盖打开,然后移 去木棒,放开乒乓球,乒乓球一直不上浮.这时乒乓球下 面不与水接触,有少量水经乒乓球与瓶壁四周的缝隙流下. 让学生感觉乒乓球被上方的水压着.说明此时乒乓球只有 上表面受到水向下的压力. (3)然后用手堵住瓶El,随着液面逐渐上升,乒乓球再 次上浮.由于这一过程时间太短,学生没有观察清楚. (4)在瓶口接上玻璃管,并在水中滴入少许红墨水,然 后用手堵住玻璃管口,让学生观察玻璃管中液面上升到什 么位置时乒乓球开始上浮.(直到液面逐渐上升到塑料管中 且接近与瓶中液面相平,乒乓球才开始上浮.)说明此时乒 乓球上下表面都受到水的压力(下表面都受到水的压力 大),其压力之差即是浮力. 实验原理:乒乓球开始为什么要浮起来?因为乒 乓球的下表面也浸在水中,水对球有一个向上的压力.当把 一 48, 乒乓球下表面的水放掉,此时乒乓球只有上表面受到向下 的压力,乒乓球的下表面没有了向上的压力,所以乒乓球不 能浮起来.直到水面升到塑料管中且接近与瓶中液面相平, 乒乓球的下表面又受到向上的压力,并且下表面受到向上 的压力比上表面受到向下的压力大,于是乒乓球又浮起来 了. 实验说明: (1)接一段玻璃管的Et的是增加实验步骤3中水面上 升时间,使实验现象容易观察.在矿泉水瓶的颈部接根塑料 管目的是操作实验步骤3时,使乒乓球下部空气自由排出, 避免因空气压力使乒乓球提前上浮.并在步骤4时观察什 么时候乒乓球开始上浮. (2)该演示实验不仅器材易得,操作方便,现象明显,成 功率很高,而且具有很强的趣味性和亲和力,学生很容易被 吸引到实验当中,学生通过互动,很快发现实验中的现象. 实验中学生不仅能探究物理规律,还培养了他们的创新能 力. (3)该实验装置还可以用来定性探究大气压强与气体 体积的关系,只要将排气管夹住使气体不排出.随着水面升 高,气体体积减小,气体压强增大,最后使乒乓球浮起来. 附实物照片(如图2). 图2 (收稿日期:2011—04—18)