不管是哪種版本的教材，在討論浮力時(shí)都會(huì)要求學(xué)生知道浮力產(chǎn)生的原因，因?yàn)檎n程標(biāo)準(zhǔn)中就有“認(rèn)識(shí)浮力”的要求。

浮力實(shí)質(zhì)上是由液體對(duì)物體向上和向下的壓力差而產(chǎn)生的。但浮力產(chǎn)生的原因一直是教學(xué)一個(gè)難點(diǎn)，我通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為從實(shí)驗(yàn)演示到理論推導(dǎo)兩種途徑來(lái)引導(dǎo)學(xué)生理解這個(gè)問(wèn)題的效果較好。

1 實(shí)驗(yàn)演示

演示實(shí)驗(yàn)1

器材 兩只內(nèi)底面光滑的燒杯，兩塊同樣的一面削得很光滑的蠟塊，水；

操作 在甲杯中放入蠟塊，并將粗糙的一面與燒杯的底部互相接觸；

在乙杯中放入蠟塊，并將光滑的一面與燒杯的底部互相接觸。（如圖一）



設(shè)疑 在兩杯中倒入水，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)生猜想后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)甲杯中蠟塊上浮，乙杯中蠟塊在杯底靜止不動(dòng)。

分析 甲圖中蠟塊的底部粗糙，可以進(jìn)水，水對(duì)蠟塊就會(huì)產(chǎn)生向上的壓力，由于其深度大于上表面的深度，所以向上的壓力就大于向下的壓力，從而就產(chǎn)生了向上的浮力。

乙圖中蠟塊的底部光滑，與底面密合較緊，不能進(jìn)水，蠟塊只受水的向下的壓力，所以沒(méi)有受到浮力的作用。

演示實(shí)驗(yàn)2

器材 乒乓球，去底的透明塑料飲料瓶，瓶蓋，水。

操作 將飲料瓶瓶口朝下，擰去瓶蓋，將乒乓球放入其中（見(jiàn)圖二）

設(shè)疑 如果向瓶中倒水，乒乓球會(huì)浮起來(lái)嗎？

學(xué)生猜想后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，慢慢地向桶中注入水，發(fā)現(xiàn)注水很多以后，球都浮不起來(lái)。再將瓶蓋擰上，讓學(xué)生觀察，發(fā)現(xiàn)只要把瓶蓋擰緊后，乒乓球就會(huì)浮起來(lái)。

分析 沒(méi)有擰上蓋子時(shí)，球下面沒(méi)有水，就沒(méi)有受到水向上的壓力，球就不能上浮。蓋上蓋子后，球下有水，受到浮力，球就會(huì)浮上來(lái)。

綜合上述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可知：只有當(dāng)浸在液體中的物體下表面受到向上的壓力時(shí)，才會(huì)受到浮力作用。

這里出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：是不是只要物體下表面受到液體向上的壓力，就一定會(huì)受到浮力作用呢？

為了進(jìn)一步揭示其內(nèi)部規(guī)律，就必須用理論來(lái)分析。



2 理論分析

2.1 規(guī)則形狀的物體：

如圖三所示，底面積為S的長(zhǎng)方體浸在液體中，由于上下兩個(gè)表面所受的壓強(qiáng)不同，那么向上和向下的壓力也就不同，所以合力的大小為：

F合=F向上-F向下

=ρ液g(h+d)S-ρ液ghS

=ρ液gdS=ρ液gV物>0

這時(shí)長(zhǎng)方體所受的豎直向上的浮力就是合力，等于物體排開(kāi)液體的重量。

2．2 不規(guī)則形狀的物體：

如圖四所示，物體的上底面積為S2，物體的下底面S1與容器的底部互相密合：

F合=F向上-F向下

=ρ液g(S2-S1)（d+h）-ρghS2

=ρ液gd(S2-S1)-ρghS1

這時(shí)V1=d(S2-S1)為圖中虛線(xiàn)以外部分物體的體積，

V2=hS1為沿虛線(xiàn)內(nèi)物體上面水的體積。

所以上式就可表述為：

F浮=F合=ρgV1-ρgV2=ρg（V1-V2）

當(dāng)Ｖ１＞Ｖ２時(shí)，Ｆ合＞０，受到浮力；

當(dāng)Ｖ１＜Ｖ２時(shí)，Ｆ合＜０，沒(méi)有受到浮力。

很明顯：這時(shí)物體是否受浮力作用與上表面浸入液體的深度有關(guān)。



同理可知：如圖五所示倒圓臺(tái)形物體的底部S1與容器互相密合時(shí)

當(dāng)Ｖ１＞Ｖ２時(shí)，Ｆ合＞０，受到浮力；

當(dāng)Ｖ１＜Ｖ２時(shí)，Ｆ合＜０，沒(méi)有受到浮力。

上圖中：設(shè)圓臺(tái)高10cm ，體積200cm³，底面積8cm²，全部浸入水中時(shí)，頂部距水面5cm，問(wèn)它是否受浮力的作用？如果受浮力作用，浮力為多大？

V1=V總-V

=200cm³-8cm²×10cm

=120cm³

解：V2=40cm³

V1＞V2 受到浮力作用，而且

F浮=ρgV1-ρgV2

=ρg（V1-V2）=0.784N

3 結(jié)語(yǔ)

以上采用先形象，后抽象的教學(xué)步驟，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。特別是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑問(wèn)，就只能通過(guò)建立物理模型用理論分析來(lái)解決。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生觀察和思考的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)密的分析問(wèn)題的能力。