消除“輪船浮力變大”思維誤區(qū)的四種方法(全文)

精品文檔-下載后可編輯消除“輪船浮力變大”思維誤區(qū)的四種方法(全文)在學(xué)習(xí)《浮力》時(shí)，有相當(dāng)多的學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為：一艘輪船從河里駛?cè)牒＠?，由于輪船排開(kāi)的水體積變小，輪船就會(huì)上浮一些，這主要是因?yàn)檩喆艿降母×ψ兇罅?，所以輪船才?huì)上浮起來(lái)。這種順勢(shì)思維看起來(lái)似乎很符合自然邏輯，然而卻是走進(jìn)了典型性的思維誤區(qū)。學(xué)生只是簡(jiǎn)單地“以看表面”為主，沒(méi)有真正地“透視”到物理本質(zhì)。那么，如何消除“輪船浮力變大”的思維誤區(qū)呢？下面總結(jié)能夠有效消除這種錯(cuò)誤思維的四種方法，以供參考。

一、“二力平衡”分析法

我們知道，不管是在河里還是在海里航行，輪船不會(huì)被淹沒(méi)，都處于漂浮狀態(tài)。在豎直方向上，輪船處于靜止?fàn)顟B(tài)，僅受到浮力和重力的作用。根據(jù)二力平衡條件可知，輪船受到的浮力大小等于輪船自身重力的大小，而輪船的重力不變，所以輪船在河里和在海里行駛時(shí)受到的浮力大小是相同的。

那么，為什么輪船從河里駛?cè)牒＠锸艿降母×Σ蛔?，它卻會(huì)上浮一些呢？根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，因?yàn)楹Ｋ拿芏缺群铀拿芏却?，因而輪船在海中行駛時(shí)排開(kāi)的海水體積比在河里排開(kāi)的河水體積小，由于輪船排開(kāi)的水體積變小，輪船由河里駛?cè)牒＠?，就?huì)上浮一些。

二、“牛頓第三定律”推理法

由于輪船受到重力的作用，所以它在水上航行時(shí)，要對(duì)水產(chǎn)生一個(gè)向下的壓力，壓力大小等于輪船重力大小；同時(shí)，水也要對(duì)輪船產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力，這個(gè)作用力是浮力。水對(duì)輪船產(chǎn)生的浮力和輪船對(duì)水的壓力就是相互作用力，相互作用力的大小是相等的。

如果按照“輪船從河里駛?cè)牒＠?，因?yàn)檩喆艿降母×ψ兇罅?，所以輪船才?huì)上浮起來(lái)一些”的膚淺認(rèn)識(shí)來(lái)推理，輪船在海里受到的浮力變大了，也就意味著輪船對(duì)水的壓力變大了，也就是說(shuō)，輪船的重力變大了。可是同樣的一艘輪船，從河里駛?cè)牒＠?，它受到的重力是不變的，它?duì)水的壓力大小不變，水對(duì)它的作用力（浮力）也是不變的。

通過(guò)這樣的推理，證明了這種膚淺的認(rèn)識(shí)是站不住腳的，問(wèn)題也就迎刃而解了。

三、“阿基米德原理”實(shí)驗(yàn)法

根據(jù)阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受的浮力大小等于它排開(kāi)的液體受到的重力，因此只要能測(cè)出輪船在河里和海里排開(kāi)的水受到的重力就能比較它所受到的浮力大小了。

可是要實(shí)地測(cè)出輪船在河里和海里排開(kāi)的水受到的重力，難度很大。我們可以利用代替等效法來(lái)證明，由于河水和海水的密度不同，我們可用煤油和水這兩種密度不同的液體來(lái)代替（密度差別較大，排開(kāi)的液體體積觀察較明顯），輪船用塑料杯（在杯中放入小石塊，目的是可改變物重）來(lái)代替。

實(shí)驗(yàn)方法：

如圖1所示，在兩個(gè)溢水杯中分別盛滿水和煤油，把內(nèi)裝有石塊的塑料杯分別輕放入水和煤油中，用兩個(gè)空的小桶（質(zhì)量相同，可用礦泉水塑料瓶自制）接溢出的液體，直到液體不溢出為止，然后用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出兩個(gè)小桶所盛液體受到的重力大小。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小都為0.8N，說(shuō)明杯子排開(kāi)的液體所受的重力相等，有力地證明了輪船在河里和海里受到的浮力大小相等。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還可以直觀地觀察到杯子在水中排開(kāi)的水體積少一些，在水中多上浮一些。這樣，輪船所受浮力大小得到有效驗(yàn)證，排開(kāi)的液體體積大小以及上浮或下沉一些也得到了更有力地證實(shí)。

四、“原理產(chǎn)生”實(shí)驗(yàn)法

教材給出浮力的概念是：浸在液體中的物體受到液體向上托的力，這個(gè)力叫做浮力。如果能夠測(cè)出或演示“液體向上托的力”的大小，就能比較輪船在河里和海里所受到的浮力大小情況。

如圖2所示，是筆者自制的一個(gè)演示浮力大小的教具，在一個(gè)漏斗（漏斗內(nèi)裝有木塊，以增大重力）的大口處用橡皮膜封住，小口處通過(guò)膠管與U型管相連，U型管兩邊畫(huà)有刻度，在U型管里裝有紅墨水。自制的演示浮力大小的教具可以漂浮在液面上。

先把自制演示浮力大小裝置放入盛有水的容器中，靜止時(shí)記下U型管兩邊的液面高度差，再把它放入盛有煤油的容器中，靜止時(shí)記下U型管兩邊的液面高度差。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩種情況下U型管兩邊的液面高度差相等，說(shuō)明漂浮在不同液體中的物體，受到液體向上托的力是相等