5年级下册教科版科学 第一单元 第6课 下沉的物体会受到水的浮力吗 逐字稿-4,036字

  师:同学们好,今天我们一起来学习第一单元第六课:下沉的物体会受到水的浮力吗?上节课,我们学习了像小木块这样浮在水面上的物体,它会受到水的浮力。那它还受到其他力的作用吗?

  生:它还受到向下的重力!

  师:没错,浮在水面上的物体,同时受到向上的浮力和向下的重力,而且这时受到的重力和浮力是相等的。那么,像小石块这样下沉到水中的物体,还会受到浮力的作用吗?你能举出一些例子来说明吗?

  生:学过游泳的同学都有这样的体验,在水中比在陆地上更容易把一些比较重的东西托举起来。

  师:非常好!老师在生活中也有类似的经验,同一块马铃薯在水里比在空气里感觉要轻一些,这是为什么呢?

  生:这是因为下沉的物体也会受到水的浮力!

  师:这是我们根据经验做出的猜测。那怎样验证它呢?大家可以像老师这样,将马铃薯和橡皮筋用线连起来,把沉在水底的马铃薯轻轻拉出水面,感受马铃薯对手的拉力的变化,观察橡皮筋的长度变化和烧杯的水位变化,我们一起来试一试吧。

  通过这个实验,我们能够感受到浮力的存在。如果想要获得更加准确的数据,就需要更严谨的实验方案。下面,请和老师一起看看怎样做这个实验。我们要研究的问题是:下沉的物体会受到水的浮力吗?需要的实验器材有弹簧测力计,大家可以用上学期做过的橡皮筋测力计来代替;量筒可以用挂有刻度的杯子代替;圆柱桶可以用长条的橡皮来代替。

  实验过程如下:一、测出圆柱桶的重力,圆柱桶的重力就等于空气中测力计对它的拉力。二、向量筒中加入200毫升的自来水。三、分别测出圆柱桶浸入水中不同深度时测力计的拉力,以及物体排开的水量,也就是物体浸入水中的体积。

  在实验过程中,我们需要填写一份表格,请大家先看一看我们需要记录哪些数据,准备好了吗?来和老师一起实验和记录吧。首先,我们要测出圆柱桶的重力,也就是空气中测力计的拉力。我们所用弹簧测力计的量程是0 - 2.5牛顿,读数的时候要注意,一定要等指针稳定时才开始读数,而且我们的视线要和刻度牌上的刻度相垂直。这时测力计的读数是0.50牛,也就是说圆柱桶在空气中受到的重力是0.50牛。要知道,不管是在水里还是在空气里,物体受到的重力是保持不变的,因此三种情况下,物体受到的重力都是0.50牛。

  接下来,我们向量筒中加入200毫升的自来水,用来测量物体浸入水中时排开的水量。在第三课的时候,我们已经学习过,物体排开的水量就是物体排开的水的体积,它等于物体浸入水中的体积。下面我们把物体慢慢浸入水中,当小部分物体浸入水中时,我们将弹簧测力计固定在铁架台上,指针稳定以后,读出测力计的拉力是0.41牛,量筒的读数是210毫升。大家知道排开的水量是多少吗?

  生:排开的水量等于210毫升减去200毫升,是10毫升。

  师:你真是太棒了!排开的水量等于物体浸入水中后量筒的读数减去量筒中的初始水量,同学们记住了吗?下面我们将物体继续浸入水中,当大部分物体浸入水中时,我们停下来进行读数和记录,这时测力计的拉力变成了0.20牛,排开的水量是228毫升减去200毫升,等于28毫升。最后物体全部进入水中,我们看这时测力计的拉力是0.13牛,排开的水量是39毫升。

  这些数据大家都记录下来了吗?请仔细观察我们刚才记录下来的数据,随着物体渐渐浸入水中,测力计的读数有没有发生变化呢?

  生:发生了变化,它变小了。

  师:这是为什么呢?我们一起来分析拉力变小的原因吧。在水中的圆柱桶受到了向下的重力和测力计向上的拉力。因为这时物体是静止的,所以受到的方向向上的力和方向向下的力应该是相等的。也就是说,如果测力计在水中的拉力等于重力,那么说明物体没有受到水的浮力。如果测力计的拉力比重力要小,说明物体还受到了另一个方向上的力,它就是浮力。在刚才的实验中,拉力都是小于重力的。因此我们可以得到这样一个结论:下沉的物体会受到水的浮力。请跟老师一起读:下沉的物体会受到水的浮力。

  其实根据刚才的数据,我们还能算出浮力的大小,怎么计算呢?让我们一起来看一看。通过前面的分析,我们已经知道在水中圆柱桶受到的向上的力和向下的力大小相等,也就是说拉力和浮力相加等于重力,那么浮力就应该等于重力减去拉力。我们可以利用这个公式计算浮力的大小,快和老师一起算一算吧。当物体小部分浸入水中时,受到的浮力是0.50 - 0.41 = 0.09牛;大部分进入水中时受到的浮力是0.30牛;全部进入水中时受到的浮力是0.37牛。大家发现了吗?浮力的大小发生了改变。通过观察表格上的数据,能说出浮力的大小和什么因素有关吗?

  生:浮力的大小和排开的水量有关。

  师:非常好!物体排开的水量等于物体浸入水中的体积。所以我们可以这样说,物体在水中受到的浮力大小和浸入水中的体积,即排开的水量有关。那这二者之间是怎样的关系呢?请和老师一起走进实验二。

  测量三块大小不同的橡胶塞完全浸没在水中时所受到的浮力和排开的水量,分析橡胶塞受到的浮力和排开的水量的关系。首先是小橡胶塞,老师已经测量出小橡胶塞受到的重力是0.05牛,完全浸没在水中时,测力计的拉力是0.02牛,排开的水量是3毫升,请大家算出浮力的大小。

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