漂浮与下沉

小学物理当物体的密度小于液体时,物体会漂浮;此时物体的 ρ_object / ρ_liquid 位于水面以下

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关于此实验

它会浮起来还是沉下去?许多孩子认为重的东西会下沉,轻的东西会浮起来,但大苹果会浮起来,小硬币却会下沉。关键在于物体由什么制成,以及它占据多大的空间。把日常用品放进一盆水里,先猜一猜再验证,然后往水里加盐,看看鸡蛋如何浮到水面。

学习目标

  • 将日常用品分成会浮起来和会沉下去的两类
  • 先做出预测,再通过公平的测试进行验证
  • 解释为什么重的物体也能浮起来,轻的物体也可能沉下去
  • 解释改变材料的形状如何让它浮起来
  • 观察物体在盐水中会浮得更高

使用方法

  1. 1先选择“预测”。对每个物体,猜猜它会浮起来还是沉下去,然后观察结果。你猜对了几个?
  2. 2比较苹果和硬币。哪个更重?哪个会浮起来?
  3. 3把黏土球和黏土船放进水里。它们由同样的黏土制成,质量也相同。有什么不同?
  4. 4看看冰块和木块。哪一个在水面以下的部分占自身的比例更大?
  5. 5把鸡蛋放进自来水中,然后换成盐水。会发生什么?
  6. 6把所有物体分成两组。下沉的物体有什么共同点?

模型

密度:每立方厘米中包含多少质量
物体的密度小于液体时就会浮起来
对于漂浮的物体,这一比例的部分位于水面以下

假设

  • 每种物体都有典型的密度。真实的苹果、石头和鸡蛋的密度各不相同,而且非常新鲜的鸡蛋比放久了的鸡蛋下沉得更快。
  • 黏土船和密封的瓶子都连同里面的空气一起视为一个物体,这会降低它们的平均密度。
  • 自来水的密度为 1.00 g/cm³;盐水中溶解了很多盐,密度为 1.10 g/cm³。
  • 这些物体不会吸水,所以在观察期间会一直浮在同一高度。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么钢铁制成的巨大轮船能浮起来,而一把小小的钢钥匙却会下沉?
  2. Q2不取走任何黏土,怎样才能让一团黏土浮起来?
  3. Q3把鸡蛋放进一杯自来水中,鸡蛋会沉下去。往水里加什么能让鸡蛋浮起来?
  4. Q4为什么在海里游泳比在游泳池里更容易浮起来?
  5. Q5冰山的大部分都在水面以下。用冰块来解释这是为什么。

常见问题

重的东西都会下沉,这是真的吗?

不总是这样。大木头比小鹅卵石重得多,但木头会浮起来,鹅卵石却会沉下去。物体能否浮起来,取决于它的大小与重量的关系,科学家称之为密度。

为什么黏土小船能浮起来,而黏土球却会下沉?

船的形状能容纳大量空气,并且比球排开更多的水。黏土和船内空气的总体密度比水小,因此水能托住船,使它浮起来。

我该如何在教室里组织这项活动?

准备一个装有水的透明容器和这些类似的真实物品。让学生在逐一测试之前把自己的预测记录在表格中,然后讨论有哪些意外发现。要重复鸡蛋实验,可以在一壶水中溶解大量盐。