物体在水中沉浮的规律

物体在水中沉浮的规律 `第二节 物质世界 采用演示实验与分组实验相结合的方法进行活动。 1、声音的传播(分组实验) 【目标】本实验通过选择不同的介质来传播声音，认识到声音是怎样传播的。通过实验认识声音传播的方向。 问题:用多种方法证明空气、固体、液体等是可以传声的。 方法一: 【器材】长竹竿或木棍(尽可能有3~4米长)、昆虫(如天牛或蝗虫)。 【过程】 ?可以让人用一小束扫帚苗轻扫竹竿，扫的力量大小视竹竿长短而定，以对方不能借空气的传播而听到声音为准。?让一个学生用手指在桌面轻轻挠动(力量大小以对方不能借空气的传播而听到声音为准)，另一个学生将耳廓贴在桌面另一端，可以清晰地听到手指挠动的声音，说明固体(桌面)是可以传声的。 方法二:土电话(重点活动) 【器材】一次性纸杯2个、长约1米的棉线 【过程】 1、制作土电话:在一次性纸杯底部正中各打一个小孔。将棉线两端分别穿人一个纸杯的小孔内，在绳头打结，不使滑脱，就成了一付土电话。 2、活动: (1)、三人一组，甲乙二人将土电话拉开，将线绷紧，乙将土电话筒(纸杯)紧扣在耳朵上，丙站在乙旁边。甲对着土电话筒，用丙听不到的声音发话，让乙说出甲讲了什么话。由此证明固体是可以传声的。 2、将二付土电话在水平方向呈十字拉开，棉线相交处用线扎紧，以保证二根线接触良好。其中一个人对着电话筒小声发话，其余三人都可收听到。这可以说明声音是向 1 四面八方传播的。 【注意】 1、做土电话的筒或盒，底部要薄，越薄越容易振动，传声效果越好。 2、做电话线的材料越紧密越好，例如细金属线比粗棉线的传声效果好。 3、通话时线要绷紧，线与筒底接触要良好。 方法三:(演示实验) 【器材】电铃、抽气盘、玻璃钟罩 【过程】将电铃放到抽气盘上，用玻璃钟罩扣住，将抽气机接到抽气盘上，接通电铃电源，让它响起来，此时开动抽气机，将钟罩内的空气逐渐抽出，这是听到电铃声逐渐减弱，直至听不到铃声。关掉抽气机，向玻璃钟罩内逐渐放入空气，铃声又逐渐增强。这个实验说明，真空不能传声。 【结论】以上实验说明，声音的传播是需要介质的，它可以在气体、液体、固体中传播，同时是向四面八方传播的。 【注意】以上实验中，实验条件必须控制，每次只保留一种介质起作用。 2、小孔成像(分组实验) 【目标】知道小孔成像的原理。 【器材】中央有小孔和无孔的纸板各一个，蜡烛、橡胶泥。 【过程】将蜡烛、有孔纸板和无孔纸板按如图所示立在桌上，点燃蜡烛，使蜡烛的火焰和小孔一样高，前后移动蜡烛，直到纸板上出现清晰的蜡烛的倒立的像。 【结论】实验说明:光在同一种物质中是沿直 线的，火焰上部的光线沿直线传播通过小孔投 射了纸板下部，火焰下部的光线沿直线传播 通过小孔投射到了纸板上部，所以在纸屏上 形成了蜡烛的倒像，如图3所示。 图3 3、凸透镜的成像规律(分组实验) 2 问题:用实验的方法找出凸透镜成像的规律 【目标】通过实验初步了解凸透镜的成像规律。 【器材】凸透镜(各组用的倍数要相同)、蜡烛、纸屏、刻度尺、火柴、粉笔 P F O F P 图5 【过程】 1、用粉笔在桌上话一条直线，在直线上标出凸透镜的位置O，焦点F及2倍焦距 )。 处P(如图5 透镜焦距的测量方法是:将透镜置于阳光下聚焦，当得到最小的光斑时，用直尺量出透镜至光斑的距离，即为该透镜的焦距。 2、照图5那样，把凸透镜、蜡烛、光屏放在直线上，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 3、把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方，沿直线移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像的倒正并比较与实物的大小。 4、调整蜡烛到透镜的距离，使蜡烛处于透镜的1倍焦距和2倍焦距之间，沿直线移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像的倒正并比较与实物的大小。 5、调整蜡烛到透镜的距离，使蜡烛处于透镜的1倍焦距以内，这时在纸屏上看不到蜡烛的像，但是透过透镜可以看到蜡烛正立放大的像。 【注意】蜡烛燃烧消耗变短时，要把它从烛台中拔出一些，使火焰、透镜中心、纸屏保持在一条直线上。 【结论】以上实验说明:(1)蜡烛离透镜近(大于1倍焦距，小于2倍焦距)，纸 3 屏离透镜远(2倍焦距以外)时，能成倒立放大的像;(2)蜡烛离透镜远(2倍焦距以外)，纸屏离透镜近(大于1倍焦距，小于2倍焦距)时，能成倒立缩小的像。(3)蜡烛离透镜更近(1倍焦距以内)时的能成正立放大的像。通过此实验可以使学生初步了解凸透镜的成像规律， 4、固体的热胀冷缩(分组实验) 【目标】本实验通过对比的方法，观察到固体体积的变化与温度的变化之间的关系，初步了解固体的热胀冷缩的性质。 【器材】铜球及配套的圆环、酒精灯、火柴。 【过程】 ,、将铜球通过圆环数次，证明铜环直径小于圆环，可以自由通过。 ,、用酒精灯把铜环加热2--3分钟，这时铜球就不能通过圆环，说明铜环受热体积膨胀了。 ,、待铜球冷却后(也可用冷水冷却)，又能通过圆环，说明铜球受冷体积收缩了(如图7)。 5、气体的热胀冷缩 问题:用多种方法证明液体有热胀冷缩的性质 方法一 【器材】烧瓶、胶塞、细玻璃管、红色的水、冷水。 【过程】 4 1、将细玻璃管加热弯曲(图13所示)，插入胶塞孔内，塞紧瓶口。 2、在细玻璃管内滴一滴红色水，使水滴在玻璃管的凹处。 3、用双手捂住烧瓶，不一会即见玻璃管内红色水柱向外移动，说明瓶内空气受热体积膨胀了。 、放开双手(或将烧瓶放入冷水杯中)，可见玻璃管内红色小水柱又向瓶内方向移4 动，说明瓶内空气受冷体积收缩了。 【注意】胶塞一定要塞紧，不能漏气。如分组实验，可用薄壁的药瓶代替烧瓶。 图13 方法二 【器材】烧瓶、小气球、酒精灯、烧瓶夹、火柴。 【过程】 1、把小气球套在烧瓶口上。 2、用烧瓶夹夹住烧瓶在酒精上加热(或将烧瓶放入热水中)，可见气球膨胀直立;移开酒精灯(或把烧瓶放入冷水中)，即可见气球收缩变瘪，说明瓶内空气的热胀冷缩性质。 6、小喷泉(演示实验) 【目标】通过实验，了解小喷泉的制作原理。 【器材】烧瓶、胶塞、带尖嘴的细玻璃管、水槽、冷水、热水、装有红色水的水杯、小毛巾。 【过程】 1、在烧瓶内装少量的水(约四分之一瓶)，用胶塞将瓶口塞紧，胶塞孔内插入带尖 5 嘴的细玻璃管(顺嘴向上)，玻璃管下端要接近瓶底。 2、将烧瓶放入水槽内，用热水浇烧瓶的水面以上部分，即可见烧瓶内的水沿着玻璃管喷出一两米高。 3、待烧瓶内水快要喷完时，用手指将尖 嘴堵住，将烧瓶倒过来，使尖嘴插入装 水的杯子中，再用冷水浸湿的小毛巾盖 在烧瓶底部，即可见杯中的红色水沿 管上升喷入瓶内(如图15)。 图15 此实验也可以先用酒精灯烘烤空烧瓶， 然后把带玻璃管的胶塞塞紧，倒插入装有红色水的杯中，同样可以看到红色水沿玻 璃管上升，喷入瓶内的现象。 【注意】 1、玻璃管要细。胶塞一定要塞紧，不能漏气(包括插玻璃管的部分)。 2、开水一定要浇在烧瓶的水面以上部分。 3、进行第3步实验时，可把玻璃管往外拔出一些(慢慢旋转着往外拔，防止把玻 璃管弄断)，以使向瓶内喷水的现象比较明显。如把玻璃管两端都拉成尖嘴形，效 果更好。 【结论】小通过实验发现，小喷泉是利用空气的热胀冷缩性质设计的。可以有两种方法，一种方法是使瓶内的空气受热膨胀，压力增大，迫使瓶中的水沿玻璃管象喷泉一样喷出。 一种方法是使瓶内的空气受冷，体积缩小，压力减低，使杯内的水沿玻璃管喷入瓶内。 7、杠杆(分组实验) 【目标】认识杠杆的作用有哪些。 【器材】杠杆尺两把、杠杆尺支架、直尺、弹簧秤、钩码。 6 【过程】1、把支架的钉子从两根杠杆尺的第6孔位(即中间孔位)穿过，作为支点，使两根杠杆尺保持水平。后面的杠杆尺不动，作为对照物，在前面的杠杆尺上悬挂重物和弹簧秤。 2、在杠杆尺第1孔位，用铁丝钩悬挂一个50克钩码;把弹簧秤的秤钩挂在杠杆尺的第11孔位，手握弹簧秤，向下用力拉，可以把重物(钩码)向上撬起。找出杠杆尺上的重点，支点和力点。(挂钩码的第1孔位为重点，中间第6孔位为支点，挂弹簧秤的第11孔位为力 点。) 图20 3、通过弹簧秤向下用力，可以把重物向上撬起，这说明杠杆有传递力和改变用力方向的作和。观察弹簧秤的读数，在50克左右，说明比时既不省力，也不费力。用直尺测量重点上升的距离和力点下降的距离，可知上升、下降的距离大致相等，说明此时既不省距离也不费距离(图20-1) 4、不改变重点和力点的位置，观察将支点移至第5、4、3、2孔位时，把重物撬起来(每次撬起同样的高度)，弹簧秤上的读数和重点，力点升降的距离。通过以上的实验可以知道:支点越向重点靠点(同时也就使支点离力点越远)，弹簧秤上的读数越小，即越省力;力点下降的距离比重点上升的距离越大，即越费距离(图20-2)。 5、不改变重点和力点的位置，观察将支点移至第7、8、9、10孔位时，把重物撬起来(每次撬起同样的高度)，弹簧秤上的读数和重点、力点升降的距离。通过以上实验可以知道:支点越向力点靠近(同时也就使支点离重点越远)，弹簧秤上的读数越大， 7 即越费力;力点下降的距离比重点上升的距离越小，即越省距离(图20-3)。 【结论】杠杆是利用直杆或曲杆在外力作用下，能绕杆上固定点——支点转动的简单机械。实验中指导学生认识杠杆的以下几种作用:(1)传递力的作用;(2)改变用力方向的作用;(3)省力(但费距离)或省距离(但费力)的作用。 建议】为了使学生体会到杠杆的这些作用，最好选用重一些的物体，让学生亲自【 用杠杆去撬或抬，此外还可以利用杠杆尺、弹簧秤进行一些定量的观察实验。 8、轮轴(分组实验) 问题:组装一个轮轴，并用它提起重物，测出拉力大小和绳子自由端拉长的距离。 【目标】通过自己动手组装，亲自体验力的大小变化，了解轮轴的作用。 【器材】钩码、线绳、弹簧秤、直尺、轮轴及支架 【过程】 1、将轮轴固定在支架上，再将轮轴上的挂线沿轮槽挂好，观察轮轴的结构，轮轴有一个大轮和一个轴组成，重物一般挂在轴上，动力作用 在轮上。在轴上的线绳下端挂上四个钩码。将轮边的 线绳下端系在弹簧秤钩上。 2、向下拉弹簧秤，可见轴上的钩码被吊起。此时弹簧 秤上的读数小于钩码的重量。这说明轮轴有改变用力 图21 图22 方向的作用，当用轮带动轴时有省力的作用。把重物 从桌面提起10厘米，用直尺测量弹簧秤下降的高度，大于10厘米，这说明当用轮带动轴时费距离(图21)。 3、在轮的线绳上挂钩码，轴的线绳上挂弹簧秤，再做上述实验，可以观察到弹簧秤的读数大于钩码的重量，这说明当用轴带动轮时费力。把重物从桌面提起10厘米，用直尺测量弹簧秤下降的高度，小于10厘米，这说明当用轴带动轮时费力但是省距离(图22)。 8 【结论】轮轴是杠杆的变形。它的轴心相当于杠杆的支点，轮和轴的周边是动力作用点或重阻力作用点。在工作时，可以用轮带动轴，也可以用轴带动轮。当轮带动轴时，工作省力，费距离，在不考虑摩擦的情况下，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的拉力就是作用在轴上的阻力的几分之一;当轴带动轮时，工作费力，省距离。 9、滑轮(分组实验) 【目标】通过亲自组装、实验，生掌握滑轮的使用方法;通过采用弹簧秤和直尺进行定量观察，了解滑轮的各种作用， 问题:组装一个定滑轮和一个动滑轮，利用滑轮将重物提高10厘米，分别测出的拉力大小和绳子自由端拉长的距离。 【器材】滑轮、支架、线绳、钩码、弹簧秤、直尺。 【过程】(一)定滑轮实验 1、把一只滑轮挂在支架上，将线绳穿过滑轮框架，嵌在滑轮凹槽内，在绳子的一端挂一个钩码(代重物)，绳子的另一端握在手中，用力把绳子向下拉，可以观察到:滑轮只在轴上转动，并无上下位置移动，所以叫做定滑轮;绳子别一端的重物被向上提起，这说明定滑轮有改变用力方向的作用。(如图23) 2、用弹簧秤称四个钩码的重量，记下读数。把这四个钩码挂在绳子的一端，绳子的另一端拴在弹簧秤钩上，用右手食指套在弹簧秤的金属圈中，把重物拉起，观察弹簧秤上的读数，与重物的重量大致相同。这说明使用定滑轮既不省力也不费力。 9 图23 图24 图25 3、放松连有弹簧秤一端的绳子，使钩码刚好下坠到桌面，用直尺量出此时弹簧秤下部金属圈到桌面的高度。通过弹簧秤把钩码从桌面拉起，上升10厘米高，再测量弹簧秤下部金属圈到桌面的高度。经计算可知弹簧秤也下降了10厘米。这说明使用定滑轮既不省距离也不费距离。 (二)动滑轮实验 1、把线绳穿过滑轮框架，嵌在滑轮凹槽内，绳的一端系在支架上，另一端握在手 钩子上。用力向上拉一下绳子，再向下放一段绳子，可以观中。把一个钩码挂在滑轮下 察到:滑轮不仅能转动，而且位置能上下移动，所以叫做动滑轮;向上拉绳子重物随滑轮上升，向下放绳子重物随滑轮下降，这说明动滑轮不能改变用力方向。(如图24) 2、在动滑轮下面挂四个钩码，把绳子拴在弹簧秤钩上，向上拉弹簧秤，把重物拉起，观察弹簧秤上的读数，大约相当于重物重量的二分之一。这说明使用动滑轮可以省一半的力。 3、放松绳子，使重物刚好下坠到桌面，用直尺量出此时弹簧秤金属圈到支架的高度。通过弹簧秤把重物拉起，上升10厘米高，再测量弹簧秤金属圈到支架的高度。经计算，可知弹簧秤上升了20厘米。这说明使用动滑轮时，绳子拉动的距离相当于重物上升距离的2倍，即费距离。 (三)滑轮组实验 问题:组装一个滑轮组，使拉力大小为被提起重物重量的四分之一，并使拉力方向向下(不计动滑轮重量和摩擦)。 此滑轮组应为两个定滑轮和两个定滑轮组成，且绳子首先应先从定滑轮的挂钩上开始绕起。 【结论】滑轮是杠杆的变形，有定滑轮和动滑轮两种。定滑轮不省力也不费力，能改变用力的方向，使工作方便;动滑轮可以一半的力，但费距离，不能改变用力的方向;使用滑轮组，既可省力，又可使工作方便，在不考虑摩擦的情况下，有几段绳子承担重 10 量，拉力就是动滑轮和重物重量的几分之一。 10、电路的连接(分组实验) 【目标】研究各种电路的连结方法，从而使学生掌握电路连结的基本知识和技能，并使他们的创造能力得到锻炼。 【器材】电池2节、电池座2个、灯泡2只、灯座2个、开关2个、导线数根。 【过程】 问题:1、用二 节电池，使二只灯 泡发光，并能通过 一个开关同时控 制二只灯泡的亮灭(方法如图39c，d)。 2、用二节电池，使二只灯泡发光，并能通过二个开关分别控制每只灯泡的亮和灭(方法如图e)。 【结论】电路连接方法基本有两种——串联电路和并联电路，但具体的连结方法是多种多样的。 (视情况增加一个解暗箱的活动) 11、电磁铁的性质(分组实验) 问题:制作一个电磁铁，并研究电磁铁南北极与什么因素有关;电磁铁的磁力大小与什么因素有关。 【目标】通过制做电磁铁，在检验自制电磁铁的磁性，磁极，磁力的过程中，了解电磁铁的各种性质。 【器材】大铁钉(课前将其在火上烧红，冷却)，漆包线或带塑料外皮的细导线，电池，指南针，大头针、胶布，剪刀。 【过程】 11 1、将漆包线按照同一方向缠绕在大钉子上，成为线圈，线圈两端各富余导线5~10厘米，作为连接电源的导线。线圈两端用胶布固定，以免松散。 2、将线圈两端导线分别连结在一节电池的正负极上，用钉尖和钉帽分别接近大头针，可观察到大头针被吸起，说明制成的电磁铁已具有磁性。切断电源，可观察到大头针落下，说明电磁铁的磁性消失。 3、接通电流，用钉尖和钉帽分别接近指南针的南极，可以发现钉尖和钉帽与指南针的南极有不同的作用，钉尖若与南极相吸引，钉帽则与南极相排斥;钉尖若与南极相排斥，钉帽则与南极相吸引。说明电磁铁也有南北两极。记住此时电磁铁哪一端是南极，哪一端是北极。 4、将线圈两端导线连结电池的正负极交换一下(使线圈内电流方向发生变化)，再用钉尖和钉帽分别去接近指南针的南极，可以发现此时电磁铁的南北极位置与前次实验时刚好相反，说明电磁铁的磁极是可以变化的——只要导线两端连接电池的正负极变化了(即电流方向变化了)，磁极就会跟着发生变化。 5、观察记录电源为一节电池、两节电池(串联)，三节电池(串联)时，电磁铁能够吸起大头针的个数。通过实验可以发现:电磁铁的磁力大小是可以变化的，串联电池越多，电磁铁吸起的曲别针越多，即磁力越大。 6、将电磁铁的线圈拆开，重新缠绕。观察记录当电磁铁的线圈匝数为10，20，40时，电磁铁能够吸起大头针的个数。通过此实验可以发现:电磁铁的线圈匝数越多，吸起的大头针越多，即磁力越大。 【注意】 1、作为电磁铁的铁心的钉子一定要预先用火烧过，否则制成的电磁铁在切断电流之后，依然具有磁性。 2、学生制成的电磁铁的南北极，不会一致，因为决定电磁铁南北极的因素很多，既与导线两端连结电池的正负极不同有关，也与线圈的缠绕方向有关。线圈的缠绕，有从钉帽一端开始缠绕的，也有从钉尖一端开始缠绕的;有按顺时针方向缠绕的，也有按 12 逆时针方向缠绕的。这些都会使制成的电磁铁线圈内的电流方向不同，因而引起磁极的不同。制做时不必做统一要求，制做的电磁铁有上述不同，更有利于学生发现更多的问题。 【结论】电磁铁具有一般磁铁的共性有磁性;有两极。电磁铁还有其特性:通电产生磁性，断电磁性消失;磁极随电流方向变化而变化;磁力大小随电流强弱和线圈匝数的变化而变化。 13