浮沉子案例

浮沉子案例
一．活动引言
1.活动名称：浮沉子
2.活动场所：物理实验室
3.活动对象：高中一年级
4.活动时间：90分钟
5.活动目标：（1）通过这节课的学习，让学生体验浮沉子的沉浮以及能够掌握浮沉子的工作原理（2）学生学会制作浮沉子，提高学生的动手实践能力（3）采用小组合作的方式制作浮沉子活动，激发学生动手实践的热情，提高学生的交流﹑合作能力。

二．准备工作
1.涉及主要内容：物体的平衡，气体实验定律，毛细现象，液压传递。

2.实验器材：几个塑料瓶，多个一端封口的小玻璃瓶，气球，硬币，火柴，蜡烛，自来水，胶带，剪刀，打火机，塑料管，回形针等实验室常用器材。

三．活动过程
实验一：小玻璃瓶浮沉子
器材：小玻璃瓶，透明塑料瓶，自来水
演示设计：将一端封口的小玻璃瓶（可装有适量的水），瓶口向下放入装有水的透明塑料瓶中，使整个小玻璃瓶恰好能浮于水面下为宜，并盖好瓶盖。

猜想与假设：老师提出问题，如果双手用力挤压塑料瓶，小玻璃瓶会怎样运动？
学生思考，想法一：因为小玻璃瓶是浮在水面上，即使挤压水，我们也不能直接挤压到小玻璃瓶。

所以，我认为用双手挤压瓶子，小玻璃瓶依旧会浮在上面不动。

想法二：手的压力通过水也能作用到小玻璃瓶上。

这样，从两侧挤压瓶子，小玻璃瓶就会左右移动。

想法三：如果挤压瓶子，瓶内会有一股向上的力，所以我认为小玻璃瓶会上升
想法四：双手挤压塑料瓶，水被压入小玻璃瓶中，重力增加，我认为小玻璃瓶会下沉。

进行实验与讨论：
1.让每个小组制作好小玻璃瓶浮沉子，让他们用力挤压塑料瓶，看小玻璃瓶究竟怎样运动？
2.当放开手时，小玻璃瓶又怎样运动？
结束讨论：老师演示该实验，结合同学的实验结果。

总结：当双手有力挤压塑料瓶时，小玻璃瓶下降；当双手松开塑料瓶时，小玻璃瓶上升。

分析现象和原因：是因为当空气被压缩时，将压强传递给水，水被压入瓶中，这时小玻璃瓶里进入一些水，它的重力增加，大于它受到的浮力，就下沉。

手离开塑料瓶，这时水面上的空气体积增大，压强减小，小玻璃瓶内气压大于外界压强，里面的水减少。

小玻璃管的重力小于它所受到的浮力，因此它就向上漂浮。

实验二：气球浮沉子
器材：透明塑料瓶，气球，硬币，胶带，剪刀，自来水
演示设计：取一个吹有些少许的气的气球，并置入一枚硬币于气球口，用以增加重量及封住开口。

放入装水的透明塑料瓶，调节气球浮沉子，使其恰好悬浮于水中。

猜想与假设：老师提出问题，如果双手用力挤压塑料瓶，密封的气球会不会跟小玻璃瓶浮沉子实验现象一样，发生沉浮现象？
学生思考，想法一：因为密封的气球不会进入水，所以不会发生沉浮现象。

想法而二：双手挤压塑料瓶，气球内空气收缩。

浮力会变小，会发生沉浮现象。

实验与讨论：
1.让每个小组制作好气球浮沉子，让他们用力挤压塑料瓶，看气球浮沉子怎样运动？
2.当放开手时，气球浮沉子又是怎样运动？
结束讨论：老师演示该实验，结合同学的结果。

总结：用力挤压塑料瓶时，气球浮沉子向下运动；松开手时，气球向上运动。

分析现象和原因：当手用力挤压塑料瓶时，塑料瓶中的水的体积不变，但空气的体积却会减小。

由于液体压强的传递作用，气球中的空气也会被压缩，气球中气体分子之间空隙减小导致体积变小。

气球体积变小，受到的浮力减小，使它重力大于浮力，于是，气球会沉下去；当松开手，气球浮力增加，气球又浮上来。

实验三：火柴浮沉子
器材：透明塑料瓶，火柴，蜡烛，打火机，自来水
演示设计：把一根火柴置于装入的透明塑料瓶中，调节火柴浮沉子，使其恰能悬浮于水中，并盖好盖子。

猜想与假设：老师提出问题：火柴即没有像小玻璃管一端有开口，也没有气球的体积变化。

那么火柴还会发生沉浮现象么？
学生思考，想法一：不会，因为没有像小玻璃管那样一端有开口。

想法二：不会，因为不像气球那样有气体体积上的变化。

想法三：会，木质是多孔的，火柴有空隙，挤压塑料瓶由于压力会把水带入火柴的空隙中，使重力增大，发生沉浮现象。

实验与讨论：
1.让每个小组做好火柴浮沉子，让他们用力挤压塑料瓶，看火柴浮沉子怎样运动？
2.当放开手时，火柴浮沉子又是怎样运动？
结束讨论：老师演示该实验，结合同学的结果。

总结：用力挤压塑料瓶，火柴下沉；松开手时，火柴上浮。

再次猜想：老师提出问题：怎么去证明想法三同学的观点呢？（给予学生思考的时间）。

演示设计：用打火机点燃蜡烛，用蜡烛油涂满火柴，再次放入装水的透明塑料瓶中，并盖好盖子。

老师用双手挤压塑料瓶，让学生们观察火柴并不发生沉浮现象。

由此证明想法三的同学观点正确。

分析现象及原因：刚开始用双手挤压塑料瓶，由于火柴是木质的，是多孔结构，使火柴的空隙中进入了一些水，这时，它的重力增加，大于它所受到的浮力。

手离开，火柴中水减少，火柴浮起；后一个实验，由于蜡烛油涂满了火柴，使火柴无法进入水，所以不发生沉浮现象。

四．总结阶段：
让同学们对三种不同实验进行总结
五．动手制作（可以作为课后作业）
每个小组发塑料管和回形针，按照自己小组的猜想制作浮沉子（要求：浮沉子能沉能浮，能够清晰的看到里面的变化）。