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【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)06-0182-02
一、巧用水的密度
水的密度ρ=1.0×103kg/m3,所表示的物理意义是:体积是1立方米的水,质量是1.0×103kg,这些大家都是非常熟悉的,不必多言。下面我们将单位进行换算就会得到:ρ=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3,而质量换算1t=103kg,故又得到ρ=1.0×103kg/m3=1.0t/m3,体积换算1m3=103dm3,又可以得到ρ=1.0×103kg/m3=1.0kg/dm3,因此水的密度进行质量和体积单位换算后得到:ρ=1.0t/m3=1.0kg/dm3=1.0g/cm3,水的密度从数值上看都是1,只是单位不同而已,有什么特别的意义呢?密度的定义是:单位体积某种物质的质量。结合水的密度的物理意义就可以发现,水的密度在数值上都等于1,就决定了水的质量和水的体积是1对1的关系,也就是1吨对应1立方米,1千克对应1立方分米,1克对应1立方厘米,就是说体积是1立方米的水,质量是1吨,体积是1立方分米的水质量是1千克,体积是1立方厘米的水,质量是1克,反过来也可以理解为质量是1吨的水,体积是1立方米,质量是1千克得水,体积是1立方分米,质量是1克的水,体积就是1立方厘米,上述关系清楚了,那么我们在解题过程中,只要知道了水的体积是多少无需用公式计算就可以知道相应的水的质量是多少,同理只要知道了水的质量是多少自然也就知道了水的体积是多少,为我们快速解题提供了方便,有事半功倍的效果。
[例1]一个容积为2.5L的塑料瓶,用它装水,最多能装多少千克?用它装汽油呢?
该题是一个很简单的密度公式的应用题,用公式m=ρv计算很容易就能得到正确的结果,但是我们利用ρ=1.0kg/dm3,那么无需计算就能知道结果了,体积换算1L=1dm3,而体积是1立方分米的水质量是1千克,2.5L的塑料瓶最多能装2.5L的水,2.5L=2.5dm3,自然能装2.5千克的水,直接就知道结果了。我们再来讨论这个2.5L的瓶子能装多少千克汽油的问题,由于这个瓶子装满汽油最多能装2.5L,计算方法和水的一样也很容易。但是如果我们先弄明白一个瓶子最多能装1L水,最多能装多少千克汽油的问题,那么能装2.5L水的瓶子最多能装多少千克汽油就会变得非常简单。同时,能装多少千克其它的液体自然也就清楚了。由于水的体积和汽油的体积相等就有:V= = ,变形后有m汽油=m水 水,1L水的质量是1千克,将汽油的密度0.71kg/dm3代入,求得一个最多能装1L水的瓶子,最多能装0.71千克的汽油。用其它的液体密度代入后可以求出最多能装多少千克的其他液体。如:代入酒精的密度后得到,能装0.8千克酒精,代入浓硫酸的密度后得到,能装1.8千克浓硫酸。分析计算的结果可以得出:一个最多能装1千克水的容器,最多能装其它液体的质量等于该液体的密度和水的密度的比值,比值是多少就能装多少千克。掌握了这个规律,很容易看出能装1L水的容器,最多能装0.71千克汽油,最多装2.5L水的塑料瓶,能装的汽油是0.71千克的2.5倍,即1.775千克。
我们可以由水的密度 ρ=1.0t/m3=1.0kg/dm3=1.0g/cm3,知道了水的质量快速确定水的体积和知道了水的体积快速确定水的质量,在浮力的解题中也有着广泛的应用,为我们快速解题提供了帮助。
[例2]小强将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100cm3的水,则物体( )(g取10N/kg)
A. 漂浮在水面上 B. 悬浮在水中
C. 沉在溢水杯底部 D. 受到1.2N的浮力
该题考查的是学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的理解和掌握,通常学生会根据溢出的水的体积,即V排,利用阿基米德原理求得物体受的浮力,由质量求得物体重力,通过比较浮力和重力的关系,即可得出结果,但是这样虽然能够解决问题,过程略显繁琐,效率较低,快速解题方法是:溢出100cm3的水,则水的质量为100g,物体质量120g大于溢出的水的质量100g,物体的重力和质量成正比,可知:重力大于浮力。C答案正确。
[例3]质量是270g的空心铝球,将其放入水中,静止后铝球悬浮,则空心部分的体积为( )(ρ水=1.0×103kg/m3, ρ铝=2.7×103kg/m3,g=10N/kg)
A. 270cm3 B. 170cm3 C. 100cm3 D. 条件不足无法确定
该题给出的条件很简单,很多学生看到题后,常常不知所措,无从下手,对于程度好一些的学生,会根据物体的浮沉条件,悬浮时F浮=G球=mg,先求得铝球受到的浮力,再根据阿基米德原理求出铝球体积,V=V排= ,再由铝球质量和铝的密度,求出铝的体积,就可以计算出铝球空心部分的体积。
快速的方法是:铝球悬浮F浮=G球,物体的重力和其质量成正比,m排=m球=270g,即球悬浮时排开270g的水,这些水的体积则为270cm3,则球的体积V球=270cm3,由V铝= = =100cm3,V空心=V球-V铝=270cm3-100cm3=170cm3,B答案正确。题目给的数值不大,刚好又是整数,熟练的话不用动笔完全靠口算就能得出正确结果,这样解题岂不是又快又好。
二、玩转漂浮和悬浮
物体漂浮在液面,处于静止状态,受平衡力作用F浮=G,从物体的浮沉条件可以知道,浸没在液体中的物体若F浮>G,物体上浮,最终会由于物体露出液面,导致排开液体的体积减小,从而受到的浮力减小,当浮力减小到等于自身的重力时,物体受平衡力变为漂浮,因此漂浮的实心物体则有ρ物<ρ液,V排 [例4]弹簧测力计下挂着一个木块,将其逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数将____;当木块总体积的 浸入水中时,弹簧测力计的示数为0,则该木块的密度为____;将木块浸入另一种液体,当木块全部浸入液体时,弹簧测力计的示数也变为了0,则液体的密度为_____。
该题给出的具体条件极少,除了第一个空比较简单,另外的空很多学生肯定是要进行一番计算才能找到正确答案的,费时费力。但是,上面讲到的方法,如果学生掌握的话,题目就变得简单多了。第一个空,木块逐渐浸入水中,排开水的体积逐渐变大,木块受到的浮力也逐渐变大,弹簧测力计的示数是逐渐变小的;第二个空,弹簧测力计的示数变为0,就意味着弹簧测力计不再受到向下的拉力,木块受平衡力而漂浮,此时,木块总体积的4/5浸入水中,由我们推导的结论1可知:木块的密度就是水的密度的 倍,即0.8×103kg/m3。第三个空就简单了,由木块全部浸入液体时,弹簧测力计的示数也变为了0,知道木块悬浮,液体密度和木块密度相等也为0.8×103kg/m3。
[例5]等质量的木块和冰块,漂浮在水面,它们受到的浮力之比是 ( );它们排开液体体积之比是 ( ); 它们露出水面的体积之比 ( )。 ( ρ木 =0.6g/cm3,ρ冰 =0.9g /cm3)
A. 1:1 B. 2:3 C. 3:1 D. 6:1
这个题目前两问,相对简单,第三问有点麻烦,如果按照通常的方法,会耗费大量的时间和精力,而该题也仅是个选择题。我们看,等质量木块和冰块漂浮在水面,重力等于浮力。第一个空:A;第二个空:A; 第三个空:先求密度之比, = = ,由第一个结论可知:木块排开水的体积V排= V木,同理可得: = = ,冰块排开水的体积V排= V冰,于是就有 V木= V冰,则V木= V冰,由木块排开水体积V排= V木,可得V木露= V木= × V冰= V冰,再由冰块排开水的体积V排= V冰可得:V冰露= V冰,则它们露出水面的体积之比V木露: V冰露= V冰: V冰=6:1,第三个空:D。上述结论掌握熟练的话,基本上口算就可以解决问题。
本文只是就培养学生解题能力方面,写了几点看法,也许还不很成熟,在学生的学习过程中,不同的知识点会有很多这样的方法,限于篇幅所限,不可能写出很多。就是希望能起到一点点抛砖引玉的效果,作为教师在日常的教学中要善于引导学生在学习过程中,通过发现问题,解决问题,寻找内在的规律,并且归纳总结和应用,既能够提高学生学习的兴趣,激发学生克服困难的斗志,同时又能提高学习的效率和学习的成绩,既培养了学生的能力,又为学生的可持续发展奠定了基础,这也符合课程改革的理念,我们每一位教师都应该朝着这个方向努力。
一、巧用水的密度
水的密度ρ=1.0×103kg/m3,所表示的物理意义是:体积是1立方米的水,质量是1.0×103kg,这些大家都是非常熟悉的,不必多言。下面我们将单位进行换算就会得到:ρ=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3,而质量换算1t=103kg,故又得到ρ=1.0×103kg/m3=1.0t/m3,体积换算1m3=103dm3,又可以得到ρ=1.0×103kg/m3=1.0kg/dm3,因此水的密度进行质量和体积单位换算后得到:ρ=1.0t/m3=1.0kg/dm3=1.0g/cm3,水的密度从数值上看都是1,只是单位不同而已,有什么特别的意义呢?密度的定义是:单位体积某种物质的质量。结合水的密度的物理意义就可以发现,水的密度在数值上都等于1,就决定了水的质量和水的体积是1对1的关系,也就是1吨对应1立方米,1千克对应1立方分米,1克对应1立方厘米,就是说体积是1立方米的水,质量是1吨,体积是1立方分米的水质量是1千克,体积是1立方厘米的水,质量是1克,反过来也可以理解为质量是1吨的水,体积是1立方米,质量是1千克得水,体积是1立方分米,质量是1克的水,体积就是1立方厘米,上述关系清楚了,那么我们在解题过程中,只要知道了水的体积是多少无需用公式计算就可以知道相应的水的质量是多少,同理只要知道了水的质量是多少自然也就知道了水的体积是多少,为我们快速解题提供了方便,有事半功倍的效果。
[例1]一个容积为2.5L的塑料瓶,用它装水,最多能装多少千克?用它装汽油呢?
该题是一个很简单的密度公式的应用题,用公式m=ρv计算很容易就能得到正确的结果,但是我们利用ρ=1.0kg/dm3,那么无需计算就能知道结果了,体积换算1L=1dm3,而体积是1立方分米的水质量是1千克,2.5L的塑料瓶最多能装2.5L的水,2.5L=2.5dm3,自然能装2.5千克的水,直接就知道结果了。我们再来讨论这个2.5L的瓶子能装多少千克汽油的问题,由于这个瓶子装满汽油最多能装2.5L,计算方法和水的一样也很容易。但是如果我们先弄明白一个瓶子最多能装1L水,最多能装多少千克汽油的问题,那么能装2.5L水的瓶子最多能装多少千克汽油就会变得非常简单。同时,能装多少千克其它的液体自然也就清楚了。由于水的体积和汽油的体积相等就有:V= = ,变形后有m汽油=m水 水,1L水的质量是1千克,将汽油的密度0.71kg/dm3代入,求得一个最多能装1L水的瓶子,最多能装0.71千克的汽油。用其它的液体密度代入后可以求出最多能装多少千克的其他液体。如:代入酒精的密度后得到,能装0.8千克酒精,代入浓硫酸的密度后得到,能装1.8千克浓硫酸。分析计算的结果可以得出:一个最多能装1千克水的容器,最多能装其它液体的质量等于该液体的密度和水的密度的比值,比值是多少就能装多少千克。掌握了这个规律,很容易看出能装1L水的容器,最多能装0.71千克汽油,最多装2.5L水的塑料瓶,能装的汽油是0.71千克的2.5倍,即1.775千克。
我们可以由水的密度 ρ=1.0t/m3=1.0kg/dm3=1.0g/cm3,知道了水的质量快速确定水的体积和知道了水的体积快速确定水的质量,在浮力的解题中也有着广泛的应用,为我们快速解题提供了帮助。
[例2]小强将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100cm3的水,则物体( )(g取10N/kg)
A. 漂浮在水面上 B. 悬浮在水中
C. 沉在溢水杯底部 D. 受到1.2N的浮力
该题考查的是学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的理解和掌握,通常学生会根据溢出的水的体积,即V排,利用阿基米德原理求得物体受的浮力,由质量求得物体重力,通过比较浮力和重力的关系,即可得出结果,但是这样虽然能够解决问题,过程略显繁琐,效率较低,快速解题方法是:溢出100cm3的水,则水的质量为100g,物体质量120g大于溢出的水的质量100g,物体的重力和质量成正比,可知:重力大于浮力。C答案正确。
[例3]质量是270g的空心铝球,将其放入水中,静止后铝球悬浮,则空心部分的体积为( )(ρ水=1.0×103kg/m3, ρ铝=2.7×103kg/m3,g=10N/kg)
A. 270cm3 B. 170cm3 C. 100cm3 D. 条件不足无法确定
该题给出的条件很简单,很多学生看到题后,常常不知所措,无从下手,对于程度好一些的学生,会根据物体的浮沉条件,悬浮时F浮=G球=mg,先求得铝球受到的浮力,再根据阿基米德原理求出铝球体积,V=V排= ,再由铝球质量和铝的密度,求出铝的体积,就可以计算出铝球空心部分的体积。
快速的方法是:铝球悬浮F浮=G球,物体的重力和其质量成正比,m排=m球=270g,即球悬浮时排开270g的水,这些水的体积则为270cm3,则球的体积V球=270cm3,由V铝= = =100cm3,V空心=V球-V铝=270cm3-100cm3=170cm3,B答案正确。题目给的数值不大,刚好又是整数,熟练的话不用动笔完全靠口算就能得出正确结果,这样解题岂不是又快又好。
二、玩转漂浮和悬浮
物体漂浮在液面,处于静止状态,受平衡力作用F浮=G,从物体的浮沉条件可以知道,浸没在液体中的物体若F浮>G,物体上浮,最终会由于物体露出液面,导致排开液体的体积减小,从而受到的浮力减小,当浮力减小到等于自身的重力时,物体受平衡力变为漂浮,因此漂浮的实心物体则有ρ物<ρ液,V排
该题给出的具体条件极少,除了第一个空比较简单,另外的空很多学生肯定是要进行一番计算才能找到正确答案的,费时费力。但是,上面讲到的方法,如果学生掌握的话,题目就变得简单多了。第一个空,木块逐渐浸入水中,排开水的体积逐渐变大,木块受到的浮力也逐渐变大,弹簧测力计的示数是逐渐变小的;第二个空,弹簧测力计的示数变为0,就意味着弹簧测力计不再受到向下的拉力,木块受平衡力而漂浮,此时,木块总体积的4/5浸入水中,由我们推导的结论1可知:木块的密度就是水的密度的 倍,即0.8×103kg/m3。第三个空就简单了,由木块全部浸入液体时,弹簧测力计的示数也变为了0,知道木块悬浮,液体密度和木块密度相等也为0.8×103kg/m3。
[例5]等质量的木块和冰块,漂浮在水面,它们受到的浮力之比是 ( );它们排开液体体积之比是 ( ); 它们露出水面的体积之比 ( )。 ( ρ木 =0.6g/cm3,ρ冰 =0.9g /cm3)
A. 1:1 B. 2:3 C. 3:1 D. 6:1
这个题目前两问,相对简单,第三问有点麻烦,如果按照通常的方法,会耗费大量的时间和精力,而该题也仅是个选择题。我们看,等质量木块和冰块漂浮在水面,重力等于浮力。第一个空:A;第二个空:A; 第三个空:先求密度之比, = = ,由第一个结论可知:木块排开水的体积V排= V木,同理可得: = = ,冰块排开水的体积V排= V冰,于是就有 V木= V冰,则V木= V冰,由木块排开水体积V排= V木,可得V木露= V木= × V冰= V冰,再由冰块排开水的体积V排= V冰可得:V冰露= V冰,则它们露出水面的体积之比V木露: V冰露= V冰: V冰=6:1,第三个空:D。上述结论掌握熟练的话,基本上口算就可以解决问题。
本文只是就培养学生解题能力方面,写了几点看法,也许还不很成熟,在学生的学习过程中,不同的知识点会有很多这样的方法,限于篇幅所限,不可能写出很多。就是希望能起到一点点抛砖引玉的效果,作为教师在日常的教学中要善于引导学生在学习过程中,通过发现问题,解决问题,寻找内在的规律,并且归纳总结和应用,既能够提高学生学习的兴趣,激发学生克服困难的斗志,同时又能提高学习的效率和学习的成绩,既培养了学生的能力,又为学生的可持续发展奠定了基础,这也符合课程改革的理念,我们每一位教师都应该朝着这个方向努力。