2020年6月22日 星期一

浮力教學

浮力的兩個意義
在液體中減輕的重量,這件事很容易從簡易的力圖來說明
但浮力也等於排開的液體重量,這件事如果沒有實驗幫忙就真的要靠想像了

利用溢水杯來接排開的液體
學生很容易理解物體進入多少,液體就被排開多少
因此這部分我就沒有再用實驗來特別強調(時間的抉擇)
把物體慢慢沉入水中,再從彈簧秤的讀數變化
就可以發現隨著物體沒入的體積越多,減少的重量也越多
「那如果完全沒入之後再放深一點,浮力(減少的重量)會增加嗎?」我問學生
沒想到幾乎所有學生都回答「會...」
「所以你們覺得減少的重量和物體進入水的深度有關?還是體積有關?」
「我覺得是深度」學生回答
因為我用塑膠杯裝重物,因此之前的操作並未把物體完全沒入水中
「很好,那我們怎麼確認是深度的影響?還是沒入體積的影響?」
「那就試試看沒入之後再深一點就好啦~~」學生很快地回答
「好喔」我順著學生的想法直接綁了一串的螺絲慢慢沒入水中
「跟剛剛一樣,浮力會慢慢變大耶」學生說
接著完全沒入後我們得到一個穩定的數字
「我再放深一點,你們注意拉力秤的讀數有沒有變化」
「沒變耶~~」學生覺得不可思議
「所以...」,「和深度無關」學生接著我的話回答



....
接下來把塑膠杯內部的螺絲拿出一些變成浮體的狀況
最後彈簧秤的讀數變成0了

接著我們再測量排開的水重
學生很快發現,和浮力很接近
換成食鹽水試試
排開的食鹽水重和浮力幾乎都相差5g左右
「幾乎都差5g,大家可以怎麼解釋...」
我一開始就有提醒他們,我們的電子拉力計和彈簧秤的最小刻度都是5g
「因為本來就會有5g的上下誤差啊~」學生很快的回答
而且剛好都是多出5g左右


雖然結果不是很漂亮
但學生也可以理解從實驗的角度來歸納
浮力差不多和排開的液體重量相等,就算是不同的液體也一樣
這就夠了
一節課搞定,值得~~
但前置作業花了三節課...