佳构STRAT软件计算水浮力的总量控制负弹簧模型
佳构STRAT软件计算水浮力的“总量控制负弹簧模型”
上海佳构，201404
水浮力对于地下空间、地下室、水池等地下结构的重要作用，往往是结构底板配筋的控制因素。但水浮力的计算，是结构分析中的一个难点。
一、难点
1) 难以确定约束边界。所有重力、风、地震等作用均以结构底部为约束边界，但水浮力不以底部支承点。
2) 土弹簧的单向性。需要通过单拉计算。
3) 土体作用的复杂性。在局部层次，需要忽略土弹簧的作用，因为在一个板跨内水浮力直接作用在底板上，如果再有土弹簧分担水压力使底板内力偏小。在整体层次上，需要包含土弹簧因素，因为水浮力作用下的整体变形必然与上部结构与地基土之间的相互作用相关。
4) 抗拔桩支点与上部柱底支点的矛盾。当设置部分抗拔桩时，抗拔桩可以确定其弹簧值(仍然与荷载相关)，而上部结构对底板的支点属于不同的受力机制，而无法确定相应的弹簧值。
5) 需要考虑上部结构的协同作用。在考虑水浮力对基础的整体作用，上部结构作为悬空弹性体必须参与计算。
二、分析
虽然水浮力使结构具有上浮的趋势，但结构设计的措施使结构的重量(加抗拔桩拉力)大于水浮力的总和。正是在这样的前提下，水浮力的作用，实际上是在已经产生的地基压缩的基础上回弹，总体上基础与地基并未完全脱开。因此，水浮力的计算，仍是在上部结构、基础、地基三者之间相互作用的变形体计算(弹性或塑性)。
当然，这里所说的基础与地基未脱开是从结构整体层次而言，但不能排除在某些重量较小的局部水浮力产生的向上变形大于已有的压缩变形，使基础与地基脱开——这正是水浮力复杂性所在，也是水浮力必须通过整体计算的原因之一。
当上部重量小于水浮力、但设有抗拔桩时，可以认为基础与地基脱开，这是基础与地基之间仅通过抗拔桩联系，抗拔桩的变形刚度即为基础的刚度。如果整个工程均采用抗拔桩，仅设置抗拔桩负弹簧即可，问题相对简单。实际上，对于带有裙房的高层结构，抗拔桩仅限裙房，主体部分仍通过重量抗浮。这样基础地基脱开的裙房抗拔桩部分，与基础地基不脱开的主体结构部分同时存在，水浮力的计算更为复杂。
当上部重量小于水浮力、且没有抗拔桩时，结构整体表现为漂浮的弹性体，这是失效的结构，不在本文讨论之列。
三、当前工程中水浮力计算的状况
针对埋地水池的水浮力，STRAT软件数年前即采用在侧底边界设置负弹簧的方式，这本
身是一个创新方法。但负弹簧的值是根据经验设定的，缺乏理论依据。且各侧壁底边界的负弹簧数值相同，模型较为粗略。
STRAT软件在V5.0、V6.0版本将这种方法引申沿用到建筑结构基础底板的计算。应用中需要手工将柱、墙底部设置负弹簧。负弹簧的数值经验确定，且各部分数值相同。
除STRAT软件的较早采用负弹簧机制外，当前针对地基基础的水浮力，均未进行整体分析。水浮力对底板的作用，主要采用倒楼盖法计算，即假定柱底嵌固的边界条件下，计算水浮力对底板的局部作用。抗拔桩的设计基本上都是根据柱底内力进行总量控制，未能在考虑结构变形情况下验算每个桩的反力。对于带裙房塔楼的基础，裙房的抗拔桩拉力与塔楼的重力作用之间的变形协调，设计上基本没有考虑。
四、STRAT软件“总量控制负弹簧模型”
STRAT软件深入分析水浮力作用特点和机制，首次提出地下空间、基础底板、埋地水池水浮力计算的总量控制负弹簧模型：
1) 在上部结构与基础整体协同模型中，通过单向拉压机制分别计算重力荷载、水浮力；
2) 分别设置正弹簧、负弹簧。其中负弹簧仅对水浮力有效；
3) 假定基础设计合理，结构重力荷载与抗拔桩承载力之和不小于水浮力总量，并且上部结构各个墙柱底荷载与其下基础承载力相匹配。
4) 抗浮负弹簧的总量为正弹簧总量的一定倍数。
5) 抗浮负弹簧向抗拔桩和柱墙底集中，并根据柱墙底荷载(或者相应基础承载力)、抗拔桩承载力比例分配。
如前面的分析，合理设计的结构重量加上抗拔桩承载力不小于水浮力总量，水浮力作用产生的变形相当于已有压缩的回弹，因此负弹簧与正弹簧直接关联，且负弹簧的总量不小于正弹簧的总量。
将负弹簧向柱墙底、抗拔桩集中，使得在一个板跨内水浮力完全作用于基础底面而不被土体分担(局部层次忽略土体作用)，而仍可以反映出各部分上部荷载与水浮力不匹配而导致整体变形(整体层次土体参与作用)。
柱墙下独立基础、局部桩基一般根据单个柱墙的荷载设计，较大范围的筏板基础、桩法基础在设计中也需确保上部重心与基础重心吻合，因此上述第3条假定是符合实际情况的。如此同时，在相对均匀的地基条件下，地基正弹簧刚度与荷载大小相关，因此可以根据柱墙底荷载或者相应地基承载力比例确定负弹簧的分配。
五、软件实现及功能
STRAT V6.2版本实现自动添加负弹簧的功能。这项功能程序自动处理，不需要用户干预。
设负弹簧条件：前处理STRAT/Prep自动检测工程工况设置情况。当有下列情况之一：1)存在用户设置的“外水压”工况，2)地下室外墙参数种选中有“侧壁水压”项，3)基础参数中选中“有底板水浮力”项，程序将自动添加水浮力负弹簧。
施加位置：所有与基础底板相连的柱、墙底部点，筒体侧壁底部点。
模型查看：Plots可以掺看程序自动添加的负弹簧，负弹簧在Plots作为节点弹簧显示。
计算过程：STRAT/Strat计算时，非单拉计算(弹性动静力计算、基础计算、基础协同计算)，忽略抗浮负弹簧。单拉计算中，正负弹簧均参与作用，根据一类荷载作用下的基础的变形趋势，当受压时正弹簧起作用，当受拉时负弹簧起作用。
需要注意的是，非单拉计算中外水压(水浮力)作用下正弹簧仍然起作用，此时得到的底板水浮力偏小。
单拉计算重，负弹簧虽然根据水浮力的条件确定，但在计算中程序并不是简单地将负弹簧仅用于水浮力工况。因为对于平面较大、荷载分布不均匀的大型地下空间、地下室、水池，在局部重力荷载作用下，基础仍有可能向上变形与地基托开，而水浮力作用下也有可能部分向下变形与地基接触。因此程序采用更为精细的变形控制，确定各部分正、负弹簧是否参与计算。
V6.2版本已经将单拉计算扩充到基础协同模型中。
基础设计和地基验算：负弹簧模型、单拉计算等，其结果与普通计算相同，在Plots计算基础底板配筋，验算地基承载情况，然后在Design内绘制绘制基础施工图。
五、工程应用
STRAT软件深入分析水浮力作用特点和机制，首次提出地下空间、基础底板、埋地水池水浮力计算的总量控制负弹簧模型：
STRAT V7.0 基础：自动设置水浮力负弹簧，完善负弹簧机制
STRAT能够通过单向土弹簧、单向拉压计算，实现水浮力对地下室底板、侧墙、埋地水池等结构上的水浮力作用。这是STRAT所特有的功能。
此前版本中，负弹簧需要用户手工输入。一般情况下，沿侧壁底部设置线性弹簧，程序根据网格剖分大小确定各点的弹簧值。用户输入的线弹簧一般都是相同值。这对于质量分布均匀、平面范围较小的水池筒仓是合适。但对于较大的水池，尤其对于长宽达数百米的地下建筑，显然过于粗略。
V6.2版本实现自动添加负弹簧的功能。这项功能程序自动处理，不需要用户干预。
设负弹簧条件：程序自动检测工况设置，当有下列情况之一：1)存在“外水压”工况，2)地下室外墙参数种选中有“侧壁水压”，3)基础参数中选中“有底板水浮力”项，程序将自动添加负弹簧。
施加位置：所有与基础底板相连的柱、墙底部点，筒体侧壁底部点。
施加负弹簧的值：负弹簧大小的确定，是个难点。STRAT软件经过研究，首次提出“总量控制负弹簧模型”，该模型根据结构的特点、荷载的大小，综合确定负弹簧的具体数值，详见相关说明。
结果查看：程序自动添加的负弹簧在Plots内可以查看。
V6.2版本进一步完善负弹簧的Strat计算处理机制。明确负弹簧只在单拉计算中，才参与作用。非单拉计算，如一般结构计算、基础计算、基础协同计算，程序忽略负弹簧的作用。
附注： STRAT的基础功能能自动确定各类结构地基的土弹簧(正弹簧)，用于恒活等重力、风、地震等各类荷载作用。这是程序此前版本已有的功能。
浮力的计算方法和练习题
有关浮力的计算及方法 1．用公式法计算浮力。 阿基米德原理的公式：F浮=ρ液gV排=G排=m排g 例1．如图所示，在水中有形状不同，体积都是100厘米3的A、B、C、D四个物块，A的体积有2/5露出水面，D的底面与容器底紧密贴合，求各个物块所受的浮力。 2．用弹簧称示数相减法计算浮力。 F浮=G-G’ 例2．一个金属球在空气中称时，弹簧称的读数为牛顿；浸没在水中称时，弹簧称的读数为牛顿。求（1）金属球浸没在水中时所受到的浮力是多少？（2）金属球的体积 是多少？（3）金属球的密度是多少？
3．用压力差法求浮力或求液体压力。 例3．有一个体积是2分米3的正方体浸没在水中，其下表面受到水向上的压力是牛顿，则正方体上表面受到水向下的压力是牛顿。 4．用平衡法解浮体问题。 例4．有一方木块，当它浮在水面时，露出水面的部分是它总体积的五分之二，这块方木的密度是多大？ 5．用浮沉条件判定物体的浮沉情况。 例5．水雷重4400牛顿，体积是500分米3，把它浸没在水中， 则水雷将，它静止时受到的浮力是。 浮力的计算分类解析 二、基本方法的运用
1．判明浮沉状况、正确选用方法 虽然有上述四种计算浮力的基本方法，但是并非在任何情况下这些方法都能单独用来求解浮力问题。如平衡法，只适用于物体漂浮和悬浮情况。因此，解题时须判明物体的沉浮状况。在判别物体的沉浮时，常常需要利用以下隐含条件： 若实心物体密度ρ物，液体密度为ρ液。 (1)当ρ物>ρ液，则物体会下沉。物体静止时必浸没于液体底部。 (2)当ρ物=ρ液，物体静止时处于悬浮状态。 (3)当ρ物<ρ液，则浸没于液体中的物体会上浮，物体静止时必漂浮于液面。 例1体积为100厘米3的铝块分别放在水中和水银中，静止时铝块所受浮力各多大？在水中时，用弹簧秤测铝块重的读数应是多少？(ρ铝=*103kg/m3, ρ水银=*103kg/m3) 2．公式法结合平衡法求解载物问题
弹簧碰撞模型
模型分析 1．注意弹簧弹力特点及运动过程，弹簧弹力不能瞬间变化。 2．弹簧连接两种形式：连接或不连接。 连接：可以表现为拉力和压力，从被压缩状态到恢复到原长时物体和弹簧不分离，弹簧的弹力从压力变为拉力。 不连接：只表现为压力，弹簧恢复到原长后物体和弹簧分离，物体不再受弹簧的弹力作用。 3．动量和能量问题：动量守恒、机械能守恒，动能和弹性势能之间转化，等效于弹性碰撞。弹簧被压缩到最短或被拉伸到最长时，与弹簧相连的物体共速，此时弹簧具有最大的弹性势能，系统的总动能最小；弹簧恢复到原长时，弹簧的弹性势能为零，系统具有最大动能。 题型1．弹簧直接连接的两物体间的作用. 【例1】质量分别为3m 和m 的两个物体， 用一根细线相连，中间夹着一个被压缩的 轻质弹簧，整个系统原来在光滑水平地面上以速度v 0向右匀速运动，如图所 示.后来细线断裂，质量为m 的物体离开弹簧时的速度变为2v 0.求： （1）质量为3m 的物体最终的速度； （2）弹簧的这个过程中做的总功. 【答案】（1）032v （2） 203 2mv 【解析】（1）设3m 的物体离开弹簧时的速度为v 1，由动量守恒定律得： ()100 323v m v m v m m ?+?=+ 所以 013 2v v = （2）由能量守恒定律得：()()202021321221321v m m v m v m E P +?-?+??= 所以弹性势能：2032mv E P =
【点评】本题考查动量守恒定律和能量守恒定律的应用，解答的关键是正确确定初末状态及弹簧弹开过程的能量转化。 【例2】【2015届石家庄市高中毕业班第二次模拟考试试卷理科综合能力测试】如图所示，一辆质量M=3kg 的小车A 静止在水平面上，小车上有一质量m=lkg 的小物块B ，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为p E =6J ，小物块与小车右壁距离为l =0.4m ，解除锁定，小物块脱离弹簧后与小车右壁发生碰撞，碰撞过程无机械能损失，不计一切摩擦。求： ①从解除锁定到小物块与小车右壁发生第一次碰撞，小车移动的距离； ②小物块与小车右壁发生碰撞后，小物块和小车各自的速度大小和方向。 【答案】①0.1m ②小车速度方向向右为1m/s ，小物块速度方向向左为3m/s 22211122P E mv Mv = + 解得s /m 3s /m 121-==v v 或s /m 3s /m 1-' 2'1==v v 碰后小车速度方向向右为1m/s ，小物块速度方向向左为3m/s 【点评】本题考查动量守恒定律、能量守恒定律的结合应用，明确研究的系统和初末状态是正确解答的关键。 4．滑块a 、b 沿水平面上同一条直线发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x 随时间t 变化的图象如图所示．求：
常见弹簧类问题分析
常见弹簧类问题分析 高考要求 轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x 与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再 用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点：W k =-（21kx 22-2 1 kx 12），弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p = 2 1kx 2 ，高考不作定量要求，可作定性讨论.因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解. 下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析。 一、与物体平衡相关的弹簧问题 1.(1999年，全国)如图示，两木块的质量分别为m 1和m 2， 两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧．在这过程中下面木块移动的距离为( ) A.m 1g/k 1 B.m 2g/k 2 C.m 1g/k 2 D.m 2g/k 2 此题若求m l 移动的距离又当如何求解? 参考答案:C
初中物理浮力的计算方法
浮力的计算方法 初中《物理》“浮力”一节内容不多，但该节知识容易拓展延伸，有关浮力的问题变化多端，如果学生仅停留在课本中有限的知识中，不善于拓展整理，无法适应题目的变化，结果将会迷失在题海中。本文试图剖析浮力的本质，归纳出有关浮力的计算方法，供教师指导学生复习参考。 一、浮力的来源 设想一个立方体浸没在水中，如图1所示，它的6个表面都受到水的压力，它的 左右、前后两侧受到的压力是大小相等、方向相反的，即受力互相平衡；只有上 下两个表面由于深度不同，水的压强不同，受到水的压力也因而不相等。下表面 受到水向上的压力F1大于上表面受到水向下的压力F2，向上和向下这两个压力之 差就是液体对浸入物体的浮力。浮力的方向总是竖直向上的，与重力的方向相反。 二、浮力大小的计算方法 1．两次称量求差法 由上面的分析知道，浮力的方向是竖直向上的，与重力的方向刚好相反，所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1，然后把物体浸入液体中，这时弹簧测力计的读数为F2，则。 例1一个重2N的钩码，把它挂在弹簧测力计下浸没在水中时，弹簧测力计的读数是1．2N，则钩码受到的浮力是 解析由得 2．二力平衡法 把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动，它的运动状态无非有三种可能：下沉、不动或上浮。物体浸没在液体中静止不动，叫做悬浮，上浮的物体最终有一部分体积露出液面，静止在液面上，叫做漂浮。下沉的物体最终沉入液体的底部。根据物体的受力平衡可知，悬浮和漂浮的物体，浮力等于重力，即 而下沉后的物体还要受到容器壁的支持力，故 ，即 例2一轮船由海里航行到河里，下列说法正确的是（） A．轮船在河里受到的浮力大 B．轮船在海里受到的浮力大 C．轮船所受浮力不变 D．无法确定浮力的大小 解析轮船由海里航行到河里，根据轮船漂浮的特点可知，其所受的浮力大小等于物体的重力，故正确答案为选项C。 3．阿基米德原理法 阿基米德原理的内容是：浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力，即 阿基米德原理法常常与二力平衡法相结合使用。
高中物理弹簧类模型中的最值问题
弹簧类模型 一、最大、最小拉力问题 例1. 一个劲度系数为k ＝600N/m 的轻弹簧，两端分别连接着质量均为m ＝15kg 的物体A 、B ，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图1所示，现加一竖直向上的外力F 在物体A 上，使物体A 开始向上做匀加速运动，经0.5s ，B 物体刚离开地面（设整个加速过程弹簧都处于弹性限度内，且g ＝10m/s 2 ）。求此过程中所加外力的最大和最小值。 图1 解析：开始时弹簧弹力恰等于A 的重力，弹簧压缩量?l mg k m = =025.，0.5s 末B 物体刚要离开地面，此时弹簧弹力恰等于B 的重力，??l l m '.==025，故对A 物体有 212 2 ?l at = ，代入数据得a m s =42/。刚开始时F 为最小且F ma N N min ===15460×，B 物体刚要离开地面时，F 为最大且有 F mg mg ma max --=，解得F mg ma N max =+=2360。 二、最大高度问题 例2. 如图2所示，质量为m 的钢板与直立弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，平衡时弹簧的压缩量为x 0。一物体从钢板正上方距离为30x 的A 处自由下落打在钢板上，并立即与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动，已知物块质量也为m 时，它们恰能回到O 点，若物体质量为2m 仍从A 处自由下落，则物块与钢板回到O 点时还有向上的速度，求物块向上运动到达的最高点与O 点的距离。
图2 解析：物块碰撞钢板前作自由落体运动，设v 0表示物块与钢板碰撞时的速度，则： v gx 006= ① 物块与钢板碰撞后一起以v 1速度向下运动，因碰撞时间极短，碰撞时遵循动量守恒，即：mv mv 012= ② 刚碰完时弹簧的弹性势能为E p ，当它们一起回到O 点时，弹簧无形变，弹性势能为0，根据机械能守恒有：E m v mgx p + =1 2 22120() ③ 设v 2表示质量为2m 的物块与钢板碰撞后开始向下运动的速度，由动量守恒有： 2302mv mv = ④ 碰撞后，当它们回到O 点时具有一定速度v ，由机械能守恒定律得： E m v mgx m v p + =+123312 32202()() ⑤ 当质量为2m 的物块与钢板一起回到O 点时两者分离，分离后，物块以v 竖直上升， 其上升的最大高度：h v g =2 2 ⑥ 解①~⑥式可得h x = 2 。 三、最大速度、最小速度问题 例3. 如图3所示，一个劲度系数为k 的轻弹簧竖直立于水平地面上，下端固定于地面，上端与一质量为m 的平板B 相连而处于静止状态。今有另一质量为m 的物块A 从B 的正上方h 高处自由下落，与B 发生碰撞而粘在一起，已知它们共同向下运动到速度最大时，系统增加的弹性势能与动能相等，求系统的这一最大速度v 。
高中物理问题详解弹簧类模型中的最值问题
弹簧类模型中的最值问题 在高考复习中，常常遇到有关“弹簧类”问题，由于弹簧总是与其他物体直接或间接地联系在一起，弹簧与其“关联物”之间总存在着力、运动状态、动量、能量方面的联系，因此学生普遍感到困难，本文就此类问题作一归类分析。一、最大、最小拉力问题 例1. 一个劲度系数为k ＝600N/m 的轻弹簧，两端分别连接着质量均为m ＝15kg 的物体A 、B ，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图1所示，现加一竖直向上的外力F 在物体A 上，使物体A 开始向上做匀加速运动，经，B 物体刚离开地面（设整个加速过程弹簧都处于弹性限度内，且g ＝10m/s 2）。求此过程中所加外力的最大和最小值。 图1 解析：开始时弹簧弹力恰等于A 的重力，弹簧压缩量?l mg k m ==025.，末B 物体刚要离开地面，此时弹簧弹力恰等于B 的重力，??l l m '.==025，故对A 物体有212 2?l at =，代入数据得a m s =42/。刚开始时F 为最小且F ma N N min ===15460×，B 物体刚要离开地面时，F 为最大且有 F mg mg ma max --=，解得F mg ma N max =+=2360。 二、最大高度问题 例2. 如图2所示，质量为m 的钢板与直立弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，平衡时弹簧的压缩量为x 0。一物体从钢板正上方距离为30x 的A 处自由下落打在钢板上，并立即与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动，已知物块质量也为m 时，它们恰能回到O 点，若物体质量为2m 仍从A 处自由下落，则物块与钢板回到O 点时还有向上的速度，求物块向上运动到达的最高点与O 点的距离。 、
小球碰弹簧模型
基本情景一一小球落弹簧 如图所示，地面上竖立着一轻质弹簧，小球从其正上方某一高度处自由下落到弹簧上?从小球刚接触 弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中（在弹簧的弹性限度内），则 问题一：力与运动 A .合力（加速度）变大，速度变大 B .合力（加速度）变小，速度变大 C ?合力（加速度）先变小后变大，速度先变大后变小 D ?合力（加速度）先变大后变小，速度先变小后变大题目目的解读与小结: 问题二：超重和失重 A .小球先处于失重后处于超重 B ?小球一直处于失重状态 C .小球先处于超重后处于失重题目目的D.小球反弹与弹簧脫离瞬间处于完全失重重状态解读与小结： 冋题三：功能尖系和能量守恒 （1）从功能尖系角度解释以下问题 ①.小球的动能先增大后减少 ②.弹簧的弹性势能逐渐增大 ③.小球的重力势能逐渐减少 ⑵从能量守恒角度回答以下问题 ①.小球重力势能和弹簧弹性势能的总和如何变化 ②.小球动能和弹簧弹性势能的总和如何变化 ③.小球动能和重力势能总和如何变化 ④?小球重力势能的减少量与弹簧弹性势能的增加量谁大题目目的解读与小结: 问题四：动量定理 1 ?小球从最高点开始下落至弹簧到最低点的过程中，弹簧对小球的冲量与重力的冲量哪个大？ 2.小球从接触弹簧开始至弹簧到最低点的过程中，弹簧对小球的冲量与重力的冲量哪个大？题目目的解读与小结:
等效模型练习 1 ?如图所示，一轻质弹簧左端固定在墙上， 右端系一质量为m 的木块，放在水平地面上，木块在B 点时弹 簧无形变。今将木块向右拉至A 点，由静止释放后，木块运动到 C 点速度变为零， ① 若木块与水平地面的动摩擦因数为零，分析木块从 A 运动到C 的过程中加速度、速度如何变化? ② 若木块与水平地面的动摩擦因数恒定，分析木块从 A 运动到C 的过程中加速度、速度如何变化? 2 ?蹦极”是一项非常有意义的体育运动，某人身系弹性绳自高空 P 点自由下落，a 点是弹性绳 的原长位置，c 是人所到达的最低点，b 是人静止地吊着的平衡位置，人在从 P 点落下到最低点 的过程中（） A ?从P 到a 运动过程中，人处于完全失重状态 B. 从a 到b 运动过程中，人处于失重状态 C. 从b 到c 运动过程中，人处于超重状态 D. 若人在绳的弹力作用下可以向上运动，则从 3?—升降机在箱底装有若干个弹簧， 如图所示。 设在一次事故中，升降机的吊索在空中断裂，（） 忽略摩擦力, 则升降机从弹簧下端触地直到最低点的过程中 A ?升降机的加速度不断增大 B ?先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正 功，弹力做的负功 总值等于重力做的正功总值 C ?先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正 功，弹力做的负功 总值大于重力做的正功总值 D ?升降机重力势能减小，弹性势能增加，重力势能和弹性势能之和保持不变 4?应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入 弼I ］如平伸手掌托 物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是 A ?手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B ?手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C ?在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D ?在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 5??—粒钢珠从静止状态开始自由下落 ，然后陷入泥潭中?若把在空中下落的过程称为过程I ,进入泥潭直 到 c 向b 运动过程中，人处于超重状态
计算浮力方法归纳
浮力计算题方法总结： （1）确定研究对象，认准要研究的物体。 （2）分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态（看是否静止或做匀速直线运动）。 （3）、选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。 计算浮力方法：①称量法：F浮=G－F（用弹簧测力计测浮力）。 ②压力差法：F浮=F向上－F向下（用浮力产生的原因求浮力，压力差法在柱形体或告知上下表面压力时才适用）。 ③漂浮、悬浮时，F浮=G（二力平衡求浮力）。 ④F浮=G排或F浮=ρ液V排g （阿基米德原理求浮力，知道物体排开液体的质量或体积时常用）。 ⑤天平法：F浮=F=（m 2-m1)g 常考题型1 压力差题型 例一个圆柱形物体悬浮在密度为1.2×103kg/m3的盐水中如图,已知圆柱体的横截面积是10cm2,长度为15cm,物体上表面到液面的距离为5cm,物体上、下表面受到的压力多大?物体受到的浮力是多大?(g=10N/kg) 常考题型2 称重法题型 例一个重5N的石块，挂在弹簧测力计上，将它浸没在盛满水的溢水杯中时弹簧测力计的示数是3N，则石块受到的浮力是＿＿＿N，溢出水的重力是＿＿＿N。石块浸入溢水杯前后，杯底受到水的压强＿＿＿（选填“变小”、“不变”或“变大”) 常考题型3.称重法与阿基米德原理综合利用 例一合金块用弹簧测力计在空气中称重为3.92N；浸没在水中称时，弹簧测力计 （g=9.8N/kg）上的示数为2.94N；如将它浸没在待测液体中，受到的浮力是1.176N， 求： （1）合金块在水中受到的浮力； （2）在待测液体中弹簧测力计的示数； （3）待测液体的密度．
浮沉状态的判断判断浮沉才能做题目 松手后受力 松手后状态密度关系稳定后状态稳定后受力 情况 F浮>G上浮ρ液>ρ物漂浮F浮=G F浮=G悬浮ρ液=ρ物悬浮F浮=G F浮
科学小实验-水的浮力讲义
实验：水的浮力 导入：将同一种物质放在水中，在水中的状态也会不同；有的可以浮在水面上，有的却沉入了水底。你想知道为什么吗？通过下面的实验让我们一起来解开其中的奥秘吧！ 实验目的： 1.直观地认知物体在液体中的沉浮变化规律 2.培养孩子仔细观察分析问题的能力 实验重点：认识科学，做科学实验了解物体的沉与浮现象和变化 实验认知：浮力：浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力。此实验，我们只研究液体的浮力。 下沉：指的是一种竖直向下的运动，如物体在液体里向下沉降。凡是在液体里下沉的物体，其本身的密度必然大于液体的密度，当浮力小于重力时，物体就下沉，一直沉到容器底为止。哪些因素会影响物体的沉与浮 ,我们通过两个简单的实验来体会这些过程！ 实验步骤： 1.实验准备认识实验器材:塑料杯、橡皮泥、塑料棒、食盐、皮筋、塑料立方块。 2. 在自备一个盛水的器具，加入适量的水。先把一块橡皮泥放入水中，我们会看到橡皮泥很快沉入水中。我们把两块或者三块揉在一起，捏成碗型或船型放在水面上，会发现它能浮在水上了。如果我们把它捏成其它形状呢？捏成球型或者立方体呢？通过实验我们可以看出，球型和立方体都是下沉的。同一块橡皮泥，做成不同的形状，有的沉入水中，有的浮在水面上，这是什么原因呢？我们没有改变橡皮泥的轻重，只是改变了它的形状，却会得到不同的结果，这说明同种材料构成的物体，物体的沉与浮和物体的形状有关。 3. 在塑料杯内倒入适量的水，把体积相同的6个小立方块放入水中，（3种颜色3种比重，绿的最轻、红的最重、黄的适中）可以看到有4粒沉入水中，2粒上浮（绿色）。把2粒最轻的小立方体（绿色）分别用皮筋和最重（红色）、适中（黄色）绑在一起，放入水中，会出现什么现象。 4. 取适量食盐放入水里搅拌，待食盐完全溶化后，我们会发现其中黄与绿组合漂浮在水面上了，绿与红组合也往上飘浮，成为悬浮状态。 5. 如果我们把盐水换成油或者其它液体又会怎么样呢？同学们也可以用鸡蛋、马铃薯等材料，用油、糖水等液体，做一做你自己想做的实验，同时验证一下，不同液体中，物体的沉与浮是不同的。 提示：加入食盐的时候要不断搅拌，等实验完全溶入水中的时候实验效果才准确。 拓展知识：同学们可以在家中取个玻璃瓶，把盖上盖子的玻璃瓶放入水中，它是漂在水面上的。我们给他里面加点沙子（其它东西也可以）看能不能改变他的沉浮。通过我们加入沙子的量逐渐增多，瓶子最终会沉入水中。去掉瓶盖盛满水, 它就沉下去了。同种材料构成的物体，改变它们的轻与重,可以改变他们的沉与浮。通过以上试验，我们是否认为：改变物体体积的大小，可以改变物体的沉与浮？事实上同种材料构成的物体，进行切割、组合，改变他的重量和体积，沉浮状况不改变。有些问题，留给同学们在以后的学习中去探索。
弹簧类问题的几种模型及其处理方法
弹簧类问题的几种模型 及其处理方法 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
弹簧类问题的几种模型及其处理方法 学生对弹簧类问题感到头疼的主要原因有以下几个方面：首先，由于弹簧不断发生形变，导致物体的受力随之不断变化，加速度不断变化，从而使物体的运动状态和运动过程较复杂。其次，这些复杂的运动过程中间所包含的隐含条件很难挖掘。还有，学生们很难找到这些复杂的物理过程所对应的物理模型以及处理方法。根据近几年高考的命题特点和知识的考查，笔者就弹簧类问题分为以下几种类型进行分析，供读者参考。 一、弹簧类命题突破要点 1．弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。当题目中出现弹簧时，首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应，在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，结合物体受其他力的情况来分析物体运动状态。 2．因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变，因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变。 3．在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解。同时要注意弹力做功的特点：弹力做功等于弹性势能增量 的负值。弹性势能的公式，高考不作定量要求，可作定性讨论，因此在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解。 二、弹簧类问题的几种模型 1．平衡类问题 例1．如图1所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块m2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将m1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，m2的重力势能增加了______，m1的重力势能增加了________。 分析：上提m1之前，两物块处于静止的平衡状态，所以有：， ，其中，、分别是弹簧k1、k2的压缩量。 当用力缓慢上提m1，使k2下端刚脱离桌面时，，弹簧k2最终恢复原长，其中，为此时弹簧k1的伸长量。
计算浮力的五种方法
计算浮力5种方法(图) 2010-12-08 15:57:00来源: 城市快报(天津)跟贴0 条手机看新闻 图1
浮力是综合性较强的一节知识，它融合了质量、重力、体积、密度、二力平衡等各节内容，它的题型包括单选、多选和综合题。为使同学们能顺利解决浮力题，现将浮力计算方法归纳为以下5种： 1.示重法 首先在空气中用弹簧秤称量物体所受的重力，依据二力平衡原理和相互作用力，弹簧秤的拉力等于物体的重力。然后再用弹簧秤称量物体浸没在液体中所受的拉力，此时，物体受重力、拉力和浮力，又因物体静止时所受合力为零，所以物体浸没在液体中的浮力大小等于物体重力减去拉力。即浮力大小等于在空气中弹簧秤示数减去液体中弹簧秤示数。 即F浮=G-F拉 例题1：一金属块在空气中用弹簧测力计称量，读数是24N，把它浸没在水中时，弹簧测力计的读数是14N，则该金属块受到水对它的浮力是______N，浮力的方向是______。 这道题答案浮力是10N，因为F浮=G-F拉=24N-14N=10N。浮力方向是竖直向上。 例题2：如图1所示，是物体浸入水中前、后弹簧测力计的示数，由此可知水对物体的浮力是_______N。 这道题答案是1N。因为F浮=G-F拉=4-3=1N。 2.阿基米德原理法 阿基米德原理讲解：“浸在液体中的物体受到的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力，即F浮=G排。”如图2所示。 使用这种方法时要注意两点： （一）排开的液体体积是指与物体浸入液体中的体积相同的液体体积； （二）如果容器没有装满液体，当放入物体后，从容器中溢出的液体体积要加上从原有液面上升的液体体积，两个体积总和才是排开的液体体积。 例题3：将重为6N的物体浸没在水中，它排开的水的重是5N，则物体在水中受到的浮力是（）。 A.6N B.5N C.1N D.11N
弹簧类问题的几种模型及其处理办法
精心整理 弹簧类问题的几种模型及其处理方法 学生对弹簧类问题感到头疼的主要原因有以下几个方面：首先，由于弹簧不断发生形变，导致物体的受力随之不断变化，加速度不断变化，从而使物体的运动状态和运动过程较复杂。其次，这些复杂的运动过程中间所包含的隐含条件很难挖掘。还有，学生们很难找到这些复杂的物理过程所对应的物理模型以及处理方法。根据近几年高考的命题特点和知识的考查，笔者就弹簧类问题分为以下几种类型进行分析，供读者参考。 一、弹簧类命题突破要点 1．弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。当题目中出现弹簧时，首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形2 3 ，高考不 1 例1．m2此过程中，m 分析：， 分别是 弹簧k1、k2 当用力缓慢上提m1，使k2下端刚脱离桌面时，，弹簧k2最终恢复原长，其中，为此时弹簧k1的伸长量。 答案：m2上升的高度为，增加的重力势能为，m1上升的高度为 ，增加的重力势能为 。
点评：此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题，题中空间距离的变化，要通过弹簧形变量的计算求出。注意缓慢上提，说明整个系统处于动态平衡过程。 例2．如上图2所示，A物体重2N，B物体重4N，中间用弹簧连接，弹力大小为2N，此时吊A物体的绳的拉力为T，B对地的压力为F，则T、F的数值可能是 A．7N，0??????B．4N，2N?????C．1N，6N???????D．0，6N 分析：对于轻质弹簧来说，既可处于拉伸状态，也可处于压缩状态。所以，此问题要分两种情况进行分析。 （1）若弹簧处于压缩状态，则通过对A、B受力分析可得：， （2， 答案： 点评： 2 例3． 分析： （2 弹力和剪断 ，方向水平向右。 点评：此题属于细线和弹簧弹力变化特点的静力学问题，学生不仅要对细线和弹簧弹力变化特点熟悉，还要对受力分析、力的平衡等相关知识熟练应用，此类问题才能得以解决。 突变类问题总结：不可伸长的细线的弹力变化时间可以忽略不计，因此可以称为“突变弹力”，轻质弹簧的弹力变化需要一定时间，弹力逐渐减小，称为“渐变弹力”。所以，对于细线、弹簧类问题，当外界情况发生变化时（如撤力、变力、剪断），要重新对物体的受力和运动情况进行分析，细线上的弹力可以突变，轻弹簧弹力不能突变，这是处理此类问题的关键。 3．碰撞型弹簧问题
大班科学《神奇的浮力》
大班科学《神奇的浮力》 一、活动目标 1、认知目标: 通过探索实验，认识不同物体在水中的沉浮现象，感知沉和浮的概念。 2、能力目标：培养幼儿观察能力及动手操作能力。 3、情感目标: 对科学活动感兴趣,能积极动手探索,寻找答案感受探索的乐趣。 二、活动准备 塑料瓶、橡皮、玻璃球、回形针、树叶、塑料盆、清水、鸡蛋、硬币、羽毛 三、活动过程 1、师生互相问好 老师：今天我们班来了很多的客人，小朋友们我们向各位老师们打声招呼好吗？小朋友：各位老师上午好 老师：现在呢所有小朋友小手背后小脚并拢老师要给各位小朋友出一个谜语看看我们班的小朋友哪个可以猜到。 2、谜语活动导入 一种东西清又清，没有味道很透明； 大家每天都要喝，一天少它都不行。 《谜语：水》 老师：小朋友们你们都猜出来谜底了，那你们还能说出水有哪些特点吗？ 小朋友回答： 老师：水不仅没有颜色、没有味道而且还是有浮力的。 3、感受浮力 老师：小朋友们你们想感受一下这个神奇的浮力吗？ 那我有几下几点要求：1、不可以把水洒在桌子上 2、试验完之后请将物品放在桌子上 3、每个小朋友轮流感受 4、幼儿自己动手操作感受沉和浮的现象 老师提问：哪个塑料瓶会沉哪个塑料瓶会浮起来？当你的手指用力越来越大的时候，你感觉浮力有什么变化？ 小朋友回答：手指压力越大浮力越大 5、出示材料：橡皮、玻璃球、回形针、树叶、硬币、羽毛 （1）老师提问：请小朋友们猜猜下面哪些物品会沉在水里哪些物品会浮起来？请举手告诉老师！我们并将这些物品分成两类。
（2）猜测并记录：哪些物品会沉入水里？哪些物品会浮起来？ (3)分类统计猜测结果。 （4）实验探索物品的沉和浮：要求小组合作，一人记录统计，其余负责操作，探索完一种材料要及时记录。 （5）收集记录统计表进行汇总 （6）老师进行统计和实验 6、活动延伸： 1.出示鸡蛋，猜测：鸡蛋放到水里，是浮还是沉？ 2.请你们回家也去试一试，明天把你的发现告诉大家，好吗？ 7、结束语：小朋友们今天我们的科学课就上到这里，我们和我们的客人老师们说声再见吧！ （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
四种计算浮力的方法2
四种计算浮力的方法 四种计算浮力的方法：这四种方法都可以用来计算浮力的大小，具体用哪一个要看所给的条件而定.希望通过以下题目的训练，并不断总结，能让你在今后做浮力计算题时有所帮助的，愿你的不懈努力能给你取得优异的成绩！ 方法一、压力差法：F浮=F向上－F向下(F向上=P向上S=ρ液gh1 S, F向下=P向下S=ρ液gh２S ) 方法二、称重法：F浮=G－F(Ｇ：物体本身的重力；Ｆ：物体浸在液体中时弹簧测力计的示数。) 方法三、原理法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排(注意：G排：指物体排开液体所受到的重力；m排：指物体排开液体的质量；ρ液：指物体排开的液体密度；V排：指物体排开的液体的体积。) 方法四、平衡法：当物体漂浮或悬浮时, F浮=G #1、弹簧测力计下挂吊着一个重为1.47N的石块,当石块全部浸入水中时,弹簧测力计的示数为0.98N,求:(1)石块受到的浮力(2)石块的体积(3)石块的密度 #2、体积为100cm3的物体浸没在水中时受到的浮力是多少,浸没在密度为0.8×103kg/m3的煤油中时浮力是多少? ( g=10N/kg) #3、.现有一边长为10cm的正方体物块漂浮在水中,如图所示,其上表面距水平面2.5 cm,它的下表面受到的水的压力是多大?它受到的浮力多大?木块的密度是多少? ( g=10N/kg) 第3题图
#4、边长为0.05m,的正方体实心物体挂在弹簧测力计下,物块浸没在水中,上表面与水面相平,木块静止时,弹簧测力计的示数F=2N,根据上述条件,请你求出相关的五个物理量.(含过程和结果) 边长为0.05m,的正方体实心物体挂在弹簧测力计下,物块浸没在水中,上表面与水面相平,木块静止时,弹簧测力计的示数F=2N,根据上述条件,请你求出相关的五个物理量.(含过程和结果) 1、如图15所示，容器中装有水，水中有一个木块被细线系着，已知水重200N，水深为0.5m，木块的体积为4dm3，木块的密度为0.6×103kg/m3，试求： （1）水对容器底面的压强是多少？木块受到的浮力是多大？ （2）若绳子断了，最终木块漂浮在水面上时，所受的浮力为多大？ 此时水对容器底的压强比第（1）问中的大还是小？ 2、用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数随柱体逐渐浸入水中的深度变化情况，求：(g取10N／kg) (1)圆柱体受的最大浮力。 4题图
弹簧模型(动力学问题)
模型组合讲解——弹簧模型（动力学问题） ［模型概述］ 弹簧模型是高考中出现最多的模型之一，在填空、实验、计算包括压轴题中都经常出现，考查范围很广，变化较多，是考查学生推理、分析综合能力的热点模型。 ［模型讲解］ 一. 正确理解弹簧的弹力 例1. 如图1所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上。②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用。③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动。④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（） ①② ③④ 图1 解析：当弹簧处于静止（或匀速运动）时，弹簧两端受力大小相等，产生的弹力也相等，用其中任意一端产生的弹力代入胡克定律即可求形变。当弹簧处于加速运动状态时，以弹簧为研究对象，由于其质量为零，无论加速度a为多少，仍然可以得到弹簧两端受力大小相等。
F是作用力与反作用的关系，因此，弹簧 的弹力也处处相等，与静止情况没有区别。在题目所述四种情况中，由于弹簧的右端受到大小皆为F的拉力作用，且弹簧质量都为零，根据作用力与反作用力关系，弹簧产生的弹力大小皆为F，又由四个弹簧完全相同，根据胡克定律，它们的伸长量皆相等，所以正确选项为D。 二. 双弹簧系统 例2. （2004年苏州调研）用如图2所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦的滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10N 图2 （1）若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向。 （2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零。 解析：（1 a1的方向向右或向前。 （2
八年级科学上册1_3水的浮力教案新版浙教版
课题：1.3水的浮力 教学目标：1、确认水及其他的液体对浸入其内的物体都会产生浮力的作用，确认空气也有浮力。 2、能通过实验方法，探究浮力大小跟哪些因素有关，并概括出阿基米德原理。 3、能用测力计测量浮力，能用阿基米德原理计算浮力。 4、能用力和运动的关系推导出物体在液体中浮沉的条件，并会用物体的浮沉条件解释有关现象和解决简单的实际问题。 重点难点：1、物理知识得出的公式比较多，一多学生就感觉摸不到头脑，所以，在教学过程中对公式代表的字母含义要一直强调，先中文再字母的方式。在得出阿基米德定理的时候，按照科学探究的步骤进行渗透。 2、对物体在水中的状态，漂浮，悬浮，下沉等字的规范表达要强调。实验比较多，引导学生进行实验思考非常重要，如实验的目的，为什么要这样做等等。 3、密度计的原理应该让学生自己摸索出来，这样对前面的知识也是种巩固。 教学课时：3课时 教学过程： 一、浮力的存在和测量 1、液体的浮力。 船能浮在水面上，但有时候确会沉入大海呢？有些人游泳会淹死，而有些人确可以在死海上看书呢？（除了游泳的技巧） 答：有浮力的作用，死海的浮力更大。 【实验】P19，水的浮力是水对浸入其内的物体向上托的力。 得出：※在水中会上浮的物体受到水的浮力。 【实验】p20，图1－43，先用手托一下悬挂在空气中的物块，使测力计的读数变小。（物块受到手对它向上的托力）；将物块浸没在水下，测力计的读数也变小。（水对物块有一个向上托的力） 这个向上托的力就是浮力，得出：※在水中会下沉的物体也受到向上的浮力。F浮＝F-F ‘。（条件：物体在水中会下沉） 推广：所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。 2、气体的浮力。
最新小学科学《浮力》的教学设计
《浮力》的教学设计 授课人：谭燕贞 一、教学背景分析 （一）教学内容分析 《浮力》一课处于科教版小学五年级下册第一单元《浮与沉》中的第五课。前四课对初步认识了物体在水中的浮沉，为本科对浮力的认识与测量打下基础。 （二）学生情况分析 通过《浮与沉》中物体在水中是浮还是沉、浮沉与什么因素有关、橡皮泥在水中的浮沉、造一艘小船的学习，学生已经基本认识到物体在水中的浮沉现象。对定义物体在水中受到浮力做好了铺垫，并能促使学生探索浮力的大小。 （三）教学方法与手段说明 本课将以探究式的教学方法，激起学生对浮力学习的兴趣。通过问答引导学生自觉组织观察、实验、解决问题。经多次多种实验，与学生一起总结实验得出的结果。 （四）技术准备 实验材料：水槽、烧杯、量筒、测力计、小木块、泡沫块、小滑轮、细线 演示材料：课件 二、教学目标 （一）知识目标 通过本课的学习，认识到在水中的物体都会受到浮力的作用，通过实验测量出物体在水中受到的浮力的大小。 （二）能力目标 通过对浮力的学习，培养学生观察能力。通过实验与实践体验，培养学生动手能力和分析数据的能力。 （三）情感、态度、价值观目标 通过对浮力的学习与实验测量，培养学生的科学探究精神。 （五）教学重难点 重点：认识浮力的存在，通过实验测量不同物体在水中所收到的浮力。 难点：理解下沉的物体在水中也收到浮力，通过物体下沉的排水量分析物体下沉过程中浮力的变化。 三、教学过程 （一）导入 曹冲称象的故事引出曹冲利用水中的浮力称象。提问：什么是浮力？ （二）学习新知 1.感受浮力 把泡沫块放入装有水的烧杯中，观察泡沫块在水中的位置，用手指轻轻地慢慢地往下压，感受水通过泡沫块传来的阻碍。（小组学生轮流试验） 学生回答：什么是浮力？（引导学生回答） 总结：水阻止物体下沉的力是浮力。 2.测量浮力的大小 1）学生思考：怎样测量浮力的大小？（每个实验小组提供滑轮、水槽、测力计、量筒、细线等实验器材）学生猜想用什么方法测量浮力。 2）总结学生给出的方法，与原设计的方法结合，引导学生进行测量实验。
弹簧类问题的几种模型及其处理方法
弹簧类问题的几种模型及其处理方法 学生对弹簧类问题感到头疼的主要原因有以下几个方面：首先，由于弹簧不断发生形变，导致物体的受力随之不断变化，加速度不断变化，从而使物体的运动状态和运动过程较复杂。其次，这些复杂的运动过程中间所包含的隐含条件很难挖掘。还有，学生们很难找到这些复杂的物理过程所对应的物理模型以及处理方法。根据近几年高考的命题特点和知识的考查，笔者就弹簧类问题分为以下几种类型进行分析，供读者参考。 一、弹簧类命题突破要点 1．弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。当题目中出现弹簧时，首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应，在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，结合物体受其他力的情况来分析物体运动状态。 2．因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变，因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变。 3．在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解。同时要注意弹力做功的特点：弹力做功等于弹性势能增量的 负值。弹性势能的公式，高考不作定量要求，可作定性讨论，因此在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解。 二、弹簧类问题的几种模型 1．平衡类问题 例1．如图1所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块m2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将m1缓慢竖直
浮力的常用计算方法
浮力的常用计算方法 一、压力差法公式：F 浮＝F向上－F向下 适用于：（1）已知F向上，F向下，F浮三者之二，求另外一个 （2）压强P向上，P向下，上、下底表面面积已知 1．一个长方体的木块浸没在水中，上表面受到水向下的 压力20N，下表面受到水向上的压力50 N，求该木块在水中受到的浮力是多大2.一物体浸没在某液体中，受到的浮力为10牛，若液体对它向下压力为7牛，则液体对它向上的压力为牛，若该物体上表面受到的水的压力增大5牛，则物体的下表面受到水的压力为牛 二、称重法（实验测量浮力的方法） 先用弹簧称称出物体在空气中的重量G，再 用弹簧称称出物体浸入液体中时的重量F， 两次的示数差，就是物体受到的浮力，这种 计算浮力的方法称为称重法。 公式为：F浮＝G－F 适用于：有弹簧测力计的两次读数情况 1．铝球挂在弹簧秤下，在空气中示数为4牛，将铝球浸没在水中示数为牛，则铝球在水中受到的浮力是多大 2.浸没在水中的物体A重12牛，若弹簧测力计的示数为5牛,，则它受到的浮力为牛，排开的液体的重力为牛。增大物体A浸没的深度，则它受到的浮力将（填变大，不变或变小） 三、平衡法公式：F浮＝G物。 适用于：当物体呈漂浮或悬浮状态时。 1．“武汉号”导弹驱逐舰在亚洲处于领先水平，参加了我国海军首批赴亚 丁湾﹑索马里海域的护航任务。“武汉号”的排水量为7000t，是一种防空反潜 反舰能力均衡的远洋驱逐舰。满载时，“武汉号” 受到的浮力有多大（g=10牛/千克） 2．一艘重1000000 N的潜水艇，悬浮在水中，求该潜水艇在水中受到的浮力是多大 四、原理法（公式法，排液法）
阿基米德原理：浸在液体（或气体）里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力，这种方法也称为公式法，其公式为 F 浮=G 排=m 排g(适用于已知排开液体的质量或重力的情况)。 F 浮=G 排=ρ液gV 排（适用于已知排液和v ρ）。 说明（1）若物体在液体中漂浮，则可根据公式F 浮=G 物，即ρ液gV 排=ρ物gV 物，可以得到：液物 排物ρρV V = ，或物浮物gv F =ρ （2）若物体浸没在液体中，物液排液浮gV gV F ρρ==，求出物体的体积 g F V 液浮 物ρ= 。（3）由公式F 浮=G 排=ρ液 gV 排，可以求出液排，和ρV 1．一艘小船排开水的体积为3 10m ，求该小船受到的浮力多大（g=10牛/千克） 计算： 1、密度是×103kg/ m3的木块，体积是43 m 当它浮在水面上时，取g=10 N/kg ，求： （1）木块重力； （2）木块受到的浮力； （3）木块排开水的体积； （4）木块露出水面的体积. 2、用弹簧测力计测石块，其重为9．8N ，若把石块的一半浸没于水中，弹簧测力计的读数为7．84N ，(ρ煤油=×103kg/m 3)则： ⑴.此石块所受到的浮力是多大 ⑵.这种石块的密度是多少 ⑶.若把石块全部浸入煤油中，弹簧测力计的读数将变为多大 3、一艘潜水艇的体积为 ，其内部水箱的容积是 ，当它在水下匀速航行时，水箱正好灌满 水，此时潜水艇受到的浮力是多少当潜水艇排完水箱中水时，潜水艇匀速航行时受到的浮力是多少（海水密度为 ， ） 4、将边长是10cm 的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大水槽内．待木块静止时，从水槽中溢出了600g 水，g 取10N ／kg ，求： (1)木块受到的浮力； (2)木块的密度； (3)木块下表面受到的水的压强．