沪粤版物理八年级下册 9.3研究物体的浮沉条件-教案

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名称 沪粤版物理八年级下册 9.3研究物体的浮沉条件-教案
格式 docx
文件大小 933.2KB
资源类型 教案
版本资源 沪粤版
科目 物理
更新时间 2022-04-25 11:22:10

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文档简介

9.3研究物体的浮沉条件
教学目标
【知识与能力】
1.知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉。
2.知道通过改变物体受到的浮力或重力的大小可控制物体上浮或下沉。
3.能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
【过程与方法】
通过观察实验,认识浮沉现象。
【情感态度价值观】
通过收集、交流关于浮沉条件在技术上应用的事例,体验科学、技术与社会的密切联系。
教学重难点
【教学重点】
综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件。
【教学难点】
应用浮沉条件解释简单的物理现象。
课前准备
小木块、小铁块、牙膏皮、乒乓球,沙,装有水的水槽,多媒体课件等。
教学过程
一、新课引入
实验1:将小木块、乒乓球、小铁块浸没在水中,小木块、乒乓球上浮,小铁块下沉。
实验2:将牙膏皮放入水中下沉,将牙膏皮折成小盒子,漂浮在水面上。
同时多媒体课件展示图片,人在死海中悠闲地戏水、飞艇在空中自由地上升下降,如图所示。
引导:对于刚才的实验,还有上面展示的两幅图片的现象,你们想提出什么问题?
思考问题:为什么有的物体会上浮?为什么有的物体会下沉?物体的浮与沉取决于什么条件?
教学说明:这个时候学生的思维是直接的,他们很容易得到的答案是可能浮力大的上浮,浮力小的下沉。此时老师对学生进行有针对性地引导:“在水中只受浮力作用吗?与重力有没有关系?”引导学生对观察到的现象进行有根据的猜测。
到底是什么原因影响了物体在水中的状态呢,这节课我们通过实验进行探究。
二、新课教学
探究点:物体的浮沉条件是什么
1.漂浮、悬浮和下沉
演示实验:将三个乒乓球浸没水中(一个充满沙;一个中空;一个有部分沙,用蜡封住),松手后出现什么现象?
点拨:首先指明这些现象可以描述为“漂浮”“下沉”“悬浮”,规范物理语言,然后要求学生进行受力分析,利用二力平衡的知识解决问题。
提出问题:浸入水中的物体受到哪几个力的作用?它们的施力物体是谁?
交流讨论:一个物体在受到两个或两个以上力的作用时,它的运动状态由这些力共同决定。
(1)F浮=G时,它受到平衡力的作用,将处于什么状态?
(2)F浮>G时,它受到非平衡力的作用,将处于什么状态?
(3)F浮思考问题:下沉的物体最终处于什么状态?为什么?上浮的物体最终处于什么状态?
2.物体的浮沉条件
学生活动:分析讨论,得出浮沉条件。
将学生讨论的结果填入表格中:
状态 受力关系 合力
漂浮 F浮=G 为零
下沉 F浮<G 竖直向下
悬浮 F浮=G 为零
上浮 F浮>G 竖直向上
问题:物体漂浮和悬浮时,都有F浮=G,那这两种情况岂不是完全相同了吗?
学生活动:比较分析。悬浮的物体完全进入液体中,可以静止在液体内部任一地方,物体的体积等于物体排开液体的体积;而漂浮则是物体静止在液体表面上,物体的体积大于物体排开液体的体积。
总结易混淆的几个词语:
浸没:物体完全进入了液体中,整个物体在液面以下。
浸入:也就是“浸在”,包括完全浸入和部分浸入。
漂浮:物体在液面处,部分体积浸入。
悬浮:物体在液面以下,完全浸入,可以存在于液面下任何位置。
上浮:物体正在向上加速运动,可能完全浸入,也可能部分浸入,最终状态是漂浮。
下沉:物体正在向下加速运动,可能完全浸入,也可能部分浸入,最终状态是沉在液体底部。
问题:铁块放入水中会下沉,放入水银中会怎样?
学生活动:有学生认为漂浮,也有学生认为下沉。
问题:水银有毒,我们不方便亲自试一试,但是我们知道水银的密度比铁的密度大,能不能利用它们的密度关系来判断?
学生活动:利用阿基米德原理公式的变形F浮=ρ液gV排和浮沉条件来分析。
漂浮:F浮=Gρ液gV排=ρ物gV物ρ液V排=ρ物V物ρ液>ρ物(因为V排<V物)
下沉:F浮<Gρ液gV排<ρ物gV物ρ液V排<ρ物V物ρ液<ρ物(因为V排=V物)
悬浮:F浮=Gρ液gV排=ρ物gV物ρ液V排=ρ物V物ρ液=ρ物(因为V排=V物)
上浮:F浮>Gρ液gV排>ρ物gV物ρ液V排>ρ物V物ρ液>ρ物(因为V排=V物)
由此可判断,铁块会沉入水底,但却会漂浮在水银面上。
探究点:浮沉条件在技术上的应用
1.轮船的浮沉原理
问题:你有没有办法让铁块漂浮或悬浮在水中?
学生回答:让铁块的密度变小,小到等于水的密度就能悬浮了,小于水的密度就能漂浮了。
问题:怎么才能使铁块的密度变小呢?
学生回答:根据ρ=可知有两种办法:
(1)在质量不变的情况下增大体积。可将铁块压成薄片,包成铁盒,增大体积。
(2)在体积不变的情况下减小质量。可挖掉铁块中间的铁,减小质量。
其实这两种办法都是将铁块制成“空心”。
演示实验:将叠在一起的金属箔放在水面上,金属箔下沉。将金属箔伸展开,叠成盒状放在水面上,金属箔漂浮。
轮船就是利用这个原理制成的。
(1)轮船的原理:通过将密度大的钢铁制成空心,增大了体积,进而增大了排开液体的体积,从而增大了可以利用的浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
(2)排水量:轮船排开水的重力越大,受到的浮力就越大,就可以承载更多的货物。我们把轮船满载货物时排开水的质量叫作轮船的排水量。即排水量=m船+m货。
质疑:轮船从河里驶入海里:
(1)它受到的浮力变大、变小还是不变?
(2)它排开的液体的质量变不变?
(3)它排开的液体的体积变不变?
(4)它是下沉一些,还是浮起一些?
强调:同一条船在河里和海里时,所受浮力相同,但它排开的河水和海水的体积不同。因此,它的吃水深度不同。
轮船漂浮,人们在船体与水面相平处用不同颜色画线作标记,如图所示,表示轮船没入水中的深度,这条线叫作吃水线,最高吃水线表示最大的安全载重量。
2.潜水艇的浮沉原理
问题:潜水艇受到的浮力和重力相等,所以可以悬浮在海水中,可是它如何才能浮出水面呢?
学生实验:请同学们利用跟塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气。
现象:吸气时,水逐渐进入塑料管中,塑料管下沉;吹气时,塑料管中的水被排出,塑料管上浮。
质疑:(1)塑料管浸没在水中所受F浮是否变化?
(2)塑料管是怎样上浮或下沉的呢?
讲解:潜水艇两侧有水舱,当水舱中充水时,潜水艇加重,就逐渐潜入水中;当水舱充水使艇重等于同体积水重时,潜水艇就可悬浮在水中;当压缩空气使水舱中的水排出一部分时,潜水艇变轻,就可上浮了。
利用多媒体课件演示潜水艇的浮沉。
学生活动:讨论发现悬浮的潜水艇排开海水的体积不能变化,所受浮力不能改变,只能通过改变自身重力实现浮沉。
归纳总结:潜水艇的原理:靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
强调:潜水艇浸没在水下不同深度所受浮力相同。
3.气球和飞艇的升降原理
创设情景:释放一个氢气球,气球上浮至天花板。现场吹一个气球,扎紧口并松手,气球降至地面。
问题:这两个气球都受浮力吗?为什么一个上浮,另一个下降呢?
学生回答:因为充入的气体不同,密度不同造成浮沉不同。
问题:如何才能让气球浮在空中?
学生回答:利用浮沉条件的密度关系可知,向气球中充入密度比空气小的气体,比如氢气、热的空气等。
介绍热气球和飞艇的发展历程:氢气球——氢气飞艇——氦气飞艇
问题:热气球、飞艇带着人飞上了天,实现了人们升天的梦想,可是它们怎么下来呢?
学生回答:减小浮力,利用F浮=ρgV排可知,减小排开气体的体积,比如热气球停止加热、飞艇放出一部分气体。
归纳总结:气球和飞艇的升降原理:利用里面充的气体的密度小于空气的密度,空气产生的浮力大于自身的重力来升空;利用减小浮力来下降。
问题:生活中还有哪些现象可以利用浮力的知识来解释?
学生回答:如腌鸡蛋时,开始鸡蛋漂浮,后来下沉;煮饺子,饺子熟了后会浮出水面;吹出的肥皂泡先上升后下降等。
板书设计
9.3 研究物体的浮沉条件
状态 受力关系 密度关系 合力
漂浮 F浮=G ρ液>ρ物 为零
下沉 F浮<G ρ液<ρ物 竖直向下
悬浮 F浮=G ρ液=ρ物 为零
上浮 F浮>G ρ液>ρ物 竖直向上
1.轮船的浮沉原理
(1)原理:利用空心,增大浮力
(2)排水量
2.潜水艇的浮沉原理
原理:通过改变自身重力实现浮沉
3.气球和飞艇的升降原理
原理:通过改变自身体积实现升降
教学反思
本节课突出以学生的发展为本,具有积极的意义。首先,有利于学生形成积极的自我概念和自信心,本节课设计的探究内容是使学生跳一跳,自己也能摘到果子,以此让成功获取知识的过程积极作用于学生的自我概念和自信心,使学生的自我概念得到积极发展,自信心得到加强,而这一切正是学生创造力和个性发展的关键。其次,有利于培养学生的创造精神和实践能力,有利于学生从善于解决问题到敢于提出问题转变、从善于单一思维到勇于发散性转变,有利于学生形成协作意识。通过小组交流与合作的形式共同学习,在课堂中营造民主、合作、互助的教学气氛和愉悦轻松的教学环境,使学生相互尊重、理解、合作和关心,进而学会交往,改善人际关系,形成良好的个性品格。