沪粤版物理八年级下册 9.3研究物体的浮沉条件-教案
文档属性
| 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。
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
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。