苏科版物理八年级下册 第十章 第五节、物体的浮与沉 教案

《物体的浮与沉》教学设计
【教学目标】
1、知识与技能：
（1）通过对物体的浮沉现象的探究，理解物体的浮沉条件；
（2）通过物体浮沉条件的应用，了解物理知识在生产、生活和社会中的应用。
（3）知道密度计、潜水艇、气球等的原理。
2、过程与方法：
能通过简单的受力分析，并结合二力平衡条件等知识判断具体情况下物体的浮沉。
3、情感态度与价值观：
通过对密度计、轮船、潜水艇、热气球的浮沉原理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系。
【教学分析】
物体的浮沉条件及其应用是在学习浮力概念和阿基米德原理的基础上，更深层次浮力知识的延伸。物体的浮沉条件是分析各种浮沉现象的基础，所以通过实验观察，认识物体的浮沉现象及探究物体的浮沉条件是本节课教学的重点，与受力分析、二力平衡和密度等力学知识联系密切，综合性教强，教学过程中要重点培养学生的分析能力。最后通过密度计、盐水选种、潜水艇、热气球的浮沉原理的学习，使学生认识到浮沉条件在社会生活中的应用及其重要意义。
【教学重点】
物体的浮沉条件及其应用。
【教学难点】
运用阿基米德原理和二力平衡知识灵活解决浮力的问题。
【教学方法】
探究、分析、归纳、讨论
【教学过程】
[新课引入]
一切浸入液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力，为什么物体有的上浮、有的下沉、有的还可停留在液体中的任何地方呢？
[新课教学]
一、物体的浮沉条件：
设疑：浸入液体中物体都会受到浮力，为什么乒乓球会浮在水面，而小石块却沉入水底，物体的浮沉由什么决定？
设疑：浸入液体中物体都会受到浮力，为什么乒乓球会浮在水面，而小石块却沉入水底，物体的浮沉由什么决定？
演示实验：器材——鸡蛋、清水、盐水、烧杯
想一想：浸在水中的鸡蛋受到哪几个力的作用？它们的方向怎样？（受到两个力：重力和浮力，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上）。
说明：物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。
思考：
（1）如果向下的重力大于向上的浮力，物体将怎样？（物体将下沉）。
（2）如果向下的重力小于向上的浮力，物体将怎样？（物体将上浮）。
（3）如果物体受到的重力和浮力大小相等，物体将处于什么状态？（根据二力平衡条件，物体将处于静止或匀速直线运动状态）。
（4）物体处于漂浮或悬浮状态时，它受到的重力和浮力有什么关系？（物体处于漂浮或悬浮状态时，都是平衡状态。物体受到的重力和浮力满足二力平衡条件，它们大小相等）。
1、物体的浮沉条件：
浸在液体中的物体，物体的浮沉取决于物体所受到的浮力和重力的大小：
（1）物体浸没在液体时，物体受到的浮力F浮大于物重G时，物体上浮，直至漂浮；
（2）物体浸没在液体时，物体受到的浮力F浮小于物重G时，物体下沉；
（3）浸在液体中的物体F浮等于物重G时，物体将悬浮在液体中或漂浮在液面上。
注意：漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下处于静止状态。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体都浸没在液体中，且可以停留在液面下任何深度的地方。
2、实心物体浮沉时，ρ液和ρ物的关系：
对于实心物体,根据F浮=ρ液gV排和G =ρ物gV物的关系，可以通过比较物体和液体的密度来判断：
（1）当物体漂浮时，F浮＝G物 ，而F浮＝ρ液gV排 ；G物＝ρ物gV物
∴ρ液gV排＝ρ物gV物，即ρ液V排＝ρ物V物
∵物体处于漂浮状态，其必然有一部分体积露出液面，即V排 ＜V物
∴ρ液 ＞ρ物
（2）当物体上浮时，F浮＞G物，而F浮＝ρ液gV排 ；G物＝ρ物gV物
∴ρ液gV排＞ρ物gV物，即ρ液V排＞ρ物V物
∵物体处于上浮状态，还没有露出液面外，其必然浸没在液体中，即V排＝V物
∴ρ液 ＞ρ物
（3）当物体悬浮时，F浮＝G物 ，而F浮＝ρ液gV排 ；G物＝ρ物gV物g
∴ρ液gV排＝ρ物gV物，即ρ液V排＝ρ物V物
∵物体处于悬浮状态，其必然浸没在液体中，即V排＝V物
∴ρ液 ＝ρ物
（4）当物体下沉时，F浮＜G物 ，而F浮＝ρ液gV排 ；G物＝ρ物gV物g
∴ρ液gV排＜ρ物gV物，即ρ液V排＜ρ物V物
∵物体处于下沉状态，其必然浸没在液体中，即V排＝V物
∴ρ液 ＜ρ物
小结：如果物体的密度等于液体密度，物体在液体中悬浮；如果物体的密度大于液体密度，物体在液体中下沉；如果物体的密度小于液体密度，物体在液体中上浮，最后漂浮。
3、物体的漂浮条件：F浮=G物
总结：对于物体的浮沉条件，从力的关系看，取决于物体受到的重力和浮力的大小关系。从密度上看，取决于物体的密度与它所在液体密度的大小关系。（如下表）
状态 漂浮 悬浮 上浮 下沉（沉底）
力的关系 F浮=G物 F浮=G物 F浮＞G物 F浮＜G物
密度关系 ρ液＞ρ物 ρ液=ρ物 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物
二、浮沉条件的应用：
1．轮船
实验：把橡皮泥捏成团放在水面，观察橡皮泥的运动状态。再把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面，观察橡皮泥的运动状态。
分析，当把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面时，虽然它受到的重力没有改变，但是由于它排开水的体积增大，受到的浮力增大，所以能漂浮在水面上。对于钢铁制造的轮船，只要空心的程度足够大，也能漂浮在水面上。
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。
排水量的含义：轮船排开水的重量越大，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做轮船的最大排水量。
提问：轮船从河里驶入海里的过程中：
(1)它受到的浮力变大、变小还是不变？（不变，始终漂浮）
(2)它排开的液体的质量变不变？（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。
2．潜水艇
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。
讨论：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。
总结：潜水艇的原理——靠改变自身重力来实现浮沉的。
3．热气球
实验：找一个非常薄的塑料袋，口向下放置，并将袋口用透明胶带适当粘合变小（不要封死），使它变为上大下小的气球形状，用酒精灯在袋口处对空气加热，几分钟后，气球即可升空。
思考：
（1）热气球为什么会升起来？（热空气的密度较小，使得热气球受到的重力小于它受到的浮力，所以上浮）
（2）假如由你来设计一个吊篮的热气球，为了使它能降回地面，你打算采用什么办法？为什么？（停止加热，气球就会缩小体积，减小浮力，降回地面）
指出：飞艇的起飞时一般是将压缩氦气（氦气的密度比空气小）从飞艇所携带的钢瓶内放出，使气囊充气，产生浮力使其上升。当需要降落时则用气泵将氦气压回钢瓶，使浮力减少。飞行的高度控制亦是如此。
总结：气球和飞艇的升降原理——利用内部充的气体的密度小于空气的密度，产生的浮力大于自身受到的重力来升空的；利用减小浮力来下降。
课堂总结：
1、物体的浮沉条件；
2、浮沉条件的应用：轮船、潜水艇、热气球。
【布置作业】
完成《物理指导》