初中物理人教版八下10.3物体的浮沉条件及应用教案

10.3物体的浮沉条件及应用
【学习目标】
1．理解物体浮沉的条件。
2．知道轮船、气球、潜水艇，海底打捞的浮沉条件。
3．能利用浮沉条件解决有关问题。
4．通过对轮船，气球，潜水艇，海底打捞的学习，能把所学知识运用到其它有关浮力利用的问题上，培养学生的知识迁移能力。
【教学重难点】
重点：浮沉条件和密度大的物体实现漂浮的方法。
难点：综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
像“泰坦尼克”号这样的钢铁巨轮为什么能浮在海面上？
撞上冰山后，为什么会沉没？
新课讲授：
探究点一、物体的浮沉条件
活动1：思考与讨论
在水里，许多东西能浮在水面，比如乒乓球、木块，石蜡等；也有许多东西沉到水底，比如石头、硬币、橡皮等；那么物体的浮沉取决于什么呢？
浸没在液体中的物体，受到两个力：竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据浮力跟重力的大小的关系，物体的浮沉存在三种情况。
引导：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？它们的施力物体分别是谁？
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？那么上浮的物体最终又处于什么状态？
活动2：学生活动：分析讨论，得出浮沉条件。
物体在液体中的沉浮取决于物体所受的浮力和重力的大小。
通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
当F浮＞G时，物体上浮
当F浮＜G时，物体下沉
当F浮＝G时，物体处于悬浮或者漂浮状态
两个过程：F浮＜G物，物体下沉
F浮＞G物，物体上浮
三个状态：F浮=G物，物体漂浮/物体悬浮
F浮＜G物，物体下沉到水底
由于浸没在液体中的物体，其排开液体的体积跟物体自身的体积相等，因此物体所受的浮力跟重力的大小的关系，也可以用物体的密度跟液体密度的大小关系来描述。
活动3：思考与讨论：一个实心物体浸在液体中，你能否根据物体密度与液体密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断？
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＝G?ρ液gV排＝ρ物gV物?ρ液V排＝ρ物V物?ρ液>ρ物(因为V排下沉：F浮悬浮：F浮＝G?ρ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>G?ρ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)
简单的说，浸在液体中的物体的浮和沉，取决于所受的浮力和重力的合力的情况。还可以通过改变液体和物体密度来改变物体的浮沉状态。
活动4：想想做做
将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，观察鸡蛋在容器中的位置。
探究点二、浮力的应用
活动1：人类从远古时代就开始利用浮力了，最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流，这是人类最早的航行方式。独木舟就是人类利用密度小于水的木材制成的。后来人们发明了船，它能承载更多的人和物。据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147 m，是当时世界上最大的木船。
活动2：思考与讨论：
轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，怎样用沉重而坚硬的钢铁制造成可以承载那么多货物的船呢？
想想做做：用橡皮泥做成能承载重物的小船，使它漂浮在水面上。
把橡皮泥捏成瓢状放在水面，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。
轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
如一艘轮船，它的排水量是1×104 t，说明此船满载时，货物质量和船身质量之和为1×104 t。
活动3：模拟潜水艇：用注射器向密封的瓶内打气，将瓶内的水排出，瓶向上浮起。
总结潜水艇工作原理：靠改变自身重力上浮和下潜。
活动4：思考与讨论
热气球、飞艇带着人飞上了天，实现了人们升天的梦想，可是它们怎么着陆呢？
学生活动：减小浮力，利用阿基米德原理可知，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等。
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。
活动5：思考与讨论：
密度计是一种什么仪器？它的刻度有什么特点？
测量液体密度的仪器，刻度是上小下大，上稀下密。
密度计的工作原理是什么？
物体漂浮在液面上的条件F浮＝G
密度计浸入液体中越深，说明液体的密度是越大还是越小？
越小
课堂练习：
1．小明把一个吸管的一端封口并缠绕细铁丝制作了一支简易密度计，将自制密度计直立在水中漂浮，在水面所对的位置做一个标记。两个相同的烧杯中盛有甲、乙两种液体，将自制密度计分别放入甲、乙两种液体中，静止时如图所示，且两液面相平。下列说法正确的是　　
A．甲液体的密度比乙液体的密度大
B．密度计排开甲液体的质量等于排开乙液体的质量
C．密度计在甲液体中受到的浮力比在乙液体中的大
D．甲液体对烧杯底的压强等于乙液体对烧杯底的压强
【答案】B
【解析】．同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮，则，即浮力是相同的；由图可知，密度计在乙液体中排开的液体的体积小，根据可知，乙液体的密度大，故错误；
．由知同一支密度计放在甲、乙两种液体中的浮力相同，由阿基米德原理知密度计排开甲液体的质量等于排开乙液体的质量，故正确；
．深度相同，由于乙液体的密度大，根据可知，乙杯中液体对容器底的压强更大，故错误。
故选：。
2．如图所示是我国正在服役的航母“山东舰”，满载排水量为6.5万吨。山东舰在海上航行过程中，下列说法正确的是　　
A．排水量指的是航母所受的重力
B．舰载飞机起飞后，航母所受浮力变小
C．舰载飞机起飞后，航母会下沉一些
D．舰载飞机起飞后，舰底所受海水的压强变大
【答案】B
【解析】．满载时的排水量指的是满载时驱逐舰排开水的质量，故错误；
．原来驱逐舰处于漂浮状态，受到的浮力等于总重力，发射导弹后，重力变小，此时的浮力大于重力，故驱逐舰会上浮一些，最后驱逐舰仍处于漂浮状态，因总重力变小，所以静止时驱逐舰所受浮力变小，由于驱逐舰底部的深度变浅，根据可知，驱逐舰舰底受到海水的压强变小，故正确，错误。
故选：。
3．如图所示，将一个由某种材料制成的实心球放入甲液体中，小球漂浮在液面上；若把它放入乙液体中，小球沉入杯底；小球放入两种液体后液面静止时杯中液体深度相同，容器底面积相同，则下列判断正确的是　　
A．甲液体对杯子底部的压力大于乙液体对杯子底部的压力
B．该球的材料的密度一定小于乙液体的密度
C．球能在甲液体中漂浮是因为球受的浮力大于球自身重力
D．球在甲液体中受的浮力小于它在乙液体中受的浮力
【答案】A
【解析】．由题可知，小球漂浮在甲液面上，小球在乙液体中，沉入杯底；
设该材料的密度为，
根据物体浮沉条件可知，，，所以，故错误；
已知小球放入两种液体后液面静止时杯中液体深度相同，由可知，甲液体对杯子底部的压强大于乙液体对杯子底部的压强；
又因为容器底面积相同，所以由可得，甲液体对杯子底部的压力大于乙液体对杯子底部的压力，故正确；
．因为小球在甲液体里漂浮、沉于乙液体中，则，，所以，，故错误。
故选：。
4．如图甲乙所示，一个空塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜（内部封有等量气体），竖直地浸入两种不同液体中，一次瓶口朝上一次瓶口朝下，这两次药瓶在液体里的位置相同且橡皮膜都是平整的，再把甲乙两液体倒入丙图的隔板两边，橡皮膜形变如图丙所示，则下列说法正确的是　　
A．药瓶在被放入液体之前，橡皮膜是向药瓶外凸起的
B．甲图中液体密度小于乙图中液体密度
C．甲图中药瓶受到的浮力等于乙图中药瓶受到的浮力
D．甲图中的液体就是丙图中的，乙图中的液体就是丙图中的
【答案】A
【解析】．药瓶放入液体中橡皮膜是平整的，说明药瓶内部有压强，所以药瓶在被放入液体之前橡皮膜是向药瓶外凸起的，故正确；
．由于橡皮膜的形变程度相同，则橡皮膜受到的液体压强相同；即，由图可知：橡皮膜在甲液体中所处的深度小于在乙液体中所处的深度，根据可知：两种液体的密度大小关系是，故错误；
．由于是同一个空的塑料药瓶，且橡皮膜的形变程度相同，则塑料药瓶排开的甲乙液体的体积相同，由于，根据知，受到的浮力关系是，故错误；
．由图丙知橡皮膜向左凸出，说明右边的压强大于左边的压强，左边的深度大于右边的深度，根据液体压强公式知左边液体的密度小于右边液体的深度，所以甲图中的液体就是丙图中的，乙图中的液体就是丙图中的，故错误。
故选：。
5．如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是　　
A．“浮沉子”上浮时，小瓶内上方气压减小，大瓶内上方气压增大
B．适当用力挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”可能悬浮在水中
C．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力
D．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
【答案】A
【解析】挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将瓶体中的空气压缩，这时浮沉子里进入一些水，它的重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉；
松开手，大瓶内水面上的空气体积增大，压强减小，浮沉子里面被压缩的空气把水压出来，此时浮沉子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮；
当浮力等于重力，就会悬浮在水中；潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同，都是靠改变自身重力来实现沉浮的。
综上可知，错误，正确。
故选：。
课堂小结：
（一）物体的浮沉条件：
F浮＞G物 上浮 最终漂浮
F浮=G物 悬浮
F浮＜G物 下沉 最终沉底
（二）通过调节物体受到的F浮或G物，可以调节物体的浮沉。
（三）应用
1．轮船：把物体作为“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
2．水艇：依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
3．气球和飞艇：ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。
4．密度计
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
10.3物体的浮沉条件及应用
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浮悬浮 F浮＝G ρ液＝ρ物 为零
上浮 F浮>G ρ液>ρ物 竖直向上
物体的浮沉条件的应用
1．轮船：
2．水艇：
3．气球和飞艇：
4．密度计
【课后反思】
本节课的教学是围绕着“密度大的物体是如何实现漂浮或悬浮”这个问题进行的。上节课由阿基米德原理公式的变形得到物体浮沉与密度的关系之后，这节课提出如何使铁块漂浮的问题，学生自然会想到减小密度的方法。通过对密度公式的分析得出轮船和潜艇的浮沉原理。这样的安排，使知识点之间过渡自然，层层递进，利于学生接受。据此得到“空心”这一实现密度大的物体漂浮或悬浮的重要方法，最后我们还共同探讨了气球和飞艇的升降原理。
吃水线知识的教学是对教学内容的有益补充，也让学生认识到了科学技术在社会生活中的影响，体现“STS”思想。
独木舟