8.6 物体沉浮条件 教案（2024 新课标）

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第八章 压强和浮力
8.6 物体的沉浮条件
教学目标：
1.物理观念：
（1）理解沉浮条件。
（2）利用沉浮条件解释潜艇、气球的原理。
（3）应用沉浮条件解释一些简单的问题。
2.科学思维：
通过对物体的受力分析，理解物体的沉浮条件。
3.科学探究：
（1）经历探究沉浮条件的过程。
（2）通过实验探究，培养学生的动手能力。
4.科学态度与责任：
（1）通过学习沉浮条件及应用，让学生体验科学、技术与社会的联系。
（2）通过本节大量优美的图片，给予学生美的熏陶。
教学重点： 理解沉浮条件。
教学难点： 应用沉浮条件解释问题。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、木块、石块、铁块、水、烧杯、水槽、金属材质的空牙膏皮、气球、密度计。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2024年3月23日，《正午国防军事》报道，南海海域，海军五指山舰、长白山舰编队实战化训练。
2024年3月21日，《中国新闻》，俄媒：美攻击核潜艇赴北极地区演习。
舰艇、潜水艇在水中都受到水对它竖直向上的浮力，潜水艇是怎样实行上浮核下沉的呢？
二、新课讲授，师生互动
（一）观察与思考
浸在水中的物体都会受到竖直向上的浮力作用，为什么将木块、泡沫塑料块完全浸入水中它们会上浮，而将铁块、石块完全浸入水中它们则会下沉呢
浸在水中的物体都会受到竖直向上的浮力作用，为什么将木块、泡沫塑料块完全浸入水中它们会上浮，而将铁块、铜块块完全浸入水中它们则会下沉呢
如图所示，当物体浸没在水中时，受到竖直向上的浮力F浮，同时还受到竖直向下的重力G。这两个力的合力将决定着在水中由静止释放的物体如何运动。
当F浮当F浮=G时，合力为零，即二力平衡，此时物体将悬浮在水中。
当F浮>G时，合力的方向竖直向上，物体就会上浮。
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力。
当F浮当F浮=G时，物体将悬浮在液体中。
当F浮>G时，物体就会上浮。
（二）你知道吗
由于物体所受的重力与物体的密度有关，而排开液体所受的重力与液体的密度有关，所以我们可以找到物体密度、液体密度与物体浮沉的关系。对于浸没在液体中的物体：当ρ液<ρ物时，必有F浮ρ物时，必有F浮>G物，物体在液体中上浮；当ρ液=ρ物时，必有F浮=G物，物体可以悬浮在液体中。
对于浸没在液体中的物体，物体排开液体的体积等于物体的体积。
当ρ液<ρ物时，必有F浮ρ物时，必有F浮>G物，物体在液体中上浮；当ρ液=ρ物时，必有F浮=G物，物体可以悬浮在液体中。
由于铁的密度大于水的密度，所以铁块在水中会下沉。那么，钢铁制成的万吨轮船为什么能漂浮在水面上呢(图甲) 钢铁制成的潜水艇又为什么能在水中随意地下潜和上浮呢(图乙)
（三）实验探究
取一只金属材质的空鞋油管，先将它挤瘪，拧紧盖后放入水中。鞋油管从水中取出，将它撑开并拧紧盖后再放入水中，如图所示。
两次鞋油管所受的重力G甲和G乙的大小关系是G甲_____ G乙；两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲______ V乙; 两次所的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲 F乙。
想想看，在这次探究活动中，你得到了什么启发 你是否想出控制物体浮沉的方法呢
要用密度大于水的材料制成能够浮在水面上的物体，可以把它做成空心的，以使它能排开更多的水。轮船就是根据这个原理制造的。
潜水艇能在水面上航行，与轮船是同样的道理。但由于潜水艇中设有水箱，通过调节水箱中的储水量，可以改变潜水艇所受的重力，从而实现潜水艇的上浮、下潜和悬浮。
（四）交流讨论
物体在空气中也会受到浮力作用，那么能不能设计方案使物体在空气中随意上浮、下沉和悬浮呢
节日放飞的气球(图甲)、携带气象仪器的高空探测气球，它们都可以在空气中上升。体育和娱乐活动中的热气球与飞艇(图乙)，不但能在空气中上升，还能改变在空中上浮、下沉和悬浮的状态。它们是如何实现在空气中的上浮、下沉和悬浮的呢
节日放飞的气球(图甲)、携带气象仪器的高空探测气球，它们充入密度较小的气体。体育和娱乐活动中的热气球与飞艇(图乙)，加热气体，使球内的气体密度小于空气密度。
对于质量一定的物体，当它漂浮在液体表面时，液体对物体的浮力等于物体所受的重力，所以物体所受浮力大小不变。又由于浮力的大小与排开液体所受的重力有关，且G排=ρ液gV排，可见,当液体的密度越大时，物体排开液体的体积就越小；反之，则排开液体的体积越大。人们根据这个规律，制成了一种可以直接测量液体密度的工具——密度计，如图所示。请你看一看，密度计上的刻度值是如何变化的，这些刻度之间的间隔是均匀的吗 你能说说这是为什么吗
对于质量一定的密度计，当它漂浮在液体表面时，F浮=G物，且F浮=G排=ρ液gV排，当液体的密度越大时，物体排开液体的体积就越小；反之，则排开液体的体积越大。
例题 体积为100cm3的一块固体，重为1.4N，放在盛水的容器中，固体静止时，容器底对固体的支持力是多少？（g取10N/kg）
解：固体的质量
= / =1.4 /(10 / )=0.14kg=140g
固体的密度
=m/ =140 /(100 3 )=1.4g/cm3=1.4×103kg/m3
ρ> 水，固体下沉，固体受到的浮力
F浮=G排=ρ水V排g
=1.0×103kg/m3×1×10 4m3×10N/kg=1N
容器底对固体的支持力
F=G-F浮=1.4N-1N=0.4N。
三、总结反思，超越自我
1.物体沉浮条件，浸没在液体中的物体，同时受到重力G和浮力F浮，
F浮>G（ρ液> ρ物），上浮；
F浮=G（ρ液= ρ物），悬浮；
F浮2. 浮力的应用
（1）轮船采用“空心”的方法，增大可利用的浮力。轮船漂浮，浮力=重力，浮力一定，液体密度增大，排开液体体积减小。密度计也是利用漂浮条件工作的。
（2）潜水艇改变自身重力实现上浮和下潜。
（3）气球和飞艇，充满密度小于空气密度的气体。
四、板书设计，整合提升
1.物体沉浮条件，浸没在液体中的物体，同时受到重力G和浮力F浮，
F浮>G（ρ液> ρ物），上浮；
F浮=G（ρ液= ρ物），悬浮；
F浮2. 浮力的应用
（1）轮船采用“空心”的方法，增大可利用的浮力。轮船漂浮，浮力=重力，浮力一定，液体密度增大，排开液体体积减小。密度计也是利用漂浮条件工作的。
（2）潜水艇改变自身重力实现上浮和下潜。
（3）气球和飞艇，充满密度小于空气密度的气体。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法错误的是（ ）
A.浸没在水中的物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力
B.当浮力小于重力，合力的方向竖直向下，物体会下沉
C.当浮力等于重力，合力的方向竖直向上
D.当浮力小于重力，合力的方向竖直向上，物体会上浮
2．下列说法正确的是（ ）
A.浸没在液体中的物体，排开液体的体积等于物体的体积
B.当液体的密度大于物体的密度，物体会下沉
C.当液体的密度等于物体的密度，物体会漂浮
D.当液体的密度小于物体的密度，物体会上浮
3．下列说法错误的是（ ）
A.潜水艇靠改变自身重力实现上浮、下潜和悬浮的
B.气球是靠冲入密度较大的气体实现上浮的
C.木块在水中上浮，石块在水中下沉，木块受到的浮力大
D.轮船从长江驶入大海的过程中，受到的浮力增大
4．质量为2kg，体积为2.5 dm3的物体浸没在水中时（ ）
A.上浮
B.下沉
C.悬浮
D.漂浮
5．密度计测量水的密度后，再用这支密度计测量某种液体的密度，密度计比侧水的密度时露出液面的体积减小了，则待测液体的密度（ ）
A.大于水的密度
B.小于水的密度
C.等于水的密度
D.无法确定
参考答案1.C；2.A；3.B；4.A；5.B。
六、作业：P83.T3
课外作业P83.T1、T2、T4。
P83 阅读材料 深水打捞
教学反思：
教学反思：
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