4.4.3 水的浮力 教学设计--浙教版（2024）科学八年级科学上册

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4.4.3 水的浮力（第3课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 4.4.3 水的浮力
教学 目标 科学观念:了解物体在液体中浮沉的条件，建立物体浮沉由浮力与重力大小关系决定的科学观念； 科学思维:能通过分析鸡蛋在不同浓度盐水中悬浮或上浮的现象，推导浮力与重力的关系，强化逻辑推理的科学思维 探索实践:通过实验探究鸡蛋在盐水中浮沉状态的变化，观察并记录浮力与重力的动态平衡过程，总结控制变量法的操作要点； 态度责任:通过实验验证不同液体中物体的浮沉结果，尊重客观数据，避免主观臆断，培养实事求是的科学态度
教学 重难点 重点： 物体浮沉的条件 浮力的应用
学情 分析 本节内容选自浙教版八年级科学上册第四章第4节《水的浮力》（第3课时），重点学习物体在液体中的浮沉条件及其应用。学生在前两课时已掌握了浮力的存在、测量方法以及阿基米德原理，理解了浮力大小与液体密度和排开液体体积的关系，这为本课从“受力分析”和“密度比较”两个角度探究物体浮沉的内在条件奠定了坚实的理论基础。他们对生活中“煮汤圆时为何会浮起来”“钢铁做的轮船为何能漂浮”等现象充满好奇，具有强烈的求知欲和探究兴趣，适合通过实验观察与逻辑推理相结合的方式开展教学。然而，在认知层面，学生虽然能描述物体上浮、下沉、悬浮等现象，但对浮沉过程中浮力与重力的动态变化关系理解不深，容易混淆“上浮过程”与“最终漂浮状态”的受力特点；对“悬浮”与“漂浮”的异同点也常产生概念混淆。在思维能力上，学生初步具备二力平衡和受力分析的能力，但将阿基米德原理与物体重力进行综合比较，从而推导出ρ液与ρ物关系来判断浮沉的抽象思维能力尚显不足。他们正处于由具体经验向抽象模型过渡的关键期，需要通过“鸡蛋在盐水中浮沉”“橡皮泥捏成碗状漂浮”等直观实验，结合受力示意图和密度对比分析，帮助其建立“浮沉取决于浮力与重力相对大小”的科学观念，并能运用该原理解释潜艇、密度计、热气球等科技应用。同时，通过对“小潜水艇”自制装置的分析，培养其将科学原理应用于实践的创新意识和严谨求实的科学态度。
教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等
教学过程
教师活动 设计意图
新 课 导 入 如图4.4-10所示的实验：将一颗鸡蛋放在盛有水的烧杯里，鸡蛋将沉入杯底。当把食盐逐渐溶解在水中后，鸡蛋将会悬浮在盐水中。继续溶解食盐，鸡蛋就会上浮到液面。为什么鸡蛋在含盐量不同的液体中会出现不同的浮沉状态呢 利用鸡蛋在不同浓度盐水中浮沉的实验现象，创设生活化问题情境，自然引出浮力探究起点，激活学生认知冲突。
新知讲授 一、物体浮沉的条件 浸没在液体中的物体都会受到液体的浮力，有的物体要上浮，有的物体却下沉。物体在液体中的浮沉是由什么条件决定的 浸没在液体中的鸡蛋，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据鸡蛋所受浮力与重力的大小关系，鸡蛋的浮沉存在三种情况。图4.4-11是鸡蛋所处三种情况下的受力示意图。 1.物体常见的浮沉现象上浮和下沉都是不稳定的状态，上浮的物体最终会浮出液面，而 处于漂浮状态；悬浮的物体可以静止在液体中的任何位置；下沉的物体最终则会沉到底部处于静止状态。 2.物体的浮沉条件 (1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系 浸没在水中的实心物体，能否根据其密度与水密度的比较，来判断该物体的浮沉 如何判断 (2)密度与物体的浮沉 对于浸没在液体中密度均匀的实心物体，判断其在液体中的浮沉情况时，可将此较其所受浮力与重力的大小关系转化为比较其密度与液体密度的大小关系。 注意 用物质密度的关系去判断物体的浮沉情况适用于物体是实心的情形。 3.对物体浮沉条件的理解 物体在液体中的浮沉不取决于受到浮力的大小，而是取决于物体 所受的浮力和重力的大小关系。 ( 1 ) 当>G时，物体在液体中向上运动 — — 上浮。随着物体不 断上升，物体将有一部分露出液面，物体所受的浮力也随之减小， 一 直减小到F浮=G 时，物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可 知，物体上浮是由不平衡状态演变为平衡状态的过程。 ( 2 ) 当课 堂 练 习 【典例1】 如图，水平桌面上放着一杯水，将橘子放入水中，漂浮在水面上，取出后剥皮再将橘子皮和剥了皮后的橘子放入水中，发现橘子皮漂浮在水中，剥了皮后的橘子沉到杯底。下列分析错误的是（　　） A．橘子皮所受的浮力等于其所受的重力 B．橘子的密度小于水的密度 C．剥了皮的橘子的密度大于水的密度 D．橘子所受浮力小于剥了皮的橘子所受浮力 【答案】D 【解答】A．橘子皮漂浮在水面上，根据漂浮的条件知，所受的浮力等于其所受的重力，故A正确； B．橘子漂浮在水面上，根据漂浮的条件知，物体的密度小于液体，所以橘子的密度小于水的密度，故B正确； C．剥了皮的橘子沉入水底，所以剥了皮的橘子的密度大于水的密度，故C正确；D．橘子漂浮，受到的浮力等于重力；剥了皮的橘子沉底，受到的浮力小于重力，且橘子的重力比剥了皮的橘子的重力大，故橘子所受浮力大于剥了皮的橘子所受浮力，故D错误。故选：D。 【典例2】我国研制的水下滑翔机“海燕-X”，将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型，机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜，当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是（　　） A．滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的 B．油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小 C．油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力 D．滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力 【答案】B 【解答】A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀，则油馕排开的水的体积不同，受到的浮力不同，所以能实现浮沉，故A错误； B、油囊收缩时，排开的水的体积变小，水的密度不变，根据阿基米德原理可知，滑翔机受到的浮力减小，故B正确； C、油囊膨胀时，滑翔机会上浮，根据物体的浮沉条件可知，滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力，故C错误； D、滑翔机本身的重力不变，上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力，下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力，所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力，故D错误。 故选：B。 【典例3】小金取两块相同的实心橡皮泥，将一块橡皮泥放入水中如A，发现沉底。将另一块橡皮泥捏成碗状如B，放在水面上，发现可以漂浮在水面上，下列说法不正确的是（　　） A．橡皮泥A的密度大于水的密度 B．橡皮泥B所受浮力等于自身重力 C．橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积 D．橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A的质量 【答案】D 【解答】A、橡皮泥A放入水中沉底，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥A的密度大于水的密度，故A正确； B、橡皮泥B做成碗状后漂浮在水中，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥B所受浮力等于自身的重力，故B正确； C、由于橡皮泥A放入水中沉底，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥A受到的浮力小于自身的重力，而橡皮泥B所受浮力等于自身的重力，根据题意可知，橡皮泥A、B重力相同，所以橡皮泥B受到的浮力大于橡皮泥A受到的浮力，根据阿基米德原理可知，橡皮泥B排开水的重力大于橡皮泥A排开水的重力，根据G=mg可知，橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A排开水的质量，根据密度公式可知，橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积，故C正确； D、根据题意可知，橡皮泥A、B重力相同，根据G=mg可知，橡皮泥A、B质量相同，所以橡皮泥B排开水的质量橡皮泥B自身的质量，及等于橡皮泥A的质量，故D错误。 故选：D。 【典例4】宁波夏秋季节常受台风侵袭，图甲所示为用于台风预测的Argo浮标，它在海水中始终漂浮，浮标结构如图乙所示，由坚硬壳体和可伸缩油囊组成。当壳体内的油被泵入油囊时，油囊膨胀，浮标上浮；当油被抽回壳体时，油囊收缩，浮标下沉。Argo浮标能够实现上浮和下沉的主要原因是其改变了自身的（　　） 【答案】D 【解答】A、蒸馏水是纯净物，不是混合物，不属于溶液、悬浊液或乳浊液，故A错误； B、牛奶是乳浊液，是小液滴分散在水中形成的，与“美林”这种悬浊液类型不同，故B错误； C、糖水是糖溶解在水中形成的溶液，具有均一性和稳定性，不会出现沉淀，故C错误； D、泥浆水是泥土小颗粒悬浮在水中形成的悬浊液，“美林”久置后底部有白色沉淀物，也是悬浊液，二者类型相同，故D正确； 故选：D。 【典例5】宁波夏秋季节常受台风侵袭，图甲所示为用于台风预测的Argo浮标，它在海水中始终漂浮，浮标结构如图乙所示，由坚硬壳体和可伸缩油囊组成。当壳体内的油被泵入油囊时，油囊膨胀，浮标上浮；当油被抽回壳体时，油囊收缩，浮标下沉。Argo浮标能够实现上浮和下沉的主要原因是其改变了自身的（　　） A．比热容 B．运动速度 C．排开液体的体积 D．总重力 【答案】C 【解答】当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊增大，油囊排开水的体积增大，根据=可知，壳体所受的浮力变大，而壳体的重力不变，故壳体上浮一些，故浮标壳体的沉浮是通过改变油囊排开液体的体积来实现的。 故选：C。 【典例6】综合实践活动课上，小江展示了自制的“小潜水艇”。如图甲所示，矿泉水瓶中装有适量的水，将一个未装满水的小玻璃瓶倒扣入矿泉水瓶中，给矿泉水瓶口盖上插有吸管的瓶盖，吸管与瓶盖之间密封且不接触瓶内的水面，小玻璃瓶沉在水底，小江通过吸管将矿泉水瓶中的气体吸出一部分，“小潜水艇”上浮了，如图乙所示。 （1）请分析解释“小潜水艇”上浮的原因。 （2）再说出一种能让“小潜水艇”上浮的方法。 【答案】（1）用嘴吸气后，矿泉水瓶内液面上方气体减少，瓶内气压变小，导致小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，也就产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出，则小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小；小玻璃瓶浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，小玻璃瓶受到的浮力不变，而小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小，此时小玻璃瓶受到的浮力大于其总重力，所以小玻璃瓶上浮； （2）将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端；沿水平方向吹气。 【解答】（1）用嘴吸气后，矿泉水瓶内液面上方气体减少，瓶内气压变小，导致小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，也就产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出，则小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小；小玻璃瓶浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，小玻璃瓶受到的浮力不变，而小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小，此时小玻璃瓶受到的浮力大于其总重力，所以小玻璃瓶上浮。 （2）由（1）知，使瓶内气压减小，可以使小玻璃瓶内的部分水排出，从而使其所受浮力变大，进而可以让“小潜水艇”上浮， 因此使“小潜水艇”上浮的方法有： 方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端；沿水平方向吹气； 方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手； 方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热等。
课 堂 小 结 一、物体浮沉的条件 （一）浮力和重力的大小关系 上浮： 下沉： 漂浮和悬浮： （二）液体密度和物体密度的大小关系 （适用于实心物体，若物体是空心的，应为物体的平均密度） 上浮和漂浮： 下沉： 悬浮： 二、浮力的应用 （一）密度计 漂浮在液体中，浮力等于重力，刻度 “上小下大” 且不均匀。需要注意的是，不要认为密度计浸入待测液体中的深度越小，受到的浮力越小，实际上密度计在不同液体中漂浮，所受浮力始终等于自身重力。 （二）轮船 采用 “空心” 的方法，增大排开水的体积来增大所受浮力。 （三）潜艇 通过改变自身重力，实现上浮或下沉。
板 书 设 计
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