10.1浮力（教案）--人教版八年级物理下册同步（新教材）

第1节　浮力
1.物理观念：
（1）通过实例，体验感知浮力，认识浮力的方向，形成浮力概念。
（2）会用弹簧测力计测量浮力的大小。
（3）知道物体所受浮力大小的影响因素。
（4）知道浮力的产生原因。
2.科学思维：
（1）能应用同一直线上二力的合成和二力平衡的知识推理得出弹簧测力计测量浮力大小的原理F浮=G－F拉。
（2）通过实验观察和演绎推理认识浮力产生的原因，发展科学思维。
3.科学探究：经历探究浮力的大小与哪些因素有关的实验过程，培养获取证据的能力。
4.科学态度与责任：
（1）通过研究生活中的浮力现象，培养探索自然界奥秘的好奇心和求知欲，激发探究的热情，养成实事求是的科学态度。
（2）在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。
1.教学重点：认识浮力并知道影响浮力大小的因素。
2.教学难点：
（1）利用弹簧测力计探究影响浮力大小的因素。
（2）理解浮力产生的原因。
［展示］利用多媒体课件播放鸭子在水面游弋，江河中的游船、海洋中巨大的冰山在水面漂浮的图片。
［提问］鸭子、游船和冰山都受到竖直向下的重力作用，但没有因此沉入水底，是什么力量把它们托起来的呢？
　任务一　认识浮力
教师活动 学生活动
［过渡提问］分析图片中物体的受力情况，结合二力平衡的条件可以得出什么结论？ ［提问］漂浮在水面的物体会受到浮力的作用，施力物体是什么？ ［过渡提问］浸在液体中的物体受到的浮力方向怎么描述呢？我们应该说是垂直向上还是竖直向上？ ［演示实验］ 步骤一：找一段细线，将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部。首先，将水缓慢注入大烧杯中，直到水将乒乓球浸没（如图甲），观察细线，与铅垂线对比（如图丙）； 步骤二：将大烧杯底面的一端垫高，使大烧杯倾斜（如图乙），观察细线，与铅垂线对比。 ［提问］乒乓球受到的浮力方向是什么？（提示：从受力角度分析） ［归纳总结］浮力的方向是竖直向上的。 ［过渡提问］展示在水中沉底的石头图片并提问：如果浸没在水中的物体受到浮力的话，我们应该可以测量出该物体所受到的浮力大小，在前面的力学实验中，通常是利用弹簧测力计来测量力的大小，那么我们是否可以利用弹簧测力计来测量浮力的大小呢？ ［演示实验］测量浸没在水中的铝块所受的浮力。 （1）如图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个铝块，保持铝块静止。 （2）把铝块浸没在水中，如图乙，铝块静止时，观察弹簧测力计的示数有什么变化。 （3）改变铝块在水中浸没的深度，如图丙。 ［提问］（1）把铝块浸没在水中，弹簧测力计示数会有变化，它说明了什么问题？ （2）如何从受力角度表示铝块受到的浮力大小？ （3）改变铝块在水中浸没的深度后，弹簧测力计示数是否有变化，说明了什么？ ［交流回答］图片中的物体一定受到向上的力的作用，这个力就是我们通常所说的浮力。浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫作浮力。 ［交流回答］漂浮在水面的物体受到的浮力的施力物体是水。 学生进行思考与交流并猜想浮力的方向。 ［观察现象］步骤一中发现细线在竖直方向被拉直，步骤二中烧杯倾斜后细线仍沿竖直方向被拉直。 ［回答］步骤一、二中细线均在竖直方向被拉直，故乒乓球在竖直方向上受到竖直向下的重力、细线竖直向下的拉力，以及水对乒乓球的浮力，由于乒乓球始终处于静止状态，应用平衡力的知识得出浮力的方向都是竖直向上的，因此浸在液体中的物体所受的浮力方向为竖直向上。 ［交流讨论］如何利用弹簧测力计测量浮力的大小。 ［观察记录］（1）铝块静止时，读出弹簧测力计的示数并记录。 （2）铝块完全浸没在水中后，读出弹簧测力计的示数并记录。 （3）观察铝块浸没在水中的深度改变后，弹簧测力计的示数变化情况并记录。 ［交流讨论］（1）铝块浸没在水中后，弹簧测力计的示数减小了，说明浸没在水中的铝块受到了浮力的作用。 （2）分析图乙中铝块的受力情况，浸没在水中的铝块受到重力、弹簧测力计的拉力和浮力三个力的作用，示意图如图丁所示，在这三个力的作用下铝块处于平衡状态。把F拉和F浮的合力设为F合，这样就可以认为铝块受F合和G两个力的作用，因此，F合=G，也就是F拉＋F浮=G，所以F浮=G－F拉，由此可知，图甲、图乙中弹簧测力计示数的差值，就是铝块所受浮力的大小。 （3）分析图乙、图丙对应的实验步骤可以看到，弹簧测力计的示数没有变化，说明浸没在水中的铝块所受浮力的大小跟铝块在水中所处的深度没有关系。
　任务二　探究影响浮力大小的因素
教师活动 学生活动
［过渡］（1）如图所示，用手把空饮料罐压入水中，饮料罐浸入水中的体积越大手感到越费力，说明饮料罐受到的什么力发生了变化？ （2）这个现象说明了浮力的大小与哪个因素有关？ （3）猜想一下浮力的大小是否还和其他因素有关呢？ ［设计实验］探究浮力的大小与哪些因素有关。 实验思路：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积、液体的密度等因素有关。要探究浮力的大小是否与这些量有关，需要逐次探究，每次探究浮力的大小与其中一个量的关系，其他量要保持不变。 （1）这是利用了哪种科学方法？ （2）探究浮力大小与物体浸在液体中的体积之间的关系时，应只改变哪一物理量？ （3）探究浮力大小与液体密度之间的关系时，应只改变哪一物理量？ ［指导分组实验］ 1.组织学生动手实验，学生在正式实验前，练习使用弹簧测力计测量物体的重力。然后学生分组实验，观察现象。指出实验中需要注意的问题，并巡回指导。 2.指导学生验证其他可能影响浮力大小的因素。 ［提问］分析实验数据，你能得出什么结论？ ［引导提问］引导学生分组进行交流评估，提出各小组在实验中存在的问题，总结宝贵的经验。 ［交流讨论］ （1）因为饮料罐所受的重力不变，在饮料罐被下压的过程中，只有可能是饮料罐受到的浮力发生了改变。（2）用手把空饮料罐压入水中的过程中，饮料罐浸入水中的体积不断变大，浮力也不断变大，因此猜想：物体所受的浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。（3）①人在水中会下沉，但是人在死海里却可以漂浮在水面上，浮力的大小可能与液体的密度有关；②木头在水中漂浮，铁块却会下沉，浮力的大小可能跟浸在液体中物体的密度有关；③大泡沫块和小木块均在水中漂浮，浮力的大小可能跟物体的体积有关。 ［讨论交流］（1）控制变量法。 （2）只改变物体浸在液体中的体积。 （3）只改变液体的密度。 ［分组实验］1.保持液体的种类不变，逐渐将物块浸入液体中，观察弹簧测力计的示数变化，并记录数据。 2.将物块完全浸入液体中，改变液体的种类，观察弹簧测力计的示数变化，并记录数据。 ［实验结论］实验结果表明：物体在液体中所受浮力的大小，与它浸在液体中的体积有关、与液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。浮力的大小与其他的猜想因素无关。
　任务三　分析浮力产生的原因
教师活动 学生活动
［过渡提问］浸没在液体中的物体会受到浮力，那浮力是怎么来的呢？ ［演示实验］取一个去掉瓶底的饮料瓶，瓶口朝下放置，把一个乒乓球放入瓶内，乒乓球落在瓶颈处，如图甲所示，接下来向瓶内加水，观察现象，再用瓶盖将饮料瓶瓶口封住，如图乙所示，观察现象。 ［提问］（1）观察到了什么现象？ （2）为什么刚开始乒乓球没有浮起来？（从受力的角度回答） （3）当把饮料瓶瓶口用瓶盖封住时，乒乓球为什么浮起来了？ ［引导提问］我们知道液体内部存在压强，而且压强与深度有关。当一个物体浸没在液体中时，它的不同表面所处的深度不同，受到的液体压强也不同。 （1）物体水平方向上受到的合力为多少？ （2）如图，竖直方向上F1与F2的大小有什么关系？浮力产生的原因是什么？ （3）如何用数学关系表示物体受到的浮力呢？ ［注意］由于大气压强的存在，物体在气体中上、下表面也会存在压强差，故在气体中也会受到浮力的作用。 ［交流讨论］学生自由讨论。 ［回答］ （1）瓶口未封住时，乒乓球没有浮起来，把饮料瓶瓶口用瓶盖封住时，乒乓球浮起来了。 （2）在图甲所示的实验中，乒乓球静止不动，这是因为乒乓球受到水给它向下的压力。 （3）在图乙所示的实验中，乒乓球向上运动，这是由于乒乓球下面积满了水，乒乓球既受到水对它向下的压力，又受到水对它向上的压力，并且向上的压力大于向下的压力。 ［交流讨论］ （1）物体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡，物体水平方向所受力的合力为0。 （2）由于物体下表面所处的深度较大，由压强公式可得下表面受到的压力大于上表面受到的压力，即F2＞F1。浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力差，这就是浮力产生的原因。 （3）F浮=F向上－F向下=p向上S下－p向下S上。
教师活动 学生活动
［任务］请以思维导图的形式，总结本节课的知识。 ［总结］本节课初步认识了浮力，知道了浸在液体中的物体都会受到浮力的作用，同时通过演示实验，证实了物体所受的浮力方向都是竖直向上的，另外通过实验得到了物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，所受的浮力就越大。在实验探究过程中，体会了控制变量法的应用。通过上一章节的学习，我们已经知道液体内部深度越大，压强越大，从而可以推导出浮力产生的原因，在这个过程中，完成了对浮力本质的认识。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
第1节　浮力