8.6 物体的浮沉条件 导学设计
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文档简介
六、 物体的浮沉条件
教材解读
本节是在学生认识了浮力的基础知识之后，继续学习有关物体的浮沉条件和浮力的应用的知识。教学内容分两部分，第一部分探究分析物体的浮沉条件，第二部分了解浮力的应用。其中用到前面学习的力、二力平衡、力和运动的关系等有关知识，是一节综合性很强的课程，是初中力学部分的一个重点，也是一个难点。
本节内容密切联系社会生活实际，较好地突出了理论与实践的统一，也充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念
教学目标
知识与技能
1.理解物体的浮沉条件。
2.知道轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理。
3.能应用浮沉条件解释一些简单的问题
过程与方法
1.通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计浮沉原理的学习，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2.通过制作“孔明灯”，训练学生的动手能力。
3.通过学生自己查阅打捞中山舰的资料，培养学生获取信息的能力
情感、态度与价值观
1.通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理的学习，让学生体验物理与科学技术和社会的紧密联系。
2.通过制作“孔明灯”，激发学生学习物理的兴趣。
3.通过查阅资料，培养学生的民族自豪感和热爱物理的情感
重点难点
重点：浮沉条件和浮力的应用。物体的浮沉条件涉及物体受力分析、阿基米德原理、二力平衡、密度、力和运动的关系等知识，综合性强，难度较大；建议采用科学探究的方式，通过创设情景，密切联系生活实际，并对实验现象进行观察分析，培养学生观察、实验、思考等的能力。课堂上，以学生动手、讨论、分析解决问题为主。
难点：采用“空心”的办法增大可利用的浮力。建议教师借助多媒体辅助教学，变抽象为直观，突破教学难点，让学生更多地了解浮力知识在实际生产、生活中的应用
合
作
探
究
[探究课题] 自制潜水艇模型，模拟潜水艇的浮沉。
[器材准备] 小药瓶、插有玻璃管的橡皮塞、水槽、水、注射器、橡胶管。
[制作方法] 将小药瓶里装入部分水，用插有玻璃管的橡皮塞塞紧，然后再用橡胶管把小药瓶和注射器口连接起来。
[实验过程] 将小药瓶放入水槽中，用注射器将药瓶中的水抽出或注入，观察它的浮沉情况。
[评估交流] 小药瓶“吸水”时它如何运动？(下沉) “排水”时呢？(上浮)
【导入一】 (观察实验，设计问题，引入新课)
[演示](出示相同体积的铁块和蜡块)将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手。
[现象]铁块沉入杯底，而蜡块上浮，最终蜡块浮在水面。
[师]浸没在水中的铁块、浮在水面的蜡块各受到什么力？
[生]浮力、重力。
[师]那么，为什么有的物体会上浮、有的物体会下沉呢？
[师]学习了今天的内容，大家就会明白其中的道理。引入新课。
【导入二】 (联系生活实际引入新课)
[师]同学们，你们自己煮过饺子吗？下面我们就一起来观看一段煮饺子的视频，观察饺子在这个过程中的不同状态。(下沉、上浮、悬浮、漂浮)
[问]为什么饺子要下沉、上浮、悬浮，最终漂浮在液面上？它受到哪些力的作用？这些力的关系又是怎样的？让我们带着问题一起走进今天的物理课堂： 六、物体的沉浮条件。
【导入三】 (“小巧手”比赛引入新课)
[师]今天我们来比比谁的手最灵巧。比赛规则：想办法让在水中下沉的金属片漂浮在水面上。
学生分小组展示自己的成果，比较谁的船最精巧。
[问]为什么金属片做成船以后能漂浮在水面上呢？让我们通过今天的学习来解开这个谜
底。
学点1 物体的浮沉条件
观察：如图8－6－1所示。
图8－6－1
思考：
问题1：浸没在液体中的物体，受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小关系。
当F浮__＞__G时，物体上浮，最后漂浮在液面上。
当F浮__＝__G时，物体悬浮或漂浮。
当F浮__＜__G时，物体下沉，最后沉底。
问题2：浸没在液体中的物体，F浮＝ρ液gV排，物体所受的重力：G＝ρ物gV物，物体浸没在液体中时，V排＝V物。
当ρ液__＞__ρ物时，物体上浮，最后漂浮在液面上。
当ρ液__＝__ρ物时，物体悬浮。
当ρ液__＜__ρ物时，物体下沉，最后沉底。
问题3：漂浮与悬浮的区别：实心物体漂浮与悬浮时，都处于二力平衡状态，F浮＝G，但漂浮时，V排__＜__V物，ρ物__＜__ρ液；悬浮时，V排__＝__V物，ρ物__＝__ρ液。
学点2 增大浮力的方法
观察：如图8－6－2所示。
图8－6－2
思考：
问题：两次牙膏盒所受的重力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，两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲__＜__F乙。为了增大可利用的浮力，我们可采用__“空心”__的办法。
学点3 轮船
观察：如图8－6－3所示。
图8－6－3
思考：
问题：轮船是用密度大于水的材料——钢铁制成的“空心”物体，通常情况下轮船漂浮于水面，F浮__＝__G总。轮船的大小通常用设计满载时排开水的质量表示，即用“排水量”来表示。根据阿基米德原理和物体漂浮的条件可知m排＝__m船＋m货__。
学点4 潜水艇
观察：如图8－6－4所示。
图8－6－4
思考：
问题：潜水艇可浮在水面，即处于__漂浮__状态，也可下潜到水下，即处于__悬浮__状态。这主要是因为潜水艇有一个水舱，可以向水舱中充水，也可从水舱中排水。处于水下的潜水艇(浸没在水中)，在不能改变所受浮力的情况下，靠通过__改变自身的重力__来实现上浮与下沉。
学点5 气球和飞艇
观察：如图8－6－5所示。
图8－6－5
思考：
问题：热气球和飞艇的升降与热气球和飞艇的体积和内部气体的__密度__变化有关。当热气球和飞艇内部气体的密度小到一定程度时，热气球和飞艇便__上升__。
学点6 密度计
观察：如图8－6－6所示。
图8－6－6
思考：
问题：密度计是一种测量液体密度的工具。用密度计测量液体的密度时，密度计始终处于__漂浮__状态，密度计所受到的浮力总是__等于__它所受到的重力。密度计上的示数上面较__小__，下面较__大__。
1．[实验名称] 测量苹果的密度。
[实验步骤] (1)小红向装有苹果的盆中逐渐加水，看到的情形如图8－6－7甲所示，从图甲可以判断苹果的密度 ________(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
图8－6－7
(2)小红拿来一个装水的大量筒，水的体积为V1，在图乙中，她轻轻取出苹果，将量筒中的水倒入盆中，当盆中的水被填满时，量筒中剩余水的体积为V2。
(3)小红用针把苹果完全压入盛满水的盆中，水从盆中溢出后，再取出苹果，并继续将量筒中的水倒入盆中，当盆中的水再次被填满时，量筒中剩余水的体积为V3。
苹果密度的表达式：ρ＝________。
[交流] 如果把图乙中的水换成盐水，苹果静止时，露出液面的体积将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
[答案] (1)小于 (3) [交流] 变大
[解析] (1)浸没在液体中的物体，当物体的密度小于液体的密度时，它在液体中所受到的浮力大于它自身的重力，物体在液体中上浮，最后漂浮在液面上静止。(3)物体的密度等于物体的质量除以物体的体积。又苹果的重力：G＝ρ物gV物＝ρ物g(V2－V3)；根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排＝ρ水g(V1－V2)。从而推导得出苹果的密度：ρ苹果＝。[交流] 在实验中将水换成盐水，苹果所受浮力仍等于它自身的重力，大小不变，但盐水的密度大于水的密度，所以由阿基米德原理可知苹果排开盐水的体积要小于它排开水的体积。
教材解读
本节是在学生认识了浮力的基础知识之后，继续学习有关物体的浮沉条件和浮力的应用的知识。教学内容分两部分，第一部分探究分析物体的浮沉条件，第二部分了解浮力的应用。其中用到前面学习的力、二力平衡、力和运动的关系等有关知识，是一节综合性很强的课程，是初中力学部分的一个重点，也是一个难点。
本节内容密切联系社会生活实际，较好地突出了理论与实践的统一，也充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念
教学目标
知识与技能
1.理解物体的浮沉条件。
2.知道轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理。
3.能应用浮沉条件解释一些简单的问题
过程与方法
1.通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计浮沉原理的学习，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2.通过制作“孔明灯”，训练学生的动手能力。
3.通过学生自己查阅打捞中山舰的资料，培养学生获取信息的能力
情感、态度与价值观
1.通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理的学习，让学生体验物理与科学技术和社会的紧密联系。
2.通过制作“孔明灯”，激发学生学习物理的兴趣。
3.通过查阅资料，培养学生的民族自豪感和热爱物理的情感
重点难点
重点：浮沉条件和浮力的应用。物体的浮沉条件涉及物体受力分析、阿基米德原理、二力平衡、密度、力和运动的关系等知识，综合性强，难度较大；建议采用科学探究的方式，通过创设情景，密切联系生活实际，并对实验现象进行观察分析，培养学生观察、实验、思考等的能力。课堂上，以学生动手、讨论、分析解决问题为主。
难点：采用“空心”的办法增大可利用的浮力。建议教师借助多媒体辅助教学，变抽象为直观，突破教学难点，让学生更多地了解浮力知识在实际生产、生活中的应用
合
作
探
究
[探究课题] 自制潜水艇模型，模拟潜水艇的浮沉。
[器材准备] 小药瓶、插有玻璃管的橡皮塞、水槽、水、注射器、橡胶管。
[制作方法] 将小药瓶里装入部分水，用插有玻璃管的橡皮塞塞紧，然后再用橡胶管把小药瓶和注射器口连接起来。
[实验过程] 将小药瓶放入水槽中，用注射器将药瓶中的水抽出或注入，观察它的浮沉情况。
[评估交流] 小药瓶“吸水”时它如何运动？(下沉) “排水”时呢？(上浮)
【导入一】 (观察实验，设计问题，引入新课)
[演示](出示相同体积的铁块和蜡块)将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手。
[现象]铁块沉入杯底，而蜡块上浮，最终蜡块浮在水面。
[师]浸没在水中的铁块、浮在水面的蜡块各受到什么力？
[生]浮力、重力。
[师]那么，为什么有的物体会上浮、有的物体会下沉呢？
[师]学习了今天的内容，大家就会明白其中的道理。引入新课。
【导入二】 (联系生活实际引入新课)
[师]同学们，你们自己煮过饺子吗？下面我们就一起来观看一段煮饺子的视频，观察饺子在这个过程中的不同状态。(下沉、上浮、悬浮、漂浮)
[问]为什么饺子要下沉、上浮、悬浮，最终漂浮在液面上？它受到哪些力的作用？这些力的关系又是怎样的？让我们带着问题一起走进今天的物理课堂： 六、物体的沉浮条件。
【导入三】 (“小巧手”比赛引入新课)
[师]今天我们来比比谁的手最灵巧。比赛规则：想办法让在水中下沉的金属片漂浮在水面上。
学生分小组展示自己的成果，比较谁的船最精巧。
[问]为什么金属片做成船以后能漂浮在水面上呢？让我们通过今天的学习来解开这个谜
底。
学点1 物体的浮沉条件
观察：如图8－6－1所示。
图8－6－1
思考：
问题1：浸没在液体中的物体，受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小关系。
当F浮__＞__G时，物体上浮，最后漂浮在液面上。
当F浮__＝__G时，物体悬浮或漂浮。
当F浮__＜__G时，物体下沉，最后沉底。
问题2：浸没在液体中的物体，F浮＝ρ液gV排，物体所受的重力：G＝ρ物gV物，物体浸没在液体中时，V排＝V物。
当ρ液__＞__ρ物时，物体上浮，最后漂浮在液面上。
当ρ液__＝__ρ物时，物体悬浮。
当ρ液__＜__ρ物时，物体下沉，最后沉底。
问题3：漂浮与悬浮的区别：实心物体漂浮与悬浮时，都处于二力平衡状态，F浮＝G，但漂浮时，V排__＜__V物，ρ物__＜__ρ液；悬浮时，V排__＝__V物，ρ物__＝__ρ液。
学点2 增大浮力的方法
观察：如图8－6－2所示。
图8－6－2
思考：
问题：两次牙膏盒所受的重力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，两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲__＜__F乙。为了增大可利用的浮力，我们可采用__“空心”__的办法。
学点3 轮船
观察：如图8－6－3所示。
图8－6－3
思考：
问题：轮船是用密度大于水的材料——钢铁制成的“空心”物体，通常情况下轮船漂浮于水面，F浮__＝__G总。轮船的大小通常用设计满载时排开水的质量表示，即用“排水量”来表示。根据阿基米德原理和物体漂浮的条件可知m排＝__m船＋m货__。
学点4 潜水艇
观察：如图8－6－4所示。
图8－6－4
思考：
问题：潜水艇可浮在水面，即处于__漂浮__状态，也可下潜到水下，即处于__悬浮__状态。这主要是因为潜水艇有一个水舱，可以向水舱中充水，也可从水舱中排水。处于水下的潜水艇(浸没在水中)，在不能改变所受浮力的情况下，靠通过__改变自身的重力__来实现上浮与下沉。
学点5 气球和飞艇
观察：如图8－6－5所示。
图8－6－5
思考：
问题：热气球和飞艇的升降与热气球和飞艇的体积和内部气体的__密度__变化有关。当热气球和飞艇内部气体的密度小到一定程度时，热气球和飞艇便__上升__。
学点6 密度计
观察：如图8－6－6所示。
图8－6－6
思考：
问题：密度计是一种测量液体密度的工具。用密度计测量液体的密度时，密度计始终处于__漂浮__状态，密度计所受到的浮力总是__等于__它所受到的重力。密度计上的示数上面较__小__，下面较__大__。
1．[实验名称] 测量苹果的密度。
[实验步骤] (1)小红向装有苹果的盆中逐渐加水，看到的情形如图8－6－7甲所示，从图甲可以判断苹果的密度 ________(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
图8－6－7
(2)小红拿来一个装水的大量筒，水的体积为V1，在图乙中，她轻轻取出苹果，将量筒中的水倒入盆中，当盆中的水被填满时，量筒中剩余水的体积为V2。
(3)小红用针把苹果完全压入盛满水的盆中，水从盆中溢出后，再取出苹果，并继续将量筒中的水倒入盆中，当盆中的水再次被填满时，量筒中剩余水的体积为V3。
苹果密度的表达式：ρ＝________。
[交流] 如果把图乙中的水换成盐水，苹果静止时，露出液面的体积将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
[答案] (1)小于 (3) [交流] 变大
[解析] (1)浸没在液体中的物体，当物体的密度小于液体的密度时，它在液体中所受到的浮力大于它自身的重力，物体在液体中上浮，最后漂浮在液面上静止。(3)物体的密度等于物体的质量除以物体的体积。又苹果的重力：G＝ρ物gV物＝ρ物g(V2－V3)；根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排＝ρ水g(V1－V2)。从而推导得出苹果的密度：ρ苹果＝。[交流] 在实验中将水换成盐水，苹果所受浮力仍等于它自身的重力，大小不变，但盐水的密度大于水的密度，所以由阿基米德原理可知苹果排开盐水的体积要小于它排开水的体积。