人教版八年级物理下册教案10.3物体的浮沉条件及应用

《 物体的浮沉条件及应用 》教学设计
【课题】物体的浮沉条件（1课时）
【教学内容分析】
1.课程标准对本节的要求：知道物体的浮沉条件。运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。
2.教材的地位和作用：
本节内容是在上一节学习浮力概念和阿基米德原理的基础上进一步学习物体的浮沉条件，并与上一节内容构成完整的浮力知识体系。本节知识是前面所学力学知识的综合应用，与力、重力、二力合成和密度等知识联系密切。本节内容包括两个知识点：一是物体的浮沉条件，二是轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理。前者重在培养学生的分析能力，而后者重在使学生认识到浮沉条件在社会生活中的应用及其重要意义。
教材的编写思路：
教材首先基于学生已有知识和经验，以一个引导性问题直接引入主题， 然后通过受力分析，得出物体的浮沉条件。在此基础上，教材在“你知道吗”栏目中给出了通过比较物体密度和液体密度来判断物体浮沉的方法。最后，教材为了让学生明确研究物体浮沉条件的意义和价值，专门安排了浮沉条件的五个应用实例，即轮船、潜水艇、热气球、密度计与飞艇。
教材的特点：
第一，注意纠正学生有关浮沉条件的错误观念；第二，注重物体的浮沉条件的形成过程，重视学生科学探究能力的培养；第三，注意了学生物理学习的差异性，加强了内容的选择性；第四，突出浮沉条件在生产和生活中的应用。
5.教材处理：
（1）鉴于本节内容的综合性、资源的丰富性和应用的广泛性，同时考虑学生的可接受性，本节内容宜分两部分来处理：一是从受力分析的角度，得出物体的浮沉条件；二是探究物体密度、液体密度和物体浮沉的关系。
（2）适当调整教材的编排顺序，把密度计的原理提前到潜水艇的浮沉原理之后来讲，使得整节课更有整体性和逻辑性。
（3）充分地挖掘教材以外的资源：有机地融入了演示实验和多媒体辅助教学，使得问题更加直观，帮助学生对知识的理解和应用。如在解释潜水艇的浮沉原理时，教材是以文字和图片来阐明的，显得抽象。本教学适当运用自主探究，把问题具体化，直观化。
【教学对象分析】
学生的兴趣：
八年级的学生具有好奇、好动、好强的心理特点。教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥演示实验与学生实验的作用，调动学生学习的积极性和主动性。
学生的知识基础：
学生已经学过受力分析、二力平衡、阿基米德原理、密度等相关的知识。教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。
学生的认识特点：
一方面，学生在生活经验中已具备一些有关浮沉现象的感性认识；另一方面，他们对物体的浮沉现象还存在着一些错误的观念（其中最典型的是：有的学生会认为“重的物体容易沉，轻的物体容易浮”），并不了解浮沉的实质，也不能理性地分析和解释各种实际的浮沉问题。因此，在教学过程中要以学生的前概念为切入点，通过逐步引导，让学生对物体的浮沉条件有本质、正确的认识。在解释潜水艇的浮沉原理时，由于学生不知道它的结构特点，所以感觉困难。因此，在教学过程中，应该充分利用多媒体辅助教学的优势，运用动画、图片等，向学生介绍其结构特点，从而化抽象为具体，启发学生思维。
【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道物体的浮沉条件，会根据物体的浮沉条件判断物体的浮沉；
（2）了解轮船、潜水艇、气球飞艇、密度计的工作原理；
（3）应用浮沉条件解决一些简单的问题。
2.过程与方法
（1）通过实验和理论分析，探究物体的浮沉条件；
（2）通过师生互动与多媒体辅助教学，引导学生思考潜水艇、浮筒的浮沉原理。
3.情感态度与价值观
（1）通过对轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理的学习，体验科学、技术、社会的联系；
（2）通过观察实验，激发学生学习物理的兴趣；
（3）通过新闻时事和生活中的科学技术，培养学生的民族自豪感，热爱物理的情感；
【教学重点】
通过力与运动的关系总结物体的浮沉条件。知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。
【教学难点】
运用物体的浮沉条件，解释潜水艇的浮沉原理。
【教学策略设计】
本节课在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程；
在教学方法和手段上，综合应用实验演示、讲授、谈话和讨论等多种方法，并辅以多媒体等手段，把教学过程设计成以学生对浮沉现象认识的前概念为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程；
在学法指导上，让学生尝试自己观察思考、描述实验现象，分析概括，得出结论；使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，受到科学思维方法训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观教育。
【教学用具】
多媒体课件、试管、烧杯、水、小铝块、蜡块、土豆、木块、鸡蛋、盐、小药瓶、橡皮泥、锡箔纸、玻璃球。
教学环 节
教师活动
学生活动
设计
意图
导
入
新
课
【复习提问】
1．浸在液体里的物体受到方向 的 力和
的 力。
2.浮力的大小与 和 有关。
3．浸没在液体中的物体，松手后可能 ，也可
能 ，还可能 。
050800【演示实验】讲三支小药瓶浸没在水中松手，学生观察状态。
为什么药瓶可以有三种状态，物体的浮沉究竟由什么因素决定呢？
为了研究这个问题我们就来学习今天的内容：物体的浮沉条件极其应用。
观察
思考
温故知新，自然引入新课。
新
课
教
学
（一）
根据力和运动的关系判断物体的浮沉
根据物体密度和液体密度的关系来判断物体的浮沉
浮
浮
力
的
应
用
【理论分析】
在八下物理第八章我们学习了力与运动的关系，我们刚刚提到了浸在水中的物体要受到浮力和重力，下面我就请几位同学上黑板对这三个小瓶在水中的不同状态进行一下受力分析，并结合利于运动的关系比较一下浮力的和重力的大小关系。
师：好，上述我们学习了利用浮力与重力的大小比较来判断物体的浮沉情况。下面同学们利用桌面上的器材来试试看，哪些物体会浮在水上，哪些会沉下去？

泡沫块、玻璃球、大头针、硬币、石蜡、胡萝卜、鸡蛋、铝片、橡皮泥、木块
问：哪些东西要浮在水中？
问：这些上浮的物体有什么共同的特点呢？
问：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呢？为什么？
利用阿基米德原理进行推导代换，利用PPT讲解。
综上就是物体的浮沉条件的全部内容。
下面就浮沉条件做几点讨论：
那两种状态是不平衡状态，哪两种是平衡状态，两种平衡状态有什么相同点和不同点。
（1）上浮和下沉是不平衡态；
悬浮和漂浮是平衡（静止）态
（2）悬浮：V排=V；
漂浮：V排＜V
（3）空心物体运用浮沉条件时可以用物体的平均密度ρ物与液体密度ρ液比较
【反馈练习】
好，学习了物体的浮沉条件以后，我们来解决这样一个问题。
同一个鸡蛋在两种水中，一个下沉，一个漂浮，那个杯子液体密度大？
这是老师提前调好的“鸡尾酒”，从上到下依次是植物油、红糖水、蜂蜜水。请问哪种液体的密度最大？我将木块、蜡块、鸡蛋、橡皮浸没在水中，同学们猜想一下，它会停留在哪一层呢？
通过实验观察，能够得到什么信息呢？
【浮力的应用】
（好，其实呢，）物体的浮沉条件除了可以直观比较物体的密度之外呢，它在生活中的方方面面都有体现。那么接下来我们就来研究浮力在生活中的应用。
现在有这样一个问题需要大家去解决，刚才我们手中的像橡皮泥、土豆块、小铁钉、石块、铝片它们之所以下沉式因为密度大于水，那么我们怎样使密度大于水的物体能够漂浮在水面上？
请同学们利用手头的材料，发挥聪明才智，寻找使其漂在水面上的秘诀。
下面有请做的比较成功的组的成员来交流一下研究成果。上去给大家演示一下。
结论：要用密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体，可以把它做成 空心 的，以使它排开更多的水，从而 增大 可以利用的浮力。
那么其实我们刚才的研究就是轮船的原理。
轮船
现代轮船都是由钢铁制作而成的，实心钢块由于密度大于水，要沉入水底。将钢铁做成空心的就可以使其漂浮在水中。
（放轮船照片，介绍辽宁舰，激发学生爱国情怀）
航空母舰，是巨型轮船。如图是辽宁舰，中国第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，舰宽304米，长705米。 那么，你们知道，这样一艘大船能够搭载多少飞机呢？
能够搭载20多架飞机呢！当辽宁号搭载的飞机数量增加时会发生什么变化呢？
【做一做】
同学们，我们可以利用刚刚捏成的橡皮泥小船来探究这个问题。
（学生：向橡皮泥当中加硬币，橡皮泥要下沉一点，加的多了，橡皮泥沉入水底）
通过实验发现，轮船的运载能力使有限的，实际生产生活中是用排水量来衡量船的运载能力的。
排水量：轮船满载货物时排开水的质量。数值上等于货物和轮船的总质量。
因此如果装的人和货物太多的话，就会有沉船危险。
为了安全航行，远洋轮船船体上都有几条水平横线分别表示该船在不同海域和不同季节所允许的满载时的“吃水深度”。吃水深度越大，说明排开水的体积越大。
辽宁舰的吃水深度可达到10.5米，满载排水量675000吨
【思考】
当一架歼击机从辽宁舰上起飞以后，辽宁舰的浮力发生了什么变化呢？排水量呢？
答：当歼击机起飞后，辽宁舰的重力减小，但仍然漂浮，所以浮力等于重力，浮力也要减小。排水量是满载时排开水的质量，是一个定值，所以不变。
【思考】
辽宁号从大海驶入长江中是浮起一些还是沉下一些？
（提示：同一艘轮船从河流驶入海里的过程中，轮船的重力、轮船受到的浮力、轮船的排水量、轮船排开液体的体积、轮船的吃水线这几个量中哪些没有变化？哪些有变化？怎样变化？）
同一艘轮船从河流驶入海里的过程中，轮船的重力 、轮船受到的浮力 、轮船的排水量 、轮船排开液体的体积 、轮船的吃水线 。
因此：辽宁号从大海驶入长江中是沉下一些。
2、密度计
【引导改装】
同学们，我们再来用小药瓶模拟一下它在水中和盐水中的变化。记录它在在水中的位置为S处，再把它放入盐水中，我们记录它在盐水中的位置为W；S处可以标记为纯水的密度，W处可以标记为盐水的密度，易拉罐可以改装成测量什么量的装置？这样把它改装成了密度计。
密度计：一种可以直接测量液体密度的仪器。
工作原理：漂浮在液面上，浮力 等于重力的原理制成。
V排越大，液体密度越小。
刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀
潜水艇
轮船的发明开启了人类探索世界的新里程，而在人类对大海深处也充满了好奇，在这种好奇心的驱使下，同学们知道人类还制造出了什么吗？
插入浮沉子魔术。
那么潜水艇的浮沉原理是什么样的呢？请同学们利用小药瓶模拟潜水艇，利用桌上的器材探究一下潜水艇的浮沉原理。
【探究实验：潜水艇浮沉原理】
学生分组动手操作。
9017086995
工作原理：通过 浮力 不变，改变 自身重力来实现上浮下潜。
改变自重：向水舱内 充水或 放水。
【思考】
大多数鱼类在水中游动时，能向上游动，也能向下沉，甚至能在水中不动。鱼类为什么能随意地上浮和下沉呢？
鱼用一个气囊来控制上浮下沉，这个气囊就是鱼鳔，它隐藏在鱼身体的中央部位，当鱼要下沉时，便使肌肉收缩，压迫鱼鳔，使鱼鳔体积变小，浮力变小，浮力小于重力，鱼便下潜．
当鱼想浮出水面时，便使肌肉松驰，则鱼鳔体积变大，鱼的浮力变大，浮力大于重力，鱼就上浮．
死掉或眩晕了的鱼，因肌肉无法控制鱼鳔，任其膨胀扩大，故会浮在水面．
4、热气球和飞艇
上述轮船和潜艇都是在水中实现浮沉，在空气中能不能实现浮沉呢？
热气球：
【设置情境】出示一薄塑料袋，展开释放，塑料袋下落；用嘴吹起塑料袋释放，塑料袋下落。
为什么不能升空?要想使它升空怎么办？
【模拟实验】利用塑料袋和酒精灯模拟热气球
下面我请两位同学上来做一下这个实验，其他同学注意观察。
【提问】
通过这个实验，谁能说一说热气球升空的原理呢？
【提问】要使升空的热气球落回地面，应该采取什么措施
飞艇：
另外，如果想定向航行，也可以选择带螺旋桨的飞艇，它里面装的就是密度比空气小的氦气，也是利用浮力飞行。
【归纳总结】气球和飞艇工作原理：
ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。
学生：硬币要下沉
；泡沫要上浮
学生：泡沫、石蜡。
学生：密度比水小
学生：
漂浮：V排
悬浮：V排=V物
小组讨论，分析原因。
同学们各种猜想。
学生展示成果：
土豆做成空心
锡箔纸做成船状
橡皮泥捏成小船
学生回答预测：
不能。当承载重量增加时，小船会下沉一些。
学生答：潜水艇
学生：向小药瓶中注水，小药瓶下沉。将水抽出，小药瓶上浮。通过改变自身重力。

学生：能。热气球。
学生：喷嘴点火加 热,袋内空气受热膨胀,浮力增大,浮力大于重力,气球上升。
学生：喷嘴火焰熄灭， 袋内空气变冷,浮力减小, 浮力小于重力,气球下降。

让学生动手实际操作，比死记硬背效果要好。通过直观的实验现象理解问题。
给学生展示自我的机会，让他们充分参与到课堂上当中来。
由轮船吃水线引导到密度计，原理i相同，理解起来更容易。
通过潜水艇的实验探究，让学生在情绪上达到高潮。
总结
同学们，上完这节课，你都有哪些收获呢？
学生自主归纳总结
课
后
作
业
完成教材60页动手动脑学物理。
板
书
设
计
物体的浮沉条件及应用
物体的浮沉条件：

F浮>G物 F浮=G物 F浮=G物 F浮 ρ液>ρ物 ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液<ρ物
V排浮力应用
轮船：做成空心，增大V排
密度计：漂浮，浮力相等
潜水艇：改变自身重力
气球、飞艇：ρ气＜ρ空气，F浮＞G物
教
学
反
思
活动和实验的目的是帮助学生更好的理解知识，所以活动和实验要注意其有效性和可参与性，还要注意留给学生足够的思考、讨论和交流的时间，本堂课这部分有所不足。