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初二下学期物理第十章第3讲物体的浮沉条件教案（人教版）
一、教学目标
（1）能分析出物体在上浮、下沉过程中的受力情况、运动状态。
（2）能够通过实验现象，分析判断得出生活中的物体的浮沉。
（3）通过条件浮沉轮船、潜水艇、气球、飞艇、密度计的原理
（4）通过实验探究过程和动手实验过程，增强了自身对科学、物理的热爱。
二、教学重点和难点
教学重点：(1)通过受力分析，比较物体受力大小，研究力之间的关系，探究物体的浮沉条件。
（2）利用阿基米德原理推到物体的沉浮和密度的关系
教学难点：利用浮沉条件分析轮船、潜水艇、气球、飞艇、密度计的沉浮原理
三、易错知识点
四、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 备注
带入 土豪高飞在听说了死海不死的传说后，对死海产生浓厚的兴趣，决定一探究竟，到了死海换上泳衣，看着周围很多人都躺在水里看着报纸、晒着太阳，就迫不及待跃入死海中。事与愿违，土豪并没有像其他人那样舒服的躺在水面上，土豪平时热爱健身，身上的肌肉线条非常完美，体脂率极低土豪。呛了一口水，就瞬间就向下沉，死海的水咸的发苦，让土豪忘记了怎样游泳。保镖们见势不妙，纷纷冲进水中营救，因为他们身上的脂肪太厚，但是都漂在水面上，无法碰到土豪。千钧一发之际土豪将窒息时，按住右手腕上的按钮，腰上冒出一个小气球，不断变大，上升，带着土豪离开水面。大家欣喜之时，发现土豪高飞已经上天了，这下高飞真的高飞了。 听故事思考问题？
提问 1、为什么一般人都能漂浮在死海上，而高飞却沉下去了？2、为什么木块能够漂浮在水面上，铁块却会沉入水底？
一、浮沉条件 接下来我们研究一下，要满足什么条件，物体会漂浮在液体上，满足什么条件，物体会悬浮在液体中，满足什么条件，物体会沉底【实验1演示】蜡块浸没在水中，松手，蜡块浮到水面。【根据实验1现象提问】(1)松手前的蜡块是什么状态？(2)松手后蜡块怎么运动？蜡块的什么改变了？(3)根据已学过知识，什么能改变物体的运动状态？(4)松手后，蜡块受到哪几个力的作用？(5)受到向上的浮力和向下的重力，但是蜡块向上运动了，合力向哪个方向？(6)上浮的蜡块，重力和浮力的关系是怎样的？(7)最后，蜡块在水中是什么状态？(8)此时蜡块所受浮力与刚浸没时浮力是否相等？(9)这种状态称为漂浮。（10）根据阿基米德原理推导ρ物与ρ液的关系F浮=ρ液gV排，G=m物g=ρ物gV物，因为V物＞V排，所以ρ物＜ρ液，所以，若ρ物＜ρ液，将物体放入液体中，将漂浮。总结：当F浮＞G物 ρ物<ρ液上浮，直至漂浮【实验2演示】铁块浸没在水中，松手，沉到容器底。（尽可能的找个和实验1相同体积的铁块） 观察蜡块运动情况。(1)静止(2)上浮；运动状态(3)力(4)重力，浮力(5)向上(6)浮力大于重力(7)露出水面，浮在水面上（8）不等，F浮′＜F浮(9)这种状态叫漂浮根据ρ物<ρ液观察铁块变化情况 画图板书
【根据实验2现象提问】(1)松手前浸没的铁块是什么状态？(2)松手后铁块块怎样运动，这时铁块的什么改变了？(3)根据已学过知识，什么能改变物体的运动状态？(4)松手后铁块受到哪几个力的作用？(5)受到向上的浮力和向下的重力，但是铁块向下运动了，合力是哪个方向？(6)下沉的铁块，重力和浮力的关系是怎样的？(7)最终蜡块在水中什么状态？（8）根据阿基米德原理推导ρ物与ρ液的关系当物体到达容器底部，会产生支持力，此时（受力分析），G=F浮+F支，物体沉底，F浮＜G，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，G=m物g=ρ物gV物，因为V物=V排，所以ρ物＞ρ液，所以，若ρ物＞ρ液，将物体放入液体中，将沉底。总结：当F浮＜G物 ρ物>ρ液。下沉，直至沉底当F浮=G物 物体会怎么样？这种状态称为悬浮。那ρ物和ρ液的关系？结论；当F浮=G物，ρ物=ρ液，物体会悬浮在液体中。F浮=G，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，G=m物g=ρ物gV物，因为V物=V排，所以ρ物=ρ液，所以，若ρ物=ρ液，将物体放入液体中，将悬浮。总结前面浮力的计算方法。多了一种利用物体的浮沉求浮力；悬浮漂浮时F浮=G表格总结：浸没过程平衡状态平衡状态F浮＞G物上浮漂浮F浮=G物 ρ物<ρ液F浮ρ液F浮=G物 悬浮悬浮F浮=G物 ρ物=ρ液通过实验分析器材：筷子、食盐、鸡蛋、透明杯子、水步骤：取出玻璃杯，导入3/4的水，将鸡蛋放入水中，鸡蛋很快沉入杯底持续往水里倒入食盐，并用筷子快速搅拌，使食盐充分溶解在水里鸡蛋慢慢从杯底浮了上来请同学们思考这时为什么呢？说明在同种在液体同中，要使物体浮沉情况发生变化？可以通过改变浮力（密度、和排开液体的体积）请大家思考可以通过改重力可以改变物体的浮沉吗？下面让我们来看物体浮沉条件的应用思考？（1）为什么一般人都能漂浮在死海上，而高飞却沉下去了？（2）为什么饺子、汤圆放入锅中沉底，煮熟了都会漂在水面上？课堂练习三个物体放在同种液体中，分别漂浮、悬浮、沉底，比较三种密度大小？有一体积为0.1m3的冰块漂浮在水面上（ρ冰=0.9×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg），则该冰块受到的浮力是多大？（900N)（3）一个合金块质量为20g，体积为10cm3，放入酒精将怎样？放入水中呢？放入水银中呢？你能求出三种情况下物体受到的浮力吗？课堂练习：1-6 【回答问题】(1)静止(2)下沉；运动状态(3)力(4)重力，浮力(5)向下(6)浮力小于重力沉在水底，这种状态叫沉底。ρ物>ρ液（1）停留在物体中（3）ρ物=ρ液可以用两个小实验这是由于盐水密度比鸡蛋的密度大，与鸡蛋相同体积的排开水重力大于鸡蛋所受重力，也就是鸡蛋受到的浮力变大，所以鸡蛋上浮。当物体的重力不变时，物体所受浮力发生变化（改变密度和排开水的体积），物体的浮沉情况发生变化。 以实验现象引发学生思考。当F浮＜G物 ρ物>ρ液。下沉，直至沉底（3）初一孩子可以不做
二、物体浮沉条件的应用 轮船早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，到殷商时已由制独木船发展到用木板组成大的船体，这是我国最早的木船后来来我们的轮船都是钢铁做成的【提出问题】轮船是钢铁做成的的,密度是7.9×103kg/m3，而水的密度是1.0×103kg/m3，为什么轮船能够漂浮在水面上？密度大于水的密度，按照密度来判断轮船应该沉底，轮船为什么能浮在水面上？根据公式，可以减小质量，可以增大体积，对于一定规格设计的轮船，质量不能减小，只能增大体积，所以将轮船做成空心的，来增大V排来改变浮力的大小。原理：利用了物体漂浮在水面的工作原理。是通过空心法使平均密度减小，同时排开更多的水来增大浮力来实现漂浮【提问】轮船总是漂浮在水面上，请问轮船从河里行驶到大海里，轮船收到的浮力是如何变化的？（海水的密度比河水的密度大呀）【提问】可是轮船的是漂浮的呀？浮力是始终等于重力？变化的是排开水的体积，也就是轮船的吃线发生了变化。2、潜水艇【提问】潜水艇是在水中排开水的体积不变，潜水艇在水中上浮下潜，（不考虑水的密度变化）浮力会不会发生变化？怎样才能下沉呢？F浮＜G，改变浮力还是重力，F浮不变，只能改变重力，使其增大。怎样做呢，水舱里面充水加水，吸水（或者加重物）。下沉时，F浮1＜G1，吸水，怎样才能上浮呢？F浮＞G，改变浮力还是重力，F浮不变，只能改变重力，使其减小。怎样做呢，减水，排水（或者扔重物）。上浮时，F浮2＞G2，排水所以轮船依靠改变自身重力实现上浮和下沉，工作原理：潜水艇靠改变自身重力实现上浮和下潜的。热气球和飞艇；原理；利用空气的浮力升空的，气球里充的是密度小于空气的气体如：氦气、氢气、热空气，从而使装置的浮力大于重力，实现升空。大家见过热气球吗？为什么热气球能够升上天空？而普通的气球不行呢？热气球可以随意上升到任何高度吗？内部空气被加热，空气受热膨胀，密度会减小，当热空气温度为100℃时，其密度是空气的1/1.3，所以热气起可以升空，但随着海拔上升，空气密度也会减小，所以热气球升空不会太高。如何控制热气球的上升和下降？控制喷灯的喷油量，改变热气球内空气密度，实现上升下降。（吹泡泡，泡泡刚刚吹出来会向上漂，然后向下落，为什么？）因为刚开始你吹出来的是热气，热气密度小会上升，过一会气泡就冷了所以会下落。如何控制热气球的方向？自然的力量，空气流动，风往哪儿吹，热气球向哪儿动。根据不同时间、不同高度风向的不同，改变热气球的飞行方向。与热气球类似的还有飞艇，内部装有比空气密度小的氢气或氦气，利用浮力上升。飞艇自带发动机，提供部分升力，主要作用是使其水平移动，还有尾翼，改变飞行方向。飞艇如何降落呢？飞艇内部气体有两部分组成，一个是浮升气体气囊，一个副气囊（内部是空气或其他调节空气）。飞艇的上升和下降就是通过风机调节副气囊的气体多少来实现的（见附图）。飞艇有哪些优缺点呢？优点：飞艇是完全可以实现不同高度的悬浮，并且它比直升机悬浮有一个巨大的优势是，飞艇悬浮是可以做到不消耗能量，而直升机是不行的。缺点：速度太小。现代喷气飞机的速度至少是飞艇的 6 倍以上。飞艇相比速度更快的飞机在执行监视任务时更具有优势，它可以在目标地域上空悬停很长一段时间，这可使其上搭载的侦察仪器可以即精确又高效率的探测目标应用：发生自然灾害时，通讯中断就可以迅速发射一个浮空器，通过浮空气球搭载通讯转发器，就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通讯恢复。密度计；用途、直接测液体密度的仪器原理：利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的。（液面对应的刻度即为液体的密度。）构造和读数：根据阿基米德原理，ρ液大时，V排小，即露出水面部分多，因此刻度值上小下大，刻度间隔不均匀，上疏下密。（数值为待测液的ρ相对于ρ水的倍数。）同样密度计分别在两种液体漂浮，判断两个浮力大小，两种液体密度大小。刻度上小下大，密度计露出水面越多，液体密探越大课堂练习：例题7-例题11 思考，倾听。空心法学生说浮力变大浮力是不会发生变化的会 带动孩子自己思考画图
趣味加油站 泰坦尼克号下沉的视频？请思考为什么会下沉？潜艇达到某个海域，突然“掉深”，快速向下沉降，为什么会这样？这时，潜艇员该怎样做？（吸水？排水？）3）猜测人的密度？胖人学游泳容易还是瘦人？人被淹死后都会怎样（漂悬沉）？（不会游泳的人，掉在水中，反而不会被淹死，越是挣扎越容易丧命？）（4）视频：《物理大师》（5）实验：自制潜水艇（矿泉水瓶、口服液药瓶）
课堂小结 1、无论浮力、重力如何改变，物体的上浮、下沉取决于浮力、重力的关系，只要满足(1)F浮＞G物 物体上浮，直至漂浮，F浮′＝G物(2)F浮＜G物 物体下沉，直至沉底，F浮＋F支＝G物F浮＝G物 悬浮。2、浮力的应用实例：轮船、潜水艇、飞艇、热气球、密度计。 归纳。 巩固所学知识。
课后作业 自制作潜水艇习题1-习题6 巩固知识。
五、板书
1、物体的浮沉条件
浸没 过程 平衡状态 平衡状态
F浮＞G物 上浮 漂浮 F浮=G物 ρ物<ρ液
F浮ρ液
F浮=G物 悬浮 悬浮 F浮=G物 ρ物=ρ液
2、物体浮沉条件的应用
①轮船：把它做成空心，以增大它的浮力
②潜水艇：通过改变自重来实现浮沉
③气球和飞艇：充入比空气密度小的气体，通过调节充气量或热气球中的热空气冷却，使它们在空气中上浮、下沉和悬浮。
④密度计：当它漂浮在液面时，它的重力等于液体对它的浮力。当液体密度越大时，它排开液体的体积越小；反之，它排开液体的体积越大。

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