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第3节　物体的浮沉条件及应用
知识与技能：
1．知道物体在下沉、悬浮和上浮时，浮力与重力的大小关系。
2．了解利用空心的办法增大浮力。
3．了解轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理。
过程与方法：
1．通过做“空心的废牙膏皮能漂浮在水面上”的实验，学习研究物理问题的方法。
2．通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。
情感、态度与价值观：
1．初步认识科学技术对社会发展的影响。
2．初步建立应用科学知识的意识。
重点：物体的浮沉条件。
难点：物体浮沉条件的应用。
第1课时　物体的浮沉条件
多媒体课件、体积相同的铁块和蜡块各一块、水、盐、三个鸡蛋、三个杯子。
一、情景导入
亚洲西部，巴勒斯坦和约旦交界处，有一个“死海”。远远望去，死海的波涛此起彼伏，无边无际，但是，谁能想到，如此浩荡的海水中竟没有鱼虾、水草，甚至连海边也寸草不生。这大概就是“死海”得名的原因吧！
然而，令人惊叹的是，人们在这无鱼、无草的海水里，竟能自由游弋；即使是不会游泳的人，也总是浮在水面上，不用担心会被淹死。真是“死海不死”。
那么，死海海水的浮力为什么这样大呢？带着问题我们开始今天的课时内容：物体的浮沉条件。
二、合作探究
　物体的浮沉条件
1．漂浮、上浮和下沉
同学们根据下面做的实验思考：浸没在水中的铁块、蜡块(松手前)各受到什么力？铁块和蜡块受到的浮力相等吗？为什么？
教师拿出课前准备好的体积相同的铁块和蜡块，将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手，观察现象。
同学们根据前面我们学习的运动和力的关系，当物体受到的力为非平衡力时，物体的运动状态就要发生改变。思考交流讨论：液体中物体的浮沉取决于什么？
分析物体的浮沉条件：
(1)蜡块：松手后，浸没在水中的蜡块所受到的F浮＞G蜡，所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面，V排减小，浮力减小，当F浮减小到与重力 G蜡相等时，即F浮＝G蜡，蜡块最终漂浮在水面。即：F浮＞ G物，物体上浮，最终漂浮，漂浮状态时，F浮＝G物。
(2)铁块：松手后，浸没在水中的铁块所受到的F浮＜G铁，铁块下沉，到达容器底部后，铁块受到F浮、G铁和F支，三力平衡，静止在容器底，我们说铁块沉底，即：F浮＜ G物，物体下沉，最终沉底。
浮沉条件：浸在液体中物体的浮沉取决于物体所受F浮与G物的关系：
(1)当F浮＞G物时，物体上浮，最终漂浮，F浮′＝G物 。
(2)当物体处于漂浮状态时，F浮＝ G物。
(3)当F浮＜G物时，物体下沉，最终沉底。
2．悬浮
将配制好的三杯不同浓度的盐水放在讲台上，各放入一个鸡蛋，其中，一个鸡蛋漂浮、一个鸡蛋悬浮、一个鸡蛋下沉。
同学们根据观察到的现象交流讨论：鸡蛋所受的浮力与重力的大小情况；鸡蛋的密度与盐水的密度大小情况各是怎样的？
若一个物体浸没在水中，F浮＝G物，受力平衡，松手后物体的运动状态不变，我们说物体悬浮在液体中，即F浮＝G物。悬浮时，物体排开液体的体积等于物体自身的体积。
(1)漂浮的鸡蛋，浮力等于重力，鸡蛋的密度小于盐水的密度；
(2)悬浮的鸡蛋，浮力等于重力，鸡蛋的密度等于盐水的密度；
(3)下沉的鸡蛋，浮力小于重力，鸡蛋的密度大于盐水的密度。
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮>G F浮ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液＝ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
为什么肥皂泡总先上升后下降
日常生活中，我们常看到一些小朋友吹肥皂泡，一个个小肥皂泡从吸管中飞出，在阳光的照耀下，呈现美丽的色彩。此时，小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中，我们也常希望肥皂泡能飘浮于空中，形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡开始时上升，随后便下降，这是为什么呢？
这个过程和现象，我们只要细心想一下，就会发现，它其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候，肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气，肥皂膜把它与外界隔开，形成里外两个区域，里面的热空气温度大于外部空气的温度，此时，肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度，根据阿基米德原理可知，此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力，因此它会上升。
随着上升过程的开始和时间的推移，肥皂泡内、外气体发生热交换，内部气体温度下降，因热胀冷缩，肥皂泡体积逐步减小，它受到的外界空气的浮力也会逐步变小，而其受到的重力不变，这样，当重力大于浮力时，肥皂泡就会下降。
第3节　 物体的浮沉条件及应用
第1课时　物体的浮沉条件
本节课突出以学生的发展为本，这样有积极的意义。首先，有利于学生形成积极的自我概念和自信心，本节课设计的探究内容使学生“跳一跳”，自己也能摘到“果子”，以此让成功获取知识的过程积极作用于学生的自我概念和自信心上，使学生的自我概念得到积极发展，自信心得到加强。而这一切正是学生创造力和个性发展的关键。其次，有利于培养学生的创新精神和实践能力，有利于学生从善于解决问题到敢于提出问题转变、从单一思维到发散性思维转变，有利于学生形成协作意识。通过小组交流与合作的形式共同学习，在课堂中营造出民主、合作、互助的气氛和轻松愉悦的教学环境，使学生互相尊重、理解、合作和关心，进而学会交往，改善人际关系，形成良好的个性品格。
第2课时　物体浮沉条件的应用
多媒体课件、大试管、钻有两个小孔的橡皮塞、短玻璃管、软胶管、注射器、铁丝、水槽、水、氢气球、普通气球。
一、情景导入
多媒体播放视频《浮沉子的制作》。(视频详见教学课件)
物体浮沉条件在生活中其实有很多应用，视频中的制作浮沉子就是其中的应用之一，那么除了制作浮沉子还有哪些应用呢？今天就让我们一起来学习物体浮沉条件的应用。
二、合作探究
　“空心法”增大浮力
如图甲所示，木头漂浮在水面上，从密度角度来讲，是因为木头的密度小于水的密度。如果将其挖成空心，则其自身重力变小，可载货物重力增加。后来人们发明了船(如图乙所示)，就是利用“空心法”来增大浮力的。如图丙所示为纪念郑和下西洋600周年发行的邮票，1405年郑和下西洋时乘坐的木船，长约147 m，是当时世界上最大的木船。
　　　　
　轮船
橡皮泥的密度大于水的密度，直接将实心橡皮泥放入水中，它会下沉。如果将橡皮泥做成小船状，橡皮泥所受的重力不变，但是排开水的体积增加，故受到的浮力增大，所以就能够承载更多的重物漂浮在水面上，如图所示。轮船就是根据这个道理制造的。
排水量：轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
　潜水艇
如图所示，取一支大试管，用一个钻有两个小孔的橡皮塞塞紧管口，在两个小孔中各插入一根短玻璃管，并在玻璃管上分别接上一根长度适当的软胶管，其中一根胶管和注射器相连，另一根胶管只需当试管水平浮在水面时，管口能没入水面以下即可。为使试管能水平浮在水面，可在试管的底部绕几圈铁丝，作为配重，使它平衡。将试管放入大玻璃水槽内，使它水平浮于水面。用注射器从试管中抽气，试管内的水就增多，试管下沉；往试管内压气，试管内的水就减少，试管上浮。
当注射器从试管中抽气时，试管内的水增多，此时试管的总重力增加，当其受到的重力大于浮力时，便会下沉；当其受到的重力等于浮力时，便会悬浮在水中；当注射器向试管中压气时，试管内的水减少，此时试管的总重力减小，当其受到的重力小于浮力时，便会上浮。因此试管能够上浮或下沉是依靠改变自身的重力来实现的。潜水艇就是根据这个道理制造的。
　气球和飞艇
释放一个氢气球，氢气球上浮至天花板。现场吹一个气球，扎紧口并松手，气球降至地面。
两个气球都受浮力吗？为什么一个上浮，另一个下降呢？如何才能让气球浮在空中？
如图甲、乙所示，节日放飞的气球、携带气象仪的高空探测气球等，里面充的是密度小于空气的气体，例如氢气或氦气等；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇：在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、装货的吊篮，如图丙所示。
　　　　
气球和飞艇的升降原理：利用里面充的气体的密度小于空气的密度，产生的浮力大于自身的重力来升空；利用减小浮力来下降。
第3节　物体的浮沉条件及应用
第2课时　物体浮沉条件的应用
本节课的教学是围绕着“密度大的物体是如何实现漂浮或悬浮”这个问题进行的。上节课由阿基米德原理公式的变形得到物体浮沉与密度的关系之后，这节课提出如何利用物体浮沉条件制作其他物品，学生自然会想到减小密度的方法。通过对密度公式的分析得出轮船和潜艇的浮沉原理。这样的安排，使探究点之间过渡自然，层层递进，利于学生接受。据此得到“空心”这一实现密度大的物体漂浮或悬浮的重要方法，最后我们还共同探讨了气球和飞艇的升降原理，更好地培养了学生学习知识的能力和提高了动手能力。

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