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9．3　物体的浮沉
1．物理观念：
(1)知道物体的浮沉条件。
(2)通过对浮沉条件的理解，知道潜艇、气象探测气球和浮筒打捞沉船的工作原理。
2．科学思维：
(1)通过对生活中常见物体的浮沉情况的判断，根据二力平衡的知识、阿基米德原理和重力的计算式，归纳出物体的浮沉条件。
(2)能用浮沉条件的知识解释相关的自然现象，解决生活中的有关问题。
3．科学探究：
(1)通过科学探究，总结交流后利用表格整理浮沉条件的相关知识，形成系统的知识。
(2)通过对潜艇、气象探测气球和浮筒打捞沉船等具体情境的模拟探究、信息处理，得出结论，加深对浮沉条件的认识。
4．科学态度与责任：
(1)培养应用科学知识来解释生活中现象的意识。
(2)通过浮力知识应用实例培养理论联系实际的良好学风，激发学习兴趣；能主动关心我国古代和现代在应用浮力知识方面的成就。
教学重点：1.物体浮沉条件的判断和密度大的物体实现漂浮的方法。2.知道潜艇、气象探测气球的原理。
教学难点：1.综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件。2.能应用浮沉条件解释简单的物理现象。
小木块，乒乓球，小铁块，牙膏皮，鸡蛋，清水，盐，烧杯，烧瓶，细管，充有氦气的气球，没充气的气球，多媒体课件等。
一、情境引入
实验1：将小木块、乒乓球、小铁块浸没在水中，小木块、乒乓球上浮，小铁块下沉。
实验2：将牙膏皮放入水中下沉，将牙膏皮折成小盒子，漂浮在水面上。
同时多媒体课件展示图片：人在死海中悠闲地戏水、飞艇在空中自由地上升下降。
引导：对于刚才的实验，还有上面展示的两幅图片的现象，你们想提出什么问题？
思考问题：为什么有的物体会上浮？为什么有的物体会下沉？物体的浮与沉取决于什么条件？
教学说明：这个时候学生的思维是直接的，他们很容易得到的答案是可能浮力大的上浮，浮力小的下沉。此时老师对学生进行有针对性的引导：“在水中只受浮力作用吗？与重力有没有关系？”引导学生对观察到的现象进行有根据的猜测。
到底是什么原因影响了物体在水中的状态呢，这节课我们通过实验进行探究。
二、新课教学
探究点一　物体的浮沉条件
1．漂浮、悬浮和下沉
演示实验：把一个鸡蛋轻轻地放入浓盐水中，使鸡蛋处于漂浮状态(即停留在液面上，有一部分露出液面)；然后将清水缓缓倒入浓盐水中，并轻轻地搅拌。随着盐水密度的减小，鸡蛋排开的液体的体积也随之增大，鸡蛋由漂浮状态慢慢变成悬浮状态(即鸡蛋全部浸入水中，并可停留在液体里任何深度的地方)；继续倒入清水，鸡蛋下沉。若再加入适量盐粒，鸡蛋重新缓慢地上浮。
提出问题：鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用？鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化？
交流讨论：一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，它的运动状态由这些力共同决定。
(1)F浮＝G时，它受到平衡力的作用，将处于什么状态？
(2)F浮>G时，它受到非平衡力的作用，将处于什么状态？
(3)F浮思考问题：下沉的物体最终处于什么状态？为什么？上浮的物体最终处于什么状态？
2．物体的浮沉条件
学生活动：分析讨论，得出浮沉条件。
教师总结：
当物体受到的浮力F浮大于物重G时，浸在液体中的物体就会上浮。
当物体受到的浮力F浮小于物重G时，浸在液体中的物体就会下沉。
当物体受到的浮力F浮等于物重G时，物体会悬浮在液体中或漂浮在液面。
问题：物体漂浮和悬浮时，都有F浮＝G，那这两种情况岂不是完全相同了吗？
学生活动：比较分析。悬浮的物体完全进入液体中，可以静止在液体内部任一地方，物体的体积等于物体排开液体的体积；而漂浮则是物体静止在液体表面上，物体的体积大于物体排开液体的体积。
总结易混淆的几个词语：
浸没：物体完全进入了液体中，整个物体在液面以下。
浸入：也就是“浸在”，包括完全浸入和部分浸入。
漂浮：物体在液面处，部分体积浸入。
悬浮：物体在液面以下，完全浸入，可以存在于液面下任何位置。
上浮：物体正在向上加速运动，可能完全浸入，也可能部分浸入，最终状态是漂浮。
下沉：物体正在向下加速运动，可能完全浸入，也可能部分浸入，最终状态是沉在液体底部。
问题：铁块放入水中会下沉，放入水银中会怎样？
学生讨论：有学生认为漂浮，也有学生认为下沉。
引导学生从密度进行讨论：水银有毒，我们不方便亲自试一试，但是我们知道水银的密度比铁的密度大，能不能利用它们的密度关系来判断？
学生活动：利用阿基米德原理公式的变形F浮＝ρ液gV排和浮沉条件来分析。
漂浮：F浮＝G?ρ液gV排＝ρ物gV物?ρ液V排＝ρ物V物?ρ液＞ρ物(因为V排＜V物)
下沉：F浮＜G?ρ液gV排＜ρ物gV物?ρ液V排＜ρ物V物?ρ液＜ρ物(因为V排＝V物)
悬浮：F浮＝G?ρ液gV排＝ρ物gV物?ρ液V排＝ρ物V物?ρ液＝ρ物(因为V排＝V物)
上浮：F浮＞G?ρ液gV排＞ρ物gV物?ρ液V排＞ρ物V物?ρ液＞ρ物(因为V排＝V物)
由此可判断，铁块会沉入水底，但却会漂浮在水银面上。
探究点二　浮沉条件在技术上的应用
在了解了物体的浮沉条件之后，我们来分析一下浮沉条件在技术上的应用。
1．潜艇的浮沉原理
问题：潜艇受到的浮力和重力相等，所以可以悬浮在海水中，可是它如何才能浮出水面呢？
引导学生思考，让学生分享自己的想法，等讨论结束后，引导学生进行实验探究。
请同学们利用跟烧瓶连接的细管给烧瓶吹气或吸气。
现象：吸气时，水逐渐进入烧瓶中，烧瓶下沉；吹气时，烧瓶中的水被排出，烧瓶上浮。
质疑：(1)烧瓶浸没在水中所受F浮是否变化？
(2)烧瓶是怎样上浮或下沉的呢？
讲解：潜艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜艇变重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜艇就可悬浮在水中；当压缩空气使水舱中的水排出一部分时，潜艇变轻，就可上浮了。
利用多媒体课件演示潜艇的浮沉。
学生活动：讨论发现悬浮的潜艇排开水的体积没有变化，所受浮力也没有改变，只能通过改变自身重力实现浮沉。
【归纳总结】潜艇的浮沉原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
强调：潜艇浸没在水下不同深度所受浮力相同。
2．气象探测气球的升降原理
创设情境：释放一个氦气球，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。
问题：这两个气球都受浮力吗？为什么一个上浮，另一个下降呢？
学生回答：因为充入的气体不同，密度不同造成浮沉不同。
问题：如何才能让气球浮在空中？
学生回答：利用浮沉条件的密度关系可知，向气球中充入密度比空气小的气体，比如氦气、热的空气等。
介绍热气球和飞艇的发展历程：氢气球——氢气飞艇——氦气飞艇
问题：热气球、飞艇带着人飞上了天，实现了人们升天的梦想，可是它们怎么下来呢？
学生回答：减小浮力，利用F浮＝ρgV排可知，减小排开气体的体积，比如热气球停止加热、飞艇放出一部分气体。
【归纳总结】气象探测气球的升降原理：利用里面充的气体的密度小于空气的密度，空气产生的浮力大于自身的重力来升空；利用减小浮力来下降。
问题：生活中还有哪些现象可以利用浮力的知识来解释？
学生回答：如腌鸡蛋时，开始鸡蛋漂浮，后来下沉；煮饺子，饺子熟了后会浮出水面；吹出的肥皂泡先上升后下降等。
三、板书设计
9．3　物体的浮沉
一、物体的浮沉条件
状态 受力关系 密度关系 合力
漂浮 F浮＝G ρ液＞ρ物 为零
下沉 F浮＜G ρ液＜ρ物 竖直向下
悬浮 F浮＝G ρ液＝ρ物 为零
上浮 F浮＞G ρ液＞ρ物 竖直向上
二、浮沉条件在技术上的应用
1．潜水艇的浮沉原理：通过改变自身重力实现浮沉
2．气象探测气球的升降原理：通过改变自身体积实现升降
本节课突出以学生的发展为本的理念。首先，通过让学生分析鸡蛋在水中的受力情况，进而推理出物体的浮沉条件，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，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，通过改变设问条件，让学生思考水银中铁块的浮沉，有利于学生从善于解决问题到敢于提出问题转变、从善于单一思维到勇于发散性思考转变，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，在课堂中营造民主、合作、互助的教学氛围和愉悦轻松的教学环境，使学生相互尊重、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。

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