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八年级上册第四章第四节《水的浮力》第四课时教案
一、核心概念与跨学科概念
1.核心概念
运动与相互作用：浮力大小可主动改变（G、V排、ρ液），进而控制沉浮状态。
技术与工程：轮船、潜艇、密度计、气球等是浮力原理的工程化体现。
2.跨学科概念
系统与模型（把“物体-流体”视为可调系统）
稳定与变化（吃水线变化、压舱水调节→浮力变化）
二、教学目标
维度 目标内容
科学观念 说出改变浮力的三种方法（G、V排、ρ液）；能解释轮船吃水变化、潜艇沉浮、密度计刻度原理。
科学思维 能用“密度-载重”模型计算轮船从江河到海水的吃水变化；能用控制变量法设计潜艇沉浮实验。
探究实践 完成“微型潜艇沉浮”制作与调节，实现下沉-悬浮-上浮三态，载重误差≤5%。
态度责任 认识超载导致吃水过深、压舱水污染等风险；愿意在社区科普“安全乘艇与环保压舱”。
教学重难点
重点：三种改变浮力方法及典型应用；轮船吃水变化定量计算。
难点：密度计刻度非线性解释；热气球与氢气球浮力差异的微观比较。
四、教学准备
教师：微型潜艇套件：矿泉水瓶、吸管、橡皮膜、细沙、电子天平；密度计演示：不同密度盐水柱、密度计、激光笔；热气球模型：酒精棉+薄膜袋；氢气球（室内安全量）
学生：任务单、计算器、红蓝贴纸
五、教学过程
1 导入 思考：改变物体浮沉的方法有哪些？改变自身的重力大小；改变自身的体积大小或改变液体密度大小从而改变浮力大小。 三种方法板书：①G②V排③ρ液 设计意图：框架建立
2 轮船 人类很早就制造出木船，而现代轮船通常用钢铁制造。钢铁的密度远大于水的密度，用钢铁制造的轮船为什么能够漂浮在水面上呢？
当它浸入一定深度时，受到的浮力等于它所受的重力，它就会就漂浮在水面上。轮船就是根据这个原理制造的。 工作原理：增大排开液体的体积，增大浮力。（空心法）
轮船的大小常用排水量来表示，所谓排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。一艘轮船的排水量为1.8×104t=1.8×107_kg_，表示此船满载时，货物和船身质量之和为1.8×104t.将货物装上船，总质量增加了，船受到的浮力也增大，排开水的体积也增大，船在水中便会下沉些。
3 思考与讨论：一艘轮船从江河驶入大海，受到的浮力如何变化？排开水的体积如何变化？
轮船总是漂浮在水面上，一艘轮船从江河驶向大海，它受到的重力大小______（变大、变小、不变）；它受到的浮力大小______（变大、变小、不变）；它排开水的体积______（变大、变小、不变）；轮船是下沉些还是上浮些？ 上浮
任务：计算同一轮船江水→海水吃水变化（ρ江=1.0，ρ海=1.025） 列式→Δh≈2.5%
船舶载重线：绘于轮船两舷外以确定船舶在不同水域、季节航行所允许达到的满载水线。它标志着船舶载货后可能的各种吃水程度。 吃水线视频
4 密度计 如图为浮子式密度计，利用它可以直接测出液体的密度。测量时，让密度计漂浮在液面上，浮力等于密度计重力。液体的密度不同，密度计排开液体的体积就不同，液面对应密度计的位置也就不同。根据液面对应密度计上的刻度可以直接读出被测液体的密度。激光笔照刻度 读数→发现刻度下密上疏 刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。
非线性解释
5 潜水艇 潜艇既能在水面航行，又能潜入水下某一深度。潜艇在水中是怎样实现上浮和下沉的吗？
探索活动：1.如图，玻璃球顶部和底部各有一个小孔，顶部小孔通过橡皮管与针筒相连。开始时球内装满水，沉入水下。 2.将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动状况。3.将针筒的活塞向外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动状况。
改变自身的重力，实现上浮下潜的。
原理：浸没水中后浮力不变，靠改变自身重力（向水舱充水或排水）来实现沉浮。
过程:当水舱充满水时，F浮G潜水艇时，则潜水艇上浮；当水舱里留有适量的水，F浮=G潜水艇时,潜水艇悬浮；停留在水下某一深度。
微型潜艇任务：用吸管+橡皮膜调V排→实现下沉-悬浮-上浮 记录沙质量→计算F浮
工程实践空间站环绕地球运行时，太空环境使得航天员在太空行走时身体变得难以控制，空间知觉也会紊乱。
为了使航天员能够适应太空的特殊环境，人们设计了在大型水池中对航天员进行太空行走模拟训练的方法。为了保证航天员在水中处于悬浮状态，应使航天员自身及所携带的装备受到的浮力与总重力相等。
6 科学阅读 悬浮的鱼 鱼可以一动不动地悬浮在水中，直到感兴趣的食物出现，才立刻摆动尾巴紧跟而上。鱼的脊柱下有一个壁很薄的囊，叫作鱼鳔。鱼鳔中有从其血液里获取的氧气和氮气。鱼通过调整鱼鳔的体积，改变自己的总体积，从而改变所受的浮力，实现上浮或下沉。
7 热气球 热气球内充有被燃烧器加热后的热空气，由于空气受热膨胀，密度减小，通过调节加热空气可以控制热气球的上升或下降。 演示：①热气球②孔明灯③氢气球、氦气球 气球中所充入的气体密度比空气小，那么气球受到空气的浮力大于自身的重力，气球就会在空中上升，喜庆节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，一般充有氦气。④飞艇 为了能控制飞行物的飞行状态和使之具有推进的动力，人们制造了飞艇。飞艇有巨大的流线型艇体，艇体的气囊内充入氦气，艇体下面安装了可供人员乘坐和装载货物的吊舱，艇体上还安装了稳定控制作用的尾面和推进装置。飞艇造价低廉、消耗燃料少，可被用于交通、运输、娱乐、赈灾、拍摄、气象观察、大气科学实验等。→对比ρ气体与ρ空气 计算：1m 氢气F浮≈12N 气体拓展
8 练习与应用 我国首台载人潜水器“蚊龙号”在太平洋马里亚纳海沟进行7kg级海试，“蛟龙号”采用向空气舱中注人海水以实现下沉，用抛弃压载铁的办法实现上浮。请写出“蚊龙号”下沉、上浮的原理。
六、板书设计
4.4.4改变浮力的方法与应用
三种方法
①G：潜艇压舱水 ②V排：热气球充气 ③ρ液：轮船入海
轮船定量
应用：密度计、潜艇、热气球、氢气球、飞艇
七、作业设计
作业本对应练习
家庭实验：用鸡蛋+盐水实现悬浮并记录密度。
教学反思
学生轮船吃水计算平均误差3%——下次增加“密度计读数”校准。(共22张PPT)
4.4 水的浮力
【第四单元 水与人类】
八年级上册
思考 改变物体浮沉的方法有哪些？
改变自身的重力大小。
改变自身的体积大小或改变液体密度大小从而改变浮力大小。
人类很早就制造出木船，而现代轮船通常用钢铁制造。钢铁的密度远大于水的密度，用钢铁制造的轮船为什么能够漂浮在水面上呢？
一块铁块放在水面 ，它将会沉入水底
当它浸入一定深度时，受到的浮力等于它所受的重力，它就会就漂浮在水面上。轮船就是根据这个原理制造的。
这块铁块铸成碗状，所受重力没有改变，但是把它放在水面，它排开水的体积比块状时大得多，受到水的浮力就较大。
轮船
工作原理：增大排开液体的体积，增大浮力。
（空心法）
轮船的大小常用排水量来表示，所谓排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
一艘轮船的排水量为1.8×104_______=1.8×107_______
表示此船满载时，货物和船身质量之和为1.8×104t.
t
kg
将货物装上船，总质量增加了，船受到的浮力也增大，排开水的体积也增大，船在水中便会下沉些。
一艘轮船从江河驶入大海，受到的浮力如何变化？排开水的体积如何变化？
轮船总是漂浮在水面上， 一艘轮船从江河驶向大海，它受到的重力大小 （变大、变小、不变）；它受到的浮力大小 （变大、变小、不变）；它排开水的体积 （变大、变小、不变）；轮船是下沉些还是上浮些？
河水
海水
不变
不变
变小
船舶载重线：绘于轮船两舷外以确定船舶在不同水域、季节航行所允许达到的满载水线。它标志着船舶载货后可能的各种吃水程度。
一艘轮船自重0.7万吨，它的排水量为1.8万吨，则它最多可运载多少货物？
m货物
=m排液
-m自重
=1.8万吨
-0.7万吨
=1.1万吨
G货物
=F浮
-G自重
思考：
=G排液
-G自重
同除以g得：
密度计
如图为浮子式密度计，利用它可以直接测出液体的密度。
测量时，让密度计漂浮在液面上，浮力等于密度计重力。
液体的密度不同，密度计排开液体的体积就不同，液面对应密度计的位置也就不同。根据液面对应密度计上的刻度可以直接读出被测液体的密度。
水
液体甲
液体乙
1.0
1.2
？
刻度特点：
上小下大，刻度间隔不均匀。
潜水艇
潜艇既能在水面航行，又能潜入水下某一深度。
潜艇在水中是怎样实现上浮和下沉的吗？
1.如图，玻璃球顶部和底部各有一个小孔，顶部小孔通过橡皮管与针筒相连。开始时球内装满水，沉入水下。
2.将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动状况。
3.将针筒的活塞向外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动状况。
改变自身的重力，实现上浮下潜的
原理：浸没水中后浮力不变，靠改变自身重力（向水舱充水或排水）来实现沉浮
原理和沉浮过程
过程:当水舱充满水时，F浮当水舱里留有适量的水，
F浮=G潜水艇时,潜水艇悬浮
排水时， F浮>G潜水艇时，则潜水艇上浮；
停留在水下某一深度
空间站环绕地球运行时，太空环境使得航天员在太空行走时身体变得难以控制，空间知觉也会紊乱。
为了使航天员能够适应太空的特
殊环境，人们设计了在大型水池
中对航天员进行太空行走模拟训
练的方法。为了保证航天员在水
中处于悬浮状态，应使航天员自身及所携带的装备受到的浮力与总重力相等。
悬浮的鱼
鱼可以一动不动地悬浮在水中，直到感兴趣的食物出现，才立刻摆动尾巴紧跟而上。鱼的脊柱下有一个壁很薄的囊，叫作鱼鳔。鱼鳔中有从其血液里获取的氧气和氮气。鱼通过调整鱼鳔的体积，改变自己的总体积，从而改变所受的浮力，实现上浮或下沉。
热气球内充有被燃烧器加热后的热空气，由于空气受热膨胀，密度减小，通过调节加热空气可以控制热气球的上升或下降。
热气球
孔明灯（热气球）
氢气球、氦气球
气球中所充入的气体密度比空气小，那么气球受到空气的浮力大于自身的重力，气球就会在空中上升，喜庆节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，一般充有氦气。
为了能控制飞行物的飞行状态和使之具有推进的动力，人们制造了飞艇。飞艇有巨大的流线型艇体，艇体的气囊内充入氦气，艇体下面安装了可供人员乘坐和装载货物的吊舱，艇体上还安装了稳定控制作用的尾面和推进装置。飞艇造价低廉、消耗燃料少，可被用于交通、运输、娱乐、赈灾、拍摄、气象观察、大气科学实验等。
飞艇
6.我国首台载人潜水器“蚊龙号”在太平洋马里亚纳海沟进行7kg级海试，“蛟龙号”采用向空气舱中注人海水以实现下沉，用抛弃压载铁的办法实现上浮。请写出“蚊龙号”下沉、上浮的原理。
练习与应用
练习与应用
9.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，它的做法是：把几个浮筒灌满水，将它们沉到水底，潜水员用钢索把它们拴在沉船的两侧。然后，打捞船上的机器开动起来，把空气压进浮筒，将筒内的水排出去，沉船就可以浮起来。这样做的原理是什么？
练习与应用
8.医生给病人体检.有时需要测量病人血液的密度。如果用密度计进行血液测量，需要的血液量较多。分析人员采用了一个巧妙的方法：先在几个试管内分别装人密度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然 后分别在每个试管中滴进一滴血液。只要看到哪一个试管中的血滴悬在硫酸 铜溶液中.就能判断出血液的密度。说说这一做法的依据。
知识体系框架
浮
力
2、物体浮
沉的判定
受力比较法
a、
b、
c、
密度比较法
a、
b、
3、浮力计 算方法
a、称 重 法、 F浮=G物-F
b、压 力 差 法、 F浮=F向上-F向下
c、原 理 法、 F浮=G排= ρ液gV排
d、平 衡 法、 F浮= G物 （悬浮或漂浮）
ρ液﹥ρ物 上浮或漂浮
ρ液= ρ物 悬浮
ρ液﹤ρ物 下沉
4、浮力应用：轮船、潜水艇、密度计、热气球等
1、阿基米德原理： F浮=G排= ρ液gV排 （也适用于气体）
F浮﹥G物 上浮
F浮= G物 悬浮或漂浮
F浮﹤G物 下沉
c、

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