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10.3 物体的浮沉条件及应用
　第1课时　物体的浮沉条件
【素养目标】
【知识要求】
1.从力的角度了解物体的浮沉条件。
2.从密度的角度了解物体的浮沉条件。
【教学重难点】
漂浮与悬浮的区别。
教学准备
鸡蛋、烧杯、适量的水、食盐等
教学过程
导入新课
教师让一名同学回答阿基米德原理的内容……
教师提问：浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体要上浮，有的却要下沉。这是为什么？
学生回答：……
新课讲解
一、从力的角度了解物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体，受到两个力：竖直向下的重力和竖直向上的浮力。
教师引导思考：根据物体所受浮力与重力的大小不同，物体的浮沉存在三种情况。你能画出下列图中物体所处三种状况下的受力示意图吗？
学生在草稿纸上画出物体下沉、悬浮、上浮时受力的示意图。
教师提问：当物体所受的浮力大于重力时，物体将怎样？
学生分析讨论，并回答：物体将受到非平衡力作用，向上做加速运动。
教师提问：当物体所受的浮力小于重力时，物体又将怎样？
学生分析讨论，并回答：物体仍将受到非平衡力作用，向下做加速运动。
教师归纳总结：当物体所受的浮力大于重力时，物体将上浮；当物体所受的浮力小于重力时，物体将下沉。
1.上浮和下沉：
（1）上浮：F浮＞G，处于动态，受非平衡力作用。
（2）下沉：F浮＜G，处于动态，受非平衡力作用。
教师提问：如果物体所受的浮力等于重力，那么物体又将会怎样呢？
学生分析讨论，并回答：物体将处于二力平衡状态，在液体中保持静止。
教师归纳总结：当物体所受的浮力等于重力时，物体将悬浮。
2.悬浮：F浮＝G，处于静态，受平衡力作用。悬浮的物体既不沉底，也不露出液面，即V排＝V物，可停留在液体的任何深度。
教师提问：物体上浮的最终状态是什么？下沉的最终状态呢？
3.漂浮和沉底：
（1）漂浮：F浮＝G，处于静态，受平衡力作用，是“上浮”过程的最终状态。漂浮的物体有一部分体积浸在液体中，另一部分露出液面，即V排＜V物。
（2）沉底：F浮＋F支持＝G，处于静态，受平衡力作用，是“下沉”过程的最终状态。沉底的物体受三个力的作用，浮力仍小于重力。
例题讲解：
【例1】小美用手把一个重0.4N、体积为2.7×10－5m3的玩具球完全浸没到水中，玩具球受到的浮力是　　　　N，放手后玩具球将　　　　（选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。（g取10N/kg）
【解析】玩具球浸没在水中，则V排＝V＝2.7×10－5m3，由阿基米德原理可知，玩具球受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×2.7×＝0.27N；由于玩具球的重力G＝0.4N，F浮＜G，故放手后玩具球将下沉。
【答案】0.27　下沉
教师提问：体积相同的乒乓球和铁球，都浸没在水中，乒乓球会浮出水面，而铁球会沉在水底，这是为什么？
学生回答：……
教师归纳总结：物体的浮沉情况也可以用物体的密度跟液体密度的大小来描述。
二、从密度的角度了解物体的浮沉条件
小组讨论物体与液体的密度不同时，物体分别处于什么状态。
教师引导学生分析：物体上浮时，F浮＞G，即ρ液gV排＞ρ物gV物，而V排＝V物，故ρ液＞ρ物；物体下沉时，F浮＜G，即ρ液gV排＜ρ物gV物，而V排＝V物，故ρ液＜ρ物；物体悬浮时，F浮＝G，即ρ液gV排＝ρ物gV物，而V排＝V物，故ρ液＝ρ物。
1.当ρ液＞ρ物时，必有F浮＞G物，物体在液体中上浮，最终漂浮。
2.当ρ液＝ρ物时，必有F浮＝G物，物体在液体中悬浮。
3.当ρ液＜ρ物时，必有F浮＜G物，物体在液体中下沉，最终沉底。
实验：将新鲜鸡蛋放入盛水烧杯中，向水中加盐，并搅拌。不断增加盐水的浓度，观察鸡蛋在烧杯中的位置变化。思考出现这种现象的原因（或见PPT相关视频材料）。
学生回答：将鸡蛋放入水中时，由于鸡蛋受到的重力大于浮力，所以鸡蛋下沉；加入食盐后，水的密度变大，鸡蛋受到的浮力也增大，当浮力大于重力时，鸡蛋就会上浮到水面。
例题讲解：
【例2】小明同学将一个苹果放入水中，苹果在水里处于悬浮状态，则此苹果的密度为　　　　kg/m3。小明从水中取出苹果，分成一个大块和一个小片（如右图所示），再将小片放入水中，发现小片沉入水底，据此现象可以推断：若将大块浸没水中，松手后大块将会　　　　（选填“上浮”“下沉”或“悬浮”），大块的密度　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）小片的密度。
　　【解析】苹果处于悬浮状态，属于平衡状态，则苹果的密度等于水的密度，即1.0×103kg/m3。小片沉入水底，说明小片苹果的密度大于水的密度，相应的另一大块的苹果的密度小于水的密度，则松手后大块苹果将会上浮，大块的密度小于小片的密度。
【答案】1×103　上浮　小于
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第3节　物体的浮沉条件及应用
第1课时　物体的浮沉条件
状态 受力关系 密度关系 合力
上浮 F浮＞G ρ液＞ρ物 竖直向上
漂浮 F浮＝G ρ液＞ρ物 为零
悬浮 F浮＝G ρ液＝ρ物 为零
下沉 F浮＜G ρ液＜ρ物 竖直向下
沉底 F浮＋F支持＝G ρ液＜ρ物 为零
教学反思
　　本节课先从物体所处的状态入手分析，物体在只受浮力和重力的作用下，由于力的大小关系的不同，导致了物体的状态不同；教师先让小组同学之间相互讨论，再列出重力、浮力的表达式，从而推导出物体的密度与液体密度之间的关系，使学生理解物体之所以处于不同的状态，是因为密度的不同，物体的浮力与重力的大小关系不同。

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