资源简介

课程基本信息
课题 物体的浮沉条件及应用
教学目标
物理观念：能描述物体的浮沉条件，并运用其说明生产生活中的有关现象，发展运动与相互作用的观念。 科学思维：在得出物体浮沉条件的过程中，根据同一直线上二力合成的规则和力与运动的关系进行演绎推理，发展推理论证的能力。 科学探究：设计实验改变物体的浮沉状态，发展科学探究的素养及使用科学证据的意识。 科学态度与责任：运用物体的浮沉条件解释和解决生产生活中的一些现象和实际问题，了解我国古代和现代利用浮沉条件的科技成就，感受物理学对人类生活和社会发展的影响，激发学习科学的兴趣和探究的热情，培养民族自豪感与使命感。 教学重点：物体在液体中下沉、悬浮和上浮时的条件 教学难点：利用二力平衡以及浮力知识解释轮船、潜水艇的工作原理
实验教具准备：
学生实验器材准备：
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
3 min 引入 【播放视频】明明是同一个橘子，为什么有时会浮起，有时会沉底呢？ 我们一起学习物体的浮沉条件来揭开其中的奥秘吧。
15 min 一、物体的浮沉条件 浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体上浮，有的物体下沉，有的物体还会悬浮在液体中。 将这些物体完全浸没在水中。松手后哪些物体会上浮？哪些会下沉呢？这是为什么 ①将玻璃瓶完全浸没在水中。松手后，玻璃瓶会上浮。 我们对玻璃瓶进行受力分析，浸没在水中的玻璃瓶松开手时受到哪些力？它的作用点和方向是怎样的呢？请你画出它的受力分析图。玻璃瓶受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力，当浮力大于重力时，合力向上，玻璃瓶会上浮。 ②将鸡蛋完全浸没在水中。松手后，鸡蛋会悬浮。 鸡蛋完全浸没在水中，运动状态不发生改变，仍然静止在水中，这个状态叫悬浮。我们对鸡蛋进行受力分析，浮力等于重力。没错，合力为零。 ③将橡皮泥完全浸没在水中。松手后，橡皮泥会下沉。 我们对橡皮泥进行受力分析，浮力小于重力，物体会下沉。 我们来总结一下： 浸没在液体中的物体由静止释放，其浮沉存在三种情况： ①上浮 F浮>G ②悬浮 F浮=G ③下沉 F浮G ②悬浮 F浮=G ③下沉 F浮15 min 二、浮力的应用 同学们思考一下，如何利用物体的浮沉条件，改变以下物体的浮沉情况？ 通过增加重力或减小浮力。 活动一：如何使空玻璃瓶下沉 改变 F浮或 G：那你有什么办法吗？往瓶中加水，实际就是增加了物体的重力。 举例：潜水艇（应用一）就是利用这一原理，来实现浮沉的。 《播放视频》 潜水艇通过改变自身重力实现上浮和下潜。 《播放视频》 浮沉子通过改变自身重力实现上浮和下潜。 活动二：如何使鸡蛋上浮 改变 F浮或 G：那你有什么办法吗？增大物体的浮力，可以通过什么方式呢？加大液体的密度——往水里加盐。 举例：人在水中会下沉，但是在死海中却能漂浮于水面。因为死海水的密度大，增大了人的浮力。 活动三：如何使橡皮泥漂浮 改变 F浮或 G：那你有什么办法吗？增大物体的浮力，可以通过什么方式呢？增大排开液体的体积——把橡皮泥捏成空心。 将橡皮泥捏成空心状，虽然它的体积增加了，但有一部分漏在水面之外。V排真的增加了吗？ 《播放视频》 对比发现，橡皮泥捏成空心后，液面更高了，说明V排确实增大了。 举例：轮船（应用二）就是利用这一原理实现漂浮。 人类从远古时代就开始利用浮力了，最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流。后来人们发明了船，它能承载更多的人和物。1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。 轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，怎样用沉重而坚硬的钢铁制成可以承载那么多货物的船呢？ 橡皮泥的密度比水大，它在水中会下沉。 把橡皮泥捏成瓢状放在水面，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。 （1）轮船工作原理：由于船体做成空心的，它排开水的体积增大，受到的浮力增大，所以能漂浮在水面上。 （2）轮船排水量：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：m排=m船+m货。 水天一色。在一望无际的海洋上，威武、壮观的中国第一艘航空母舰“辽宁舰”破浪前行…… 辽宁舰于2012年正式交付海军使用，它满载排水量67500 t，舰长304 m，舰宽70.5 m，面积相当于两个足球场的大小。 这里，老师讲解一下轮船的吃水线。吃水线是船体与水面相交的线，表示船舶的吃水深度。每艘轮船都标有满载时的吃水线，轮船工作时严格要求水面不得高于这条线，否则容易出现事故。除了载重多少会影响吃水深度。同一艘轮船在不同水域的吃水深度也不相同。 【例题】长江，作为亚洲第一长河，全长约6300公里，它发源于青藏高原的冰川融水，途径11个省级行政区，最终在上海市的崇明岛附近汇入东海。 思考：一艘轮船从长江驶向东海， 轮船的吃水深度如何变化？ ∵ 轮船漂浮 ∴ F浮 ＝ G船 又∵ F浮 ＝ρ液 gV排 且 ρ液 变大， ∴ V排变小,吃水深度变小 【巩固练习】 密度计（应用三）是测量液体密度的常用工具。 它是一个下端有配重的中空玻璃管，玻璃管上标有刻度，将密度计放入液体中时，它能竖直的漂浮在液面上，液面所对应的刻度值就显示了液体的密度。 【例题】我们将同一支密度计分别放入两种液体中，情况如图所示，请你仔细观察现象，探判断哪种液体的密度较大。 密度计状态：漂浮 受力情况：F浮 ＝G 。 同一支密度计的重力不变，所以有 ρ甲 g V排甲= ρ乙 g V排乙 由图知，V排甲 ＞V排乙 ∴ρ甲 ＜ ρ乙 刻度上小下大 《播放视频》 【巩固练习】 气球和飞艇(应用四） 如果气球里充的是密度小于空气的气体，那么气球可以飘在空中。 例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氦气；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，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。20 世纪20至30年代，飞艇曾盛极一时，用来进行军事侦察、轰炸敌方目标或作为空中交通工具。后来连续发生了几次气囊中氢气爆炸的事故，飞艇的飞行速度又不及飞机，便逐渐被飞机取代。近年来由于能源危机，且可以用不会爆炸的氦气代替氢气，人们对造价低廉、消耗燃料少、装载量大的飞艇又重新重视起来。 我们一起来总结一下计算浮力的四种方法：
10 min 巩固练习
《曹冲称象》、《舟浮牛出》
1 min 课堂小结
1 min 作业布置

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