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/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
课题 10.3 物体的沉浮条件及应用 主编教师 复核教师
授课时数 1 课型 授新课 授课方法 多媒体 授课时间
学习目标 1. 探究条件：得出物体沉浮的条件（比较F浮与G物，或ρ物与ρ液的关系）。 2. 理解应用：能运用沉浮条件解释轮船、潜水艇、气球、飞艇等物体的工作原理。 3. 形成观念：用“力与运动的关系”和“密度比较”两种视角分析物体沉浮问题的能力。
教学重点 物体沉浮条件的推导与应用。
教学难点 1. 理解“漂浮”、“悬浮”、“沉底”三种状态下物体受力、V排、密度关系的区别。 2. 理解轮船排水量与载重量的关系，潜水艇、气球通过自身重力或体积来实现沉浮的原理。
一、 现象·疑思起 【师生活动】 1. 情境观察： 教师演示：将木块、小铁钉、一枚生鸡蛋分别放入三杯水中。观察：木块漂浮，铁钉下沉，鸡蛋（通过调节盐水浓度）可悬浮。 播放视频：万吨巨轮浮于海面，潜水艇可上浮下潜，热气球缓缓升空。 2. 提出问题： “同样是浸在水中的物体，为什么有的上浮、有的下沉、有的可以停在水中任意位置？” “从力的角度看，决定物体最终是沉是浮的根本原因是什么？”（引导学生回顾二力平衡、非平衡力与运动状态的关系） 自然过渡：观察引发了思考。要解开沉浮之谜，我们必须对浸在液体中的物体进行严谨的受力分析。让我们回到最基本的物理规律——力与运动的关系上来寻找答案。 二、 探因·析理明 【师生活动】 1. 受力分析，推导条件： 引导学生对浸没在液体中的物体进行受力分析：受竖直向下的重力G物，竖直向上的浮力F浮。 讨论：物体可能的运动状态（上浮、下沉、静止）由什么决定？（由F浮与G物的合力决定） 推导沉浮条件（分三种情况）： 当F浮 > G物 时，合力向上，物体上浮。 当F浮 < G物 时，合力向下，物体下沉。 当F浮 = G物 时，合力为零，物体可以悬浮在液体中任意深度。 补充“漂浮”：物体上浮的最终结果是露出液面，当F浮 = G物时，物体静止在液面，称为漂浮。 2. 实验验证： 学生分组实验：利用弹簧测力计、水、浓盐水、同一物体（如鸡蛋或小瓶），通过改变液体密度或物体自重（增减配重），观察并验证物体在不同F浮与G物关系下的沉浮状态。 自然过渡：我们从“力”的角度找到了判断依据。能否从物体和液体本身的性质出发，找到更直观的判断方法呢？回想阿基米德原理，F浮 = ρ液gV排，而G物 = m物g = ρ物V物g。将这两个公式代入到我们刚推导的条件中，会有什么发现？ 三、 建模·密度辨 【师生活动】 1. 推导密度比较法： 假设物体浸没（V排 = V物），则： 上浮条件 F浮 > G物 可化为：ρ液gV物 > ρ物gV物 → ρ液 > ρ物 下沉条件 F浮 < G物 可化为：ρ液gV物 < ρ物gV物 → ρ液 < ρ物 悬浮条件 F浮 = G物 可化为：ρ液gV物 = ρ物gV物 → ρ液 = ρ物 总结：对于实心物体，浸没时可通过比较密度直接判断沉浮：ρ物 < ρ液 上浮；ρ物 > ρ液 下沉；ρ物 = ρ液 悬浮。 2. 解释现象：用密度比较法快速解释导入实验：木块（ρ木 < ρ水）上浮至漂浮；铁钉（ρ铁 > ρ水）下沉；通过加盐使ρ盐水 = ρ蛋时，鸡蛋悬浮。 3. 辨析与强调：明确密度比较法通常适用于实心、均匀的物体浸没时的快速判断。对于空心或不均匀物体，需具体受力分析。 自然过渡：掌握了判断物体沉浮的“法尺”（力学条件和密度关系），人类就能巧妙地利用这些规律，让钢铁巨轮航行，让潜水艇深海潜行，让热气球翱翔天际。让我们一同揭秘这些伟大应用背后的科学原理。 四、 驭理·万象用 【师生活动】 1. 轮船的奥秘： 问题：钢铁的密度远大于水，为什么钢铁造的轮船能漂浮？ 原理分析：轮船是“空心”的，使其整体的平均密度小于水的密度。轮船漂浮时，F浮 = G总 = G船 + G货。 核心概念——排水量：介绍轮船的“排水量”表示轮船满载时排开水的质量。排水量越大，表示轮船的载货能力越强（因为F浮=G排=G总）。 2. 潜水艇的浮沉： 动画演示：潜水艇的水舱结构。 原理分析：潜水艇通过向水舱中充水（增大自重G）或排水（减小自重G）来改变自身重力，从而实现下潜、悬浮或上浮。其体积（V排）基本不变。 3. 气球与飞艇： 原理分析：气球内充密度小于空气的气体（如氢气、氦气、热空气），使得气球整体的平均密度小于空气密度，从而在空气中获得向上的浮力升空。 升降控制：热气球通过调节火焰大小改变气囊内空气温度（改变ρ内），从而改变浮力；飞艇则通过改变自重或动力控制。 自然过渡：从生活小实验到国之重器，沉浮的规律贯穿其中。现在，让我们运用今天所学的知识，来一场头脑风暴，解决一些综合性问题，看看谁能成为最出色的“浮沉分析师”。 五、 展评·收获园 【师生活动】 1. 课堂小结：师生共同构建沉浮条件的“知识双翼”图：一翼为力学条件（比较F浮与G物），另一翼为密度关系（比较ρ物与ρ液），中间是丰富的应用实例（轮船、潜水艇、气球）。 2. 展示与评价环节： 评价活动：“浮沉分析师”擂台。提供不同任务卡，小组抽取并合作解决。 任务A（解释现象）：煮汤圆或饺子时，为什么生的时候沉底，煮熟后会浮起来？ 任务B（设计应用）：如何利用一个量筒、水和一些小钢珠，测量一块橡皮泥的密度？简述步骤和原理。（提示：使橡皮泥漂浮） 任务C（科技分析）：我国“奋斗者”号载人潜水器，是通过改变自重、体积还是其他方式实现下潜和上浮的？试分析其与普通潜水艇原理的异同。 1. 基础作业：完成教材本节“练习与应用”第1、2、3、4题。 2. 实践作业：利用家中的玻璃杯、水、食盐和一个生鸡蛋，实现让鸡蛋在水中“悬浮”，并尝试解释原理。 设计意图个性化修改 【设计意图】 通过对比鲜明的实验和震撼的工程实例，快速聚焦核心问题——物体的沉浮由什么决定？激活学生关于“力与运动”的前概念，为从受力分析角度推导沉浮条件做好铺垫。 【设计意图】 本环节是理论核心。引导学生运用已有的“力与运动”知识和受力分析技能，自主推导出沉浮的力学条件（比较F浮与G物），将新知识纳入原有认知结构。分组实验从理论推导回到实证，加深理解。明确“悬浮”与“漂浮”时F浮都等于G物，但V排不同（悬浮时V排=V物，漂浮时V排板书设计： 10.3 物体的沉浮条件及应用 一、 物体的沉浮条件 1. 受力分析（力学条件）： F浮 > G物 → 上浮 → 最终漂浮（F浮' = G物） F浮 < G物 → 下沉 → 最终沉底 F浮 = G物 → 悬浮（可静止在液体内部任意深度） 2. 密度关系（对实心物体，浸没时）： ρ物 < ρ液 → 上浮 ρ物 > ρ液 → 下沉 ρ物 = ρ液 → 悬浮二、 沉浮条件的应用 3. 轮船：采用“空心”法，增大V排，减小平均密度（< ρ水），漂浮。 排水量：轮船满载时排开水的质量。 4. 潜水艇：通过改变自身重力（水舱充/排水）实现浮沉。 5. 气球与飞艇：通过充入密度小于空气的气体，使平均密度小于空气密度而升空。 教学反思 本节是“浮力”单元的终结与应用课，重在培养学生的综合分析能力。本设计力图从现象到本质，从理论到应用，构建完整的认知体系。通过“木块-铁钉-鸡蛋”的对比实验和宏大的工程视频，在短时间内呈现了沉浮的多样性和重要性，成功激发探究动机。提问从现象直接指向力的本质，为后续受力分析定向。但鸡蛋悬浮实验需要提前调配盐水，需做好准备。过渡到理论分析时，引导学生回归“力与运动”这一基本物理观点，逻辑起点清晰。
【教学设计总结】
本设计以“观察现象→理论推导（力与密度双视角）→揭秘应用”为主线，引导学生系统建构物体沉浮的知识体系。注重运用已有知识（二力平衡、阿基米德原理）进行推理，培养分析综合能力。通过剖析重大技术应用，深刻揭示物理规律对工程技术的基础性作用，落实STSE教育理念，促进学生物理观念与科学思维的发展。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）

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