资源简介

物体的浮沉条件及应用
教学目标
（1）理解物体的浮沉条件。
（2）能根据物体的浮沉条件判断物体的浮沉。
（3）经历探究物体浮沉条件的过程。
（4）尝试用物体的浮沉条件解释生活中的相关现象，体会物理与社会的联系。
教学重难点
教学重点：物体的浮沉条件、浮沉条件的应用
教学难点：物体的浮沉条件
课的类型
新授课
教学方法
讲授法、讨论法、谈话法
教学过程
引入新课
教师活动：展示轮船的图片，播放潜艇的视频。
教师设问：我们已经知道漂浮在液面上的物体或浸入液体中的物体会受到液体对它的浮力。同样是铁制的铁块和轮船，为什么铁块会沉入水底，而轮船却可以漂浮在水面？为什么潜艇可以自由地沉浮？
讲授新课
一、物体的浮沉条件
教师活动：引导学生根据力与运动的关系分析浸没在液体中的物体不同状况下的受力情况。
教师活动：创设将一个物体浸没在中的情境。（1）设想将一个物体浸没在液体中，此物体上浮；（2）设想将一个物体浸没在液体中，此物体悬浮；（3）设想将一个物体放到液体中，此物体下沉。

学生活动：学生之间讨论分析浸没在液体中的物体在上浮时、悬浮时、下沉时的重力与浮力的大小关系。
教师活动：讲解物体上浮时、悬浮时、下沉时重力与浮力的关系。
当重力大于浮力时，物体下沉。
当重力等于浮力时，物体悬浮。
当重力小于浮力时，物体上浮。
教师设问：浸没在液体中的物体的上浮与下沉与它们的密度有没有关系？
设想浸没在液体中的物体的体积为V，密度为ρ，液体的密度为ρ液。
这个物体所受的重力为
G=ρVg
此物体所排开的液体的体积也为V，其所受的浮力为
F浮=ρ液ρV
因为物体上浮时，F浮> G，于是有
ρ液ρV>ρVg
解得ρ液>ρ。
同时可得，物体悬浮时ρ液=ρ，物体下沉时ρ液<ρ。
教师活动：播放视频《盐水浮鸡蛋》。
二、浮力的应用
（一）轮船
钢铁的密度为7.9×103 kg/m3，大于水的密度。故钢铁放入水中时应该是下沉的。但钢铁制成的轮船却可以漂浮在水面上。这是因为轮船的形状是瓢状的，这种形状虽然不能减小轮船的质量，但其有较大的“空腔”，使得可以排开更多的水，这样就增大了其所受到的浮力。
这是一个技巧，但也有它的风险，即一旦发生漏水，危险也是非常大的。故轮船一般有多个独立的密封舱，这样即使个别密封舱漏水也不至于发生致命的危险。
（二）潜水艇

上浮时，打开进气阀门，使高压空气进入潜艇两侧的水舱，将水排出，艇重变小。当重力小于浮力时，潜艇上浮。
漂浮时，水舱里没有水，潜艇浮在水面上，这时潜艇所受的重力等于浮力。
下潜时，打开进水阀门，使水流进水舱，艇重变大。当重力大于浮力时，潜艇下沉。
（三）气球和飞艇
学生活动：结合所学物体的浮沉条件，手机上网查找相关资料，思考下列问题。（1）热气球升空的原理；（2）热气球水平移动的动力。
学生活动：学生之间交流自己的看法，并作相关讨论，然后举手回答上面的问题。
教师活动：理答。
加热器加热球囊内的空气，使其受热膨胀，密度减小。持续加热使得热气球本身及球囊内的空气的质量减小，而其总的排开空气的体积不变。当其所受的重力小于其所受的浮力时，热气球就可以升起来了。
热气球唯一的动力就是风，由于不同高度的气流的方向和速度是不一样的，故人们可以通过对热气球高度的控制来实现对热气球飞行速度和方向的调节。
学生活动：结合所学物体的浮沉条件，手机上网查找相关资料，思考下列问题。（1）飞艇升空的原理；（2）飞艇水平移动的动力。
学生活动：学生之间交流自己的看法，并作相关讨论，然后举手回答上面的问题。
教师活动：理答。
设计思路：关于物体的浮沉条件的应用的实验，实在太多，根本不可能枚举完。因此，考虑选几个典型实例（可结合物理时空、知识讲解、情境引入的相关资料）讲一讲，让学生深度解析其他实例不失为一种可行的方法。
典题剖析
例1 把一个质量为100 g的小球浸入一个装满水银的烧杯中，待小球静止后，有80 g的水银溢出，则该小球( )
A．一定漂浮在液面上
B．一定沉到烧杯底部
C．可能漂浮在液面上
D．可能悬浮在水银中
答案：B
例2 把两个完全相同的小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中，静止时的状态如图所示。甲杯中溢出的液体质量是40 g，乙杯中溢出的液体质量是50 g，若甲杯中的液体是水(ρ水＝1.0×103 kg/m3)，则小球的质量和体积为( )

A．40 g 40 cm3 B．40 g 50 cm3
C．50 g 40 cm3 D．50 g 50 cm3
答案：C
例3 质量相同的两个实心物体甲和乙，体积之比V甲∶V乙＝3∶2，密度之比ρ甲∶ρ乙＝2∶3；将它们轻轻放入水中，若甲、乙均漂浮，此时它们受到的浮力之比F甲∶F乙＝______________；若甲、乙均浸没，此时它们受到的浮力之比F甲′∶F乙′＝________；若一物体漂浮，另一物体下沉，则漂浮的是________。
答案：1:1 3:2 甲
例4 将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76 g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64 g酒精溢出，则物块在水中的状态是________(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)，物块的密度是________kg/m3。(已知ρ酒精＝0.8×103 kg/m3，g取10 N/kg)
解析：由题意，物块排开酒精的体积为
V排酒精＝＝＝80 cm3
排开水的体积为
V排水＝＝＝76 cm3
因为排开水的体积小于排开酒精的体积，所以在水中漂浮，在酒精中沉底。物块在水中漂浮时
G物＝F浮＝m排水g
则m物＝m排水＝76 g。物块在酒精中沉底时
V物＝V排酒精＝80 cm3
所以，物块的密度为
ρ物＝＝＝0.95 g/cm3＝0.95×103 kg/m3
课堂小结

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