《物体的浮沉条件及应用》教案

10.3物体的浮沉条件及应用

3课时（第十三周星期三、四、五）教案执笔者：

一、教材分析

本节是在学习了上节，知道浮力的产生及其大小的基础上，进一步学习物体浮沉的条件，知道物体浮沉条件在实际生活中的应用，理解轮船、潜水艇、气球和飞艇是如何改变浮力或重力，来实现浮沉的，通过本节课的学习使学生体会物理就在我身边，初步学会用浮力知识解决生活中的实际问题。

二、学情分析

本节课学生已经掌握基础知识较扎实，已经学习了系统的力学基础知识，刚学过浮力产生的原因及阿基米德原理，有强烈的好奇心和求知欲望，知识面广，学习习惯较好，自学能力较强。本节课主要指导学生应用实验归纳总结本课的教学重点、难点，随着实验的总结、拓展，真正发挥了学生的正常思维潜能，激发了学生对自然科学的探究，搜集整理浮力在生产、生活中的应用，培养了学生实验操作能力和团结协作的精神。

三、设计思路

根据浮力知识的教学分解，本节教学的知识要点：一是物体的浮沉条件；二是浮沉条件的应用。知识本身的难度并不算大，但贯穿在从如何调节浮力与重力的大小关系去理解浮力的应用事例这个分析过程要求较高，是进行本节教学的关键，为此，本节教学的策略设计是：从观察、分析、比较物体的浮沉情况→认识物体的浮沉条件（受力条件和密度条件）→调节浮力与重力的大小关系→理解浮力的应用（轮船、潜水艇、气球和飞艇、选种诸方面的应用）。

四、教学目标

1．知识与技能

·知道物体的浮沉条件；

·知道浮力的应用

2．过程与方法：

·通过观察、分析、了解轮船是怎样浮在水面的；

·通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。

3．情感态度与价值观

·初步认识科学技术对社会发展的影响。

·初步建立应用科学知识的意识。

五、教学重点：知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。

六、教学难点：理解改变物体所受的重力与浮力的关系，能增大可利用的浮力。

七、教学仪器：烧杯、水、体积相同的蜡块和铁块、两个铁罐子、沙子、潜水艇模型、热气球模型、多媒体课件。

八、教学流程：

（一）新课引入

[演示]：

1．出示铁块和蜡块让学生观察发现它们体积相等。

2．将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手。

[现象]：铁块沉入杯底而蜡块上浮最终浮在水面。

[提问]：（1）．浸没在水中的铁块、蜡块（松手后）各受到什么力？

（浮力、重力）

（2）．铁块和蜡块受到的浮力相等吗？

（相等。因为V排相等，根据阿基米德原理可知浮力相等。）

（3）．既然铁块和蜡块受到的F浮相同，为什么松手后铁块沉底而蜡块上浮？

液体中，物体的浮沉取决于什么呢？

[讲解]：物体的浮沉条件：

分析蜡块：松手后，浸没在水中的蜡块所受到的F浮＞G蜡，所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面，V排减小，浮力减小，当F浮= G物时，蜡块最终漂浮在水面。即：F浮＞G物上浮，最终漂浮。

分析铁块：松手后，浸没在水中的铁块所受到的F浮＜G铁，铁块下沉。到达容器底部后，铁块受到F浮、G铁和F支，三力平衡，静止在容器底，我们说铁块沉底。即：F浮＜G物

下沉，最终沉底。

若一个物体浸没在水中，松手后F浮=G物，受力平衡，物体的运动状态不变，我们说物体悬浮在液体中。即：F浮=G物，最终悬浮。

总结：通过上述分析，我们知道浸在液体中物体的浮沉取决于物体所受F浮与G物的关系。

（二）进行新课

1．讨论：

（1）木材能漂浮在水面，其原因是什么？

（2）把一根木头挖成空心，做成独木舟后，其重力怎么变化？它可载货物的多少怎么变化？重力变小，可以装载的货物变多。

[指出]：从浮力的角度看，把物体做成空心的办法，增大了可利用的浮力，而且这种古老的“空心”办法，可以增大漂浮物体可利用的浮力。

[质疑]：密度比水大的下沉的物体有没有办法让它上浮或漂浮呢？

2．实验：

两个外形相同的铁罐子，一个空心，一个装满沙；同时按入水中，松手后实心的下沉，空心的上浮最终漂浮。

[质疑]：（1）铁的密度大于水的密度，空心的铁罐子为什么能漂浮呢？可能

是因为什么呢？

（因为它是空心的，F浮＞G物，所以能上浮，最终能漂浮。）

（2）要想让实心的铁罐子也漂浮，可以怎么办呢？

（把沙取出来，变成空心的。）

（3）大家的想法是如何调节的铁罐子的浮沉的呢？

（F浮不变，挖空使G物变小，当F浮＞G物，铁罐子自然就浮起来了。）

[指出]：上述实验告诉我们采用“空心”的办法，不仅可以增大漂浮物体可利用的浮力，还可以使下沉的物体变得上浮或漂浮。

3．应用

·轮船

（1）原理：采用把物体做成“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

（2）排水量：满载时，船排开的水的质量。

即：排水量＝m船+m货

[质疑]：1．轮船从河水驶入海里，它的重力变不变？它受到的浮力变大、变小还是不变？（不变，始终漂浮）

2．它排开的液体的质量变不变？（不变）

3．它排开的液体的体积变不变？

（变，ρ海水＞ρ水，所以V排海水＜V排水）

4．它是沉下一些，还是浮起一些？（V排变小了，所以上浮一些）

[强调]：同一条船在河里和海里时，所受浮力相同，但它排开的河水和海水的体积不同。因此，它的吃水深度不同。

·潜水艇

[学生实验]：

潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和袭击，是一种很重要的军事舰艇。它是怎么工作的呢？我们用打吊瓶用的小塑料管来模拟潜水艇。请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气。

现象：吸气时，水逐渐进入管中，管子下沉；吹气时，管中的水被排出，管子上浮；

[质疑]：（1）小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化？

（塑料管形变很小，V排基本不变，所以可以认为F浮不变）。

（2）那它是怎样上浮或下沉的呢？

（吹气时，水从管子中排出，重力变小，F浮＞G物，所以上浮；吸气时，水进入管子，重力变大，F浮＜G物，所以下沉）

[讲解]：潜水艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜水艇加重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜水艇就可悬浮在水中；当压缩空气使水舱中的水排出一部分时，潜水艇变轻，就可上浮了。

潜水艇：

原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

[强调]：潜水艇在浸没在水下不同深度所受浮力相同。

·气球和飞艇

[演示]：“热气球”的实验。

[质疑]：酒精燃烧后袋内空气密度怎样变化？

原理：ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。

[讨论]：要使充了氦气、升到空中的气球落回地面，你们能想出什么办法？要使热气球落回地面，有什么办法？（放气或停止加热）

·其他应用

密度计、盐水选种等。

附：

布置作业：