物体的浮沉条件及应用教学设计

物体的浮沉条件及应用
学习目标
1．能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件；
2．运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。
3.通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇的浮沉原理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系；
重点 通过实验观察，认识物体的浮沉现象及探究物体的浮沉条件。
难点 运用阿基米德原理分析物体在液体中受到的浮力的变化，并比较浮力和重力的大小。
教学过程
一、复习导入
思考：潜水艇这么一个庞然大物，却能自由地上浮与下沉，它是怎样在水中实现浮沉的呢？
教师再做一个演示实验，将土豆和苹果一起放进水里，让学生观察：土豆在水中下沉，而苹果是漂浮在水面上的。用力向下压苹果使浸没在水中，一松手，苹果又向上浮起。
以上的现象都与物体的浮沉有关，今天我们就亲自来探究影响物体浮沉的条件。【板书课题】
二、合作探究
学生活动1：在上面的基础上，介绍名词：上浮、下沉、漂浮。
问：能让苹果在水中下沉，让土豆在水中上浮吗？
我们不仅要知其然，还要知其所以然。为什么你们的做法能达到上述效果呢？这还要从力与运动的关系讲起。
思考：浸在水中的物体受到哪几个力的作用？它们的方向怎样？（浸在水中的物体受到两个力：重力和浮力，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上）。
如果物体受到的重力和浮力大小相等，物体将处于什么状态？（根据二力平衡条件，物体将处于静止或匀速直线运动状态）。
物体处于漂浮或悬浮状态时，它受到的重力和浮力有什么关系？（物体处于漂浮或悬浮状态时，都是平衡状态。物体受到的重力和浮力满足二力平衡条件，它们大小相等）。
如果向下的重力大于向上的浮力，物体将怎样？（物体将下沉）。
如果向下的重力小于向上的浮力，物体将怎样？（体将上浮）。
总结：浸在液体中的物体，其浮沉情况取决于物体所受到的浮力和重力的大小。当物体浸没在液体时，若重力大于浮力，则物体下沉；若重力小于浮力，则物体上浮；若重力等于浮力，则物体悬浮；当物体漂浮在液面上时，它所受到的重力等于浮力。
问：现在你能回答为什么给苹果扎上几枚铁钉，能让原本在水面漂浮的苹果下沉？在水里加一些盐，为什么能让原来沉在水底的土豆向上浮起？最后漂浮在水面上？
问：向上浮起的土豆能一直向上运动吗？最后处于什么状态？（不能。当土豆露出液面后，随着上浮，土豆排开液体的体积逐渐减小，受到的浮力就逐渐减小。当浮力等于重力时，土豆不再上浮，于是漂浮在水面上）。
问：刚才做让土豆上浮实验时，我看到有同学采用了把土豆切成两块的方法。切成两块确实能减少土豆的重力，这种方法能让土豆上浮吗？为什么？（不能。因为减少重力的同时，也减少了土豆受到的浮力。对于一块土豆，还是重力大于浮力，所以它仍下沉）。
问：如果把土豆切得更小一些，它是否可能在水中上浮？（不能）。
问：上述过程中，可变的是土豆受到的重力和浮力，不变的是它总在水中下沉。大家想想，还有什么不变？（密度。因为密度是物质的物理属性，不随质量和体积改变）。
问：很好。对于物体的浮沉条件，从力的关系看，取决于物体受到的重力和浮力的大小关系。从密度看，取决于物体的密度与它所在液体密度的大小关系。如果物体的密度等于液体密度，物体在液体中悬浮；如果物体的密度大于液体密度，物体在液体中下沉；如果物体的密度小于液体密度，物体在液体中上浮，最后漂浮。
对于实心物体,根据F浮=ρ液gV排,G =ρ物gV物,可以通过比较物体和液体的密度来判断。
状态 漂浮 悬浮 上浮 下沉（沉底）
力的关系 F浮=G物 F浮=G物 F浮>G物 F浮<G物
密度关系 ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
这一点有兴趣的同学可以证明。利用密度关系，怎样解释土豆在水中原来下沉、切成小块还是下沉、水中加盐就能上浮？
学生活动2：把橡皮泥捏成团放在水面，观察橡皮泥的运动状态。再把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面，观察橡皮泥的运动状态。
引导学生分析，当把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面时，虽然它受到的重力没有改变，但是由于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。对于钢铁制造的轮船，只要空心的程度足够大，也能漂浮在水面上。
可以让学生通过自制潜水艇模型来感受潜水艇的浮沉原理：

器材：空塑料眼药水瓶一只，大铁钉一只，自行车气门芯皮一根，还有胶带、锥子、小刀等。
制作：如图1，用胶带将眼药水瓶和大铁钉缠在一起，在塑料瓶紧靠铁钉的侧壁上用锥子戳几个小孔，再用小刀将瓶口削尖，在瓶口处接上自行车气门芯皮，这就做成了潜水艇模型。
思考：把模型进入水中，从管内吸气，模型将怎样？为什么？向管内吹气，模型又将怎样？为什么？
学生通过实验就会发现：把潜水艇模型放入水中，向外吸气时，由于内部的压强减小，在外界大气压的作用下，水就会从侧壁上的小孔进入塑料瓶，使模型的重力增加，大于它受到的浮力，于是模型下潜；反之，向管内吹气，会把部分水排出模型，使模型的重力减少，小于它受到的浮力，于是模型上浮。由此总结出潜水艇的浮沉原理是：通过改变自重实现上浮和下沉。
演示以下实验引起学生的兴趣：找一个非常薄的塑料袋，口向下放置，并将袋口用透明胶带适当黏合变小（不要封死），使它变为上大下小的气球形状，用酒精灯在袋口处对空气加热，几分钟后，气球即可升空。在观察之后，请学生思考：（1）热气球为什么会升起来？（热空气的密度较小，使得热气球的重力小于它受到的浮力，所以上浮）（2）假如由你来设计一个吊篮的热气球，为了使它能降回地面，你打算采用什么办法？为什么？（停止加热，气球就会缩小体积，减小浮力，降回地面）并指出：热气球、氢气球、飞艇都是通过改变自身重力来实现上浮的。
 三、课堂总结、点评
教师：概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
四、实例探究

谢谢分享!

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