10.3 物体的浮沉条件及应用 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第3节　物体的浮沉条件及应用 物理观念:知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉;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;能应用沉浮条件解释简单的物理现象。 科学思维:通过分析物体在液体或气体中的受力情况,推导出物体的浮沉条件;通过物体的浮沉条件和阿基米德原理,推导物体密度和液体密度的关系。 科学探究:通过观察鸡蛋在不同液体中的浮沉现象,探究物体的浮沉条件;通过实验,了解轮船、航空母舰、潜水艇、气球和浮空艇的原理。 科学态度与责任:通过观察和实验,树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;经历交流浮沉条件在技术上的应用事例,体会科学、技术与社会密切联系。 教学重点: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。 教学难点:根据阿基米德原理比较物体密度与液体密度的关系;利用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。 教师准备:教学课件、玻璃杯、鸡蛋、水、盐、玻璃棒、潜水艇模型、铁架台、酒精灯、薄塑料袋、密度计。 学生准备:橡皮泥、大水槽、水。 教学环节 设计意图 一、创设情境　导入新课 播放视频“中国航母编队霸气出场”和“中国核潜艇航行”。 提出问题:航母和核潜艇是海上钢铁巨兽,是移动的国土,航母作为现代海军的标配,核潜艇以其独特的战略威慑能力和战略反击能力,象征着一个国家的海洋力量和综合国力。为什么钢铁做成的航母能浮在水面上?钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢? 引出课题:今天我们一起学习“第3节　物体的浮沉条件及应用”。 激发学生的学习兴趣和爱国情怀 二、新课讲解　探究新知 探究点一　 物体的浮沉条件 在水里,许多东西能浮在水面,比如乒乓球、木块、石蜡等;也有许多东西沉到水底,比如石头、硬币、橡皮等;那么物体的浮沉取决于什么呢? 演示实验:“水”中的鸡蛋。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底;逐渐将食盐溶解在水中鸡蛋恰好悬浮;继续溶解食盐最终鸡蛋漂浮。通过鸡蛋在不同的“水”中的状态,让学生认识下沉、沉底、悬浮、上浮和漂浮这五种浮沉状态。 总结易混淆的几个词语(课件展示): 浸没:物体完全没入了液体中,整个物体在液面以下。 浸入:也就是“浸在”,包括浸没和部分浸入。 漂浮:物体在液面处,部分浸入。 悬浮:物体在液面以下,浸没,可以存在于液面下任何位置。 上浮:物体正在向上加速运动,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是漂浮。 下沉:物体正在向下加速运动,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是沉在液体底部。 通过演示实验,认识物体在液体中的不同状态 梳理易混概念,为学习扫清障碍 小组合作学习: 1.上述几种状态,哪些状态是平衡状态,哪些是非平衡状态? 2.分析上述几种状态下鸡蛋受到的浮力与重力的关系,分别画出上述几种状态下鸡蛋受力示意图。 师生共同总结物体的浮沉条件: (1)比较浮力和物体重力的关系 上浮:F浮>G。漂浮:F浮=G。悬浮:F浮=G。下沉:F浮<G。 沉底:F浮<G,沉底时,受到重力G、浮力F浮与支持力的作用,这三个力平衡,即G=F浮+F支。 (2)比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉 当物体浸没在水中时,受到重力G与浮力F浮两个力的作用。 物体浸没在水中时:V排=V物=V; 浮力的大小:F浮=ρ液gV排=ρ液gV; 重力的大小:G=ρ物gV物=ρ物gV; ①当F浮>G时,得出ρ液>ρ物,物体上浮(最终漂浮); ②当F浮=G时,得出ρ液=ρ物,物体悬浮; ③当F浮<G时,得出ρ液<ρ物,物体下沉(最终沉底)。 课件展示:物体的浮沉与密度大小有关的实例 ①漂浮:ρ冰<ρ水 ②悬浮:ρ鸡蛋<ρ液体 ③沉底:ρ物体<ρ液体 播放视频——“用阿基米德原理证明物体的浮沉条件”。 探究点二　浮沉条件的应用 (一)轮船 过渡:往水里加盐是通过改变液体的密度可以改变鸡蛋的浮沉状态,还有没有其他方法可以改变物体的浮沉状态? 教师演示:将一块橡皮泥放入水中,橡皮泥在水中下沉。 小组比赛:如何让橡皮泥在水中漂浮呢?请你设计方案进行实验,看哪个小组最快完成。 展示成果:橡皮泥做成“空心”形状可以漂浮在水上。 教师引导总结:橡皮泥是通过增大排开液体的体积改变物体浮沉状态。 课件展示漂浮在水面的轮船图片,现代轮船是使用密度比水大的钢铁制造的,那么轮船是怎么浮在水面上的? 学生:是通过“空心”的方法,增大排开水的体积,增大浮力。 自主学习:什么是轮船的排水量。 学生:排水量是轮船装满货物时排开水的质量(m排),它等于轮船的质量和货物的质量之和。 点拨:轮船漂浮,浮力与轮船的总重力是一对平衡力:F浮=G物+船,根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力:F浮=G排水,所以轮船的总重力等于排开水的重力:G排水= ,m排水= ,即轮船的排水量等于轮船和货物的总质量。 教师:展示图片,为什么生汤圆沉底,煮熟后会浮起来? 生汤圆在水中 汤圆煮熟时 学生自主分析、归纳总结物体浮沉条件,有利于学生对知识的理解 培养学生分析概括能力 通过小组比赛,激发学生学习兴趣,了解轮船的工作原理 利用浮沉条件和阿基米德原理推导排水量公式,加强知识前后联系 学以致用,应用所学知识解释生活现象 学生:汤圆煮熟后变成空心,增大了V排,从而增大了浮力,使其浮起来。 例题　一艘轮船的排水量是1×104 t,在密度是1.0×103 kg/m3的江水中航行,它满载时排开水的体积是多大?如果该轮船从长江驶入大海(海水密度为1.03×103 kg/m3)中航行,它排开海水的体积是多大?它从长江驶入大海中,是上浮一些还是下沉一些? 小组合作学习,然后小组代表进行展示。 解　满载时排开水的质量是 m=1×104 t=1×107 kg 排开江水的体积V===1.0×104 m3 排开海水的体积V'===9708.7 m3 轮船从长江到大海都是漂浮,根据二力平衡条件可知:浮力等于船与货物的总重力,F浮=G船+G物,是不变的;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力不变,海水的密度大,因此轮船排开海水的体积小,所以从长江驶入大海中时上浮一些。 (二)潜水艇 演示实验:按图用注射器、试管、软管、短玻璃管等器材提前制作好潜水艇模型,把模型浸在水中,从试管中抽气,模型将怎样运动?向试管中打气,模型又会怎样运动? 学生:抽气时,水逐渐进入“潜水艇”中,“潜水艇”下沉。打气时,“潜水艇”内的水被排出,“潜水艇”上浮。 师生共同归纳:潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮和下潜的。 播放视频“潜水艇的浮沉”。 (三)气球和飞艇 课件展示气球、飞艇的图片。组织学生自学课本,然后小组合作学习气球、飞艇的工作原理。 小组代表进行展示。 1.气球:内部充有密度小于空气的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力大于重力而升空。 2.飞艇:通过充气或放气改变自身体积,从而改变浮力,实现上升和下降。 课件展示热气球图片,热气球为什么能升空呢?用塑料袋、铁架台和酒精灯演示热气球升空的实验。分析为什么加热后塑料袋能升空? 通过例题,巩固对轮船原理的理解 利用潜水艇模型演示潜水艇工作原理 利用演示实验探究气球和飞艇的工作原理,激发学生学习兴趣 学生:在加热过程中气囊中气体受热膨胀,密度变小,则自身重力减小,当重力小于浮力时开始上升;当气囊中气体温度降低,密度增大,则自身重力变大,当重力大于浮力时下沉。 归纳:热气球通过改变自身重力实现浮沉。 (四)密度计 教师展示密度计实物,介绍密度计。密度计在不同的液体中处于漂浮状态,在液体中能保持竖直姿态,测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度。 简单介绍密度计,为下节制作微型密度计做准备 第3节　物体的沉浮条件及应用 1.物体的浮沉条件 (1)当F浮<G物或ρ物>ρ液时,物体下沉至沉底。 (2)当F浮= G物或ρ物=ρ液时,物体悬浮。 (3)当F浮>G物或ρ物<ρ液时,物体上浮至漂浮。 (4)漂浮:F浮=G物。 2.浮力的应用 (1)轮船:轮船靠“空心”的方法增大浮力。 排水量:指轮船装满货物时排开水的质量。 (2)潜水艇:靠改变自身重力实现上浮和下潜的。 (3)气球和飞艇:工作原理是充入密度小于空气的气体,使受到空气的浮力大于自身的重力。 (4)密度计:测量液体密度的仪器,工作原理是漂浮时F浮=G。 1.查阅资料,了解我国潜水艇或航母的发展历程。 2.利用电子秤、矿泉水瓶、水杯、木块等探究阿基米德原理,设计实验方案,并写出实验报告。 参考答案:(见课件) 本节课的教学围绕物体的浮沉条件及应用实例展开,教学环节紧凑,实验到位,在学生已有知识的基础上构建新的知识。重视培养学生的科学探究能力,激发学生学习物理的兴趣,训练学生的动手能力,培养学生运用知识的能力。通过实例分析,理论联系生活实际,通过问题引导,激发学生的思考,联想应用,将知识应用于实际问题中,提高学生分析问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $$