10.3 物体的浮沉条件及应用-【七彩课堂】2024-2025学年新教材八年级物理下册同步教案（人教版2024）

第3节 物体的浮沉条件及应用 第1课时 物体的浮沉条件 教材分析 一、课标分析 1.知道物体的浮沉现象,能从受力分析和密度的角度判断物体的浮沉状况。 2.知道物体的浮沉条件,能运用它解释浮沉现象。 二、内容和地位分析 本节内容是在学生认识了浮力的基础知识和阿基米德原理的基础上,从知识应用的角度学习物体浮沉条件的。教学内容分为两部分:探究分析物体的浮沉条件以及了解浮力的应用。其中用到前面学习的力、二力平衡、力和运动的关系等有关知识,是一节综合性很强的课程,是初中力学部分的一个重点,也是一个难点。本节内容密切联系社会生活实际,较好地突出了理论与实践的统一,也充分体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念,共分两课时完成。本节为第一课时,综合性强,难度较大,涉及受力分析、力和运动的关系,以及与浮力知识结合起来解决问题等。 学情分析 已有知识及方法:从知识基础上看,学生已经学习了受力分析、二力平衡、阿基米德原理和浮力的相关知识。本节所需要的力、二力平衡、力和运动、压强、浮力、阿基米德原理等知识学生已经学习并掌握；从心理上看,本节课面向的对象是八年级学生,他们的好奇心和求知欲都很强,因此在教学过程中要投其所好,因材施教,从而提高教学质量。 未知知识及方法:学生对生活中物体的浮沉现象是比较熟悉的,但是对物体的浮沉条件并没有深刻的理解,有的学生会认为重的物体就会下沉,轻的物体就会上浮。来自生活的前期经验和感性认识的错误性对很多学生有了主观想象力的干扰,会对结论产生影响,日常生活中的错误潜概念会造成学生在学习本节课的过程中形成认知困难。如何能让学生科学地看问题、想问题,不受主观想象力的干扰,也是教学的重点。 教学目标 1.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.运用力学知识综合分析解决浮力问题。 3.通过实验观察,认识物体的浮沉现象，锻炼学生的观察分析能力。 核心素养 运用浮沉条件解释生产、生活中的一些现象,认识浮力知识在生产、生活中的价值。 重点难点 重点:理解物体的浮沉条件。 难点:利用物体的浮沉条件分析物体的运动状态。 教学过程 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节一:知识回顾 　　1.浸在液体中的物体所受到的浮力等于物体　排开的液体所受的重力　，这就是阿基米德原理。  2.阿基米德原理公式及推导：F浮=G排=m排g=ρ液gV排。  3.物体漂浮时，由　二力平衡知识　得：F浮　=　G物。  4.物体沉底时，由　二力平衡知识　　得：F浮+F支　= G物。  　　学生填写学案,回忆知识。 　　回顾本节课要用到的公式及力和运动的关系,为学习新知识扫清障碍。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节二:导入新课 　　潜水艇在海水中能够上浮和下沉,提出问题:物体的浮与沉是由什么因素决定的呢? 　　学思考物体受力与运动状态的关系。 　　继续用力和运动的关系思考问题。 环节三:新课教学 　　1.物体重力与浮力大小的关系 探究一:探究物体的浮沉条件。 【实验设计】从浸在液体里的物体的受力情况去分析,设计如图所示的实验来验证。 【进行实验】 实验 次数 实验方法 观察小瓶 运动情况 小瓶受 力情况 1 把盖上盖子的空小瓶浸没于水中后松手 小瓶上浮 F浮>G 2 把装满水并盖上盖子的小瓶浸没于水中后松手 小瓶下沉 F浮<G 3 设法使小瓶既不上浮也不下沉,即静止在水中(也叫作悬浮) 小瓶静止 F浮=G 　　【探究结论】(1)物体在液体中的沉浮取决于物体所受浮力和重力的大小。 (2)通过改变重力或浮力的大小,可以改变物体的浮沉状态。当F浮>G时,物体上浮;当 F浮<G时,物体下沉;当F浮=G时,物体处于悬浮或漂浮状态。 强调: 物体在水中的两个过程:上浮和下沉。 (1)当F浮<G物时,物体下沉。 (2)当F浮>G物时,物体上浮。 物体在水中的三种状态:漂浮、悬浮和沉底。 (1)漂浮:物体浮在水面,有一部分露出水面。漂浮条件:F浮=G物。 (2)悬浮:物体完全浸没在水中,可以停留在水中的任何位置。悬浮条件:F浮=G物。 (3)沉底:物体沉在水底。受力情况:F浮+F支=G物。 例1.重为15 N的物体,浸没于装满水的容器中后,溢出了5×10-4 m3的水。则此物体(　B　) A.浮在水面上　B.沉在水底 C.悬浮在水中 D.以上几种情况都有可能 例2.质量相等的实心铝球和铁球放在水中,铁球受到的浮力　小于　铝球受到的浮力;若把它们都放在水银中静止时,则铁球受到的浮力　等于　铝球受到的浮力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)  2.物体密度与液体密度之间的关系 探究二:推导密度与物体浮沉的关系。 一个实心物体浸在液体中，你能否根据物体密度与液体密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断? 【演示实验】将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和盐水的容器中，观察鸡蛋在容器中的位置。 【现象】鸡蛋在水中下沉到杯底，在盐水中可以悬浮。 【结论】可以通过改变液体和物体的密度来改变物体的浮沉状态。 引导学生推导：实心物体浸没在液体中,受重力和浮力时的密度关系。 浮力:F浮=ρ液gV排;重力:G物=ρ物gV物。 （1）上浮：由F浮>G物、V排=V物可得，ρ液>ρ物。 （2）下沉：由F浮<G物、V排=V物可得，ρ液<ρ物。 （3）悬浮：由F浮=G物、V排=V物可得，ρ液=ρ物。 （4）漂浮：由F浮=G物、V排<V物可得，ρ液>ρ物。 例3.如图所示，A、B两物体静止在水中,下列说法正确的是(　C　) A.两物体受到的浮力一定相等 B.两物体受到的浮力不相等，A物体受到的浮力大 C.两物体的密度不相等，B物体的密度大 D.两物体的重力不相等，B物体的重力大 例4.一个空心工艺铁球重5 N,将它用细线系在弹簧测力计下浸没水中时,弹簧测力计的示数恰好为0 N,则铁球受到的浮力是　5　N。若此时将细线剪断,铁球将　悬浮　(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)；将重为12 N、体积为2×10-3 m3的物体浸没在水中,当静止后受到的浮力是　20　N。(水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg)。  探究三:对浮沉条件的理解及推论。 (1)ρ物是物体的密度(平均密度),而不是构成该物体的物质的密度。 (2)由物体的浮沉情况可以判断物体重力与浮力的大小关系及物体密度与液体密度的大小关系,反过来由物体重力与浮力的大小关系及物体密度与液体密度的大小关系也可以判断物体的浮沉情况。 (3)求解某物体在液体中所受的浮力,首先要明确物体在液体中所处的状态,若漂浮或悬浮,则浮力等于物体的重力;若沉底,则浮力应根据阿基米德原理求解。 根据阿基米德原理和浮沉条件作出的有关推论： (1)密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块仍都悬浮(或漂浮)。 　　(2)漂浮在水中的冰或含有木块、蜡块等密度小于水的物体的冰,熔化成水后液面不变;若冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰熔化成水后液面下降。 (3)漂浮的物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体的密度就是液体密度的几分之几。 (4)将漂浮的物体全部浸入液体里,需加竖直向下的外力,且力的大小等于液体对物体的浮力的增量。 3.浮沉条件的应用:盐水选种 人们根据物体的浮沉条件，在用盐水选种时，把漂浮的种子清除掉，保留下沉的饱满种子。 学生实验:探究物体的浮沉条件。 学生进行实验,分析并得出结论。 学生画受力分析图: 学生思考答题。 学生根据生活现象，石头沉入水中，木块漂在水面，讨论猜想：物体的浮沉与密度有关，那么可以通过改变密度实现物体的浮沉。 学生推导展示交流。 　 学生思考讨论悬浮与漂浮的异同,然后回答问题。 学生运用称重法和阿基米德原理计算浮力,进而判断物体的浮沉。 学生尝试领会浮沉条件的推论,并积极思考、讨论。 学生观看讨论原理。 　　学会用实验结合理论分析的方法，解决归纳浮力问题。 结合力和运动的关系，对物体进行受力分析及运动状态的分析。在分析中，注重画受力分析示意图。 熟悉有关概念术语，准确描述浮沉条件。 及时巩固利用浮沉条件解答问题。 通过感性认识：盐水密度的改变，引出液体密度与物体密度的关系与浮沉的条件有什么联系。 锻炼逻辑推理能力。 　 熟悉公式的推导过程,加深对密度与物体浮沉关系的理解,有利于解题。 加深对浮沉关系的理解和运用。 拓宽学生知识视野,使学生形成灵活应用的思维。 由生活走向物理，由物理回归生活，学以致用。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节四:课堂例题 　　例5.水平桌面上有甲、乙、丙三个相同容器,装有不同液体,将三个相同的长方体物块A、B、C分别放入三种液体中,静止时三个容器的液面相平,如图所示,则下列判断正确的是(　D　) A.物体受到的浮力F浮A>F浮B=F浮C B.容器对桌面的压力F甲<F乙=F丙 C.放物体之后,液体对容器底的压强p甲>p乙>p丙 D.放物体之后,液体对容器底的压力FA'<FB'<FC' 例6.如图所示,体积是1 000 cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,细线对木块的拉力是4 N,此时水的深度是40 cm。ρ水=1×103 kg/m3,g取 10 N/kg。求: (1)水对容器底的压强。 (2)木块受到的浮力。 (3)剪断细线后,木块浸入水中的体积。 解：（1）水的深度h=40cm=0.4m,水对容器底的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa。 （2）木块浸没在水中，木块排开水的体积等于其自身的体积，则木块受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000×10-6m3=10N。 （3）木块静止时处于平衡状态，受到竖直向上的浮力等于自身重力和绳子拉力之和，则木块的重力G木=F浮-F=10N-4N= 6N。剪断细线待木块静止后，木块处于漂浮状态，此时木块受到的浮力F浮′=G木= 6N，木块浸入水中的体积V排＇==6×10-4m3。 练习:学生答题。 学生讨论,互相讲解。 练习有关浮力问题的分析方法及思维模式。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 板书设计 第3节　物体的浮沉条件及应用 第1课时　物体的浮沉条件 1.放在水中的物体会出现五种情形：漂浮、沉底、下沉、上浮、悬浮。 2.物体的浮沉条件及物体密度与液体密度的关系: 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F浮>G物 F浮<G物 F浮=G物 F浮=G物 F浮+F支=G物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 V排<V物 ρ液=ρ物 V排=V物 ρ液<ρ物 处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态 处于静态,受平衡力作用 课堂练习 《》第102~104页“经典题型剖析”题型1、2、4 课堂小结 本节课你学到了什么?有哪些收获呢? 作业布置 1.《七彩培优》第十章第3节。 2.“练习与应用”第1~3题。 教学反思   第2课时　浮沉条件的应用 教材分析 一、课标分析 会用物体的浮沉条件解释生活中的相关现象,了解轮船、潜水艇、飞艇、密度计的应用。 二、内容和地位分析 本节在学生认识了有关物体的浮沉条件后,运用浮沉条件了解生活中轮船、潜水艇等工作原理,学会用浮沉条件解释生活中的浮沉现象,密切联系生产、生活实际,认识浮沉条件在生产、生活中的具体应用,实现理论与实践的统一,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。 学情分析 已有知识及方法:从力的关系和密度关系分析物体的浮沉条件。 未知知识及方法:学生对轮船、潜水艇、飞艇、密度计等构造及工作过程不是很了解,因此,结合浮沉条件对这些物体的浮沉现象进行分析,并解决相关问题,对学生的能力是个挑战。 教学目标 1.知道密度计、潜水艇、气象探测气球的原理。 2.能利用浮沉条件解释生活中相关的物理现象,解决实际浮沉问题。 3.通过实验观察,认识物体浮与沉现象。 核心素养 运用浮沉条件解释生产、生活中的一些现象,认识浮力知识在生产、生活中的价值。 重点难点 重点:能利用物体的浮沉条件解释生活中相关的物理现象。 难点:能利用物体的浮沉条件解决生活中相关的实际问题。 教学过程 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节一:知识回顾 　　物体的浮沉条件: (1)放在水中的物体会出现五种情形:漂浮、沉底、下沉、上浮、悬浮。 (2)物体的浮沉条件及物体密度与液体密度的关系: 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F浮>G物 F浮<G物 F浮=G物 F浮=G物 F浮+FN=G物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 V排<V物 ρ液=ρ物 V排=V物 ρ液<ρ物 处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态 处于静态,受平衡力作用 　　根据要求回忆浮沉条件并回答。 　　复习浮沉条件,为更好地学习浮沉条件的应用打好基础。 环节二:引入新课 　　由电影《泰坦尼克号》引发思考: (1)这么大的轮船是怎么漂浮在海面上的呢? (2)撞击冰山后，它是怎么沉入海底的呢? 　　学生思考轮船漂浮的原理及沉船的奥秘。 　　从电影引入新课,引发学生对浮沉条件在生活中应用的思考。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节三:新课教学 　　1.轮船 老师介绍从古至今轮船的历史及应用。 分组实验:给出橡皮泥等器材,让学生进行自制小船实验。 结论: 轮船的工作原理:将钢铁制成空心的轮船,可以排开更多的水,漂浮在水面上。(空心法) 排水量(m排):轮船满载时排开水的质量。F浮=m排g,而F浮=G,所以m排=m船+m货。 例1.轮船总是漂浮在水面上,一艘轮船从河里驶向大海,它受到的重力不变；它受到的浮力不变；它排开水的体积　变小。(均选填“变大”“变小”或“不变”)轮船是下沉些还是上浮些? 上浮 2.潜水艇 请同学们带着问题阅读课本。 问题:(1)潜水艇如何潜入水中? (2)潜水艇如何浮出水面? 总结:潜水艇靠改变自身重力实现上浮和下潜。 例2.潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下潜的,向潜水艇的水舱中充入适当的海水后,潜水艇在海水中由漂浮变为悬浮,潜水艇受到的浮力　变大　(选填“变大”“变小”或“不变”)。如果该潜水艇由海水中潜入长江中仍然保持悬浮,应该减小(选填“增大”或“减小”)潜水艇水舱中水的质量。(ρ海水>ρ水)  例3.潜水艇悬浮在水中时,下列说法错误的是(　D　) A.要使潜水艇下沉,应向水舱充水 　　B.要使潜水艇上浮,应从水舱向外排水 C.当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇总重等于同体积的水重 D.潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的 3.热气球和飞艇 【演示实验】孔明灯:利用塑料袋、蜡烛等演示孔明灯。 介绍热气球、飞艇的构造及应用,请学生分析其工作原理。 结论:热气球和飞艇内部充有密度小于空气密度的气体,靠空气浮力升空。 4.密度计 (1)密度计是测量液体密度的仪器,它的刻度上小下大、上稀下密。 (2)密度计的底部配有铅坠,其作用是使密度计能够竖立在液体中。 (3)密度计的工作原理是漂浮原理,同一支密度计漂浮在不同的液面上时,其受到的浮力大小是相等的,都等于其重力大小。 原因:由F浮=ρ液gV排可知,V排越大,液体的密度ρ液越小。 例4.(多选)用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述正确的是(　BD　) A.密度计漂浮得越高,所受的浮力越大 B.密度计漂浮在不同液体中,所受的浮力都相等 C.密度计排开液体的体积越大,液体的密度越大 D.密度计漂浮得越高,液体的密度越大 引导学生思考其他浮沉现象: 生活中另外一些可以利用浮力的知识来解释的现象:腌鸡蛋时,开始鸡蛋漂浮,后来下沉;煮饺子时,饺子熟了后会浮出水面;吹出的肥皂泡先上升后下降等。 　　观看图片,了解轮船发展史,体会科技的强大力量。 学生分组实验,尝试使橡皮泥小船漂在水面上,且尽可能多的放入硬币等重物。 学生展示交流橡皮泥小船制作过程中的心得体会。 学生阅读教材,了解排水量的概念。 学生思考,答题。 学生思考,答题。 　　观看演示实验,思考孔明灯飞起的原因。 学生思考、分组实验:利用吸管(圆珠笔芯)和细铜丝自制了密度计,操作如下: ①将适量细铜丝塞入吸管下部;②将制作好的吸管轻轻放入水中,调整细铜丝的重力,直至吸管能竖直漂浮在水中,在水面处做上标记。 　　通过图片,可以激发学生的学习兴趣和求知欲,体现了物理来源于生活。 实验简单有趣，可提高学生的兴趣和探究能力。 及时巩固轮船有关知识点。 通过分析潜水艇浮力和重力的影响因素及变化情况,运用浮沉条件解释潜水艇的浮沉现象,培养学生用科学方法解决实际问题的能力,从而突破重难点。 　　及时巩固潜水艇相关知识。 通过热气球和飞艇在气象、农业、军事等领域的应用介绍,开阔学生的视野。 通过亲自动手制作密度计,充分调动学生学习的积极性,加深对密度计原理的理解。 从物理走向生活,拓展思路,培养学生运用所学知识分析解决实际问题的能力。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节四:课堂例题 　　例5.小佳在爸爸陪同下在游泳池学习游泳,为了安全,她用双臂把一块浮板压入水中,如图所示,借助浮板所受的浮力来辅助游泳。已知泡沫浮板的质量是0.3 kg,体积为3×10-3 m3。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg) (1)当她从游泳池浅处走向深处时,感受到腹部的压迫感越来越大,这是因为　液体压强随深度的增加而增大　(填物理原理)。  (2)当浮板自由漂浮在水面上时,浮板受到的浮力有多大? (3)为确保儿童游泳时的安全,使用该浮板的儿童至少需要把头部露出水面,若儿童头部的体积占人体总体积的十分之一,儿童的密度取1.0×103 kg/m3,则使用该浮板的儿童体重不能超过多少千克? 解：（2）浮板受到的重力G浮板=m浮板g=0.3kg×10N/kg=3N，当浮板自由漂浮在水面上时，其受到的浮力F浮=G浮板=3N。 （3）设儿童的最大体积为V人，已知浮板的体积V=3×10-3m3，由于儿童和泡沫浮板的整体漂浮，所以F浮总=G总，即F浮人+F浮板=G人+G浮板，则根据阿基米德原理和重力公式可得，ρ水g（1-）V人+ρ水gV=ρ人gV人+G浮板，整理可得儿童的最大体积 V人== 0.027m3，则儿童的最大体重m人=ρ人V人=1.0×103 kg/m3×0.027 m3=27 kg。 　　 学生答题,在练习本上书写计算过程,利用展台展示交流。 　　练习有关浮力问题的分析方法及思维模式。 板书设计 第3节　物体的浮沉条件及应用 第2课时　浮沉条件的应用 一、轮船:空心法;排水量。 二、潜水艇:改变自身重力实现上浮和下沉。 三、热气球和飞艇:内充密度小于空气的气体。 四、密度计:漂浮原理。 课堂练习 《》第103页“经典题型剖析”题型3 课堂小结 本节课你学到了什么?有哪些收获呢? 作业布置 “练习与应用”第4~5题。 教学反思   学科网（北京）股份有限公司 $$