10.3 物体的浮沉条件及应用（教学设计）-2024-2025学年人教版物理八年级下册

本文围绕“物体的浮沉条件及应用”展开，介绍物体浮沉原理及实际应用，承接浮力知识，为解决更多物理实际问题奠基。通过实验观察、案例分析等环节，渗透物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养。 本教学设计创新点在于多种教学方法结合，特色教法如问题驱动法激发学生思考。从学生层面提升解决问题能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点，增强课堂互动性。

课题：物体的浮沉条件及应用 提供者： 单位： 教学内容分析 （1）本节课的主要教学内容是物体的浮沉条件及其在实际生活中的应用。 （2）本节课主要介绍了物体浮沉的基本原理，包括如何通过改变物体所受的重力或浮力来控制其浮沉状态。此外，课程还涵盖了如何运用这些原理来解释日常生活中的一些现象，例如轮船、潜水艇的工作原理，以及如何利用浮力原理来解决实际问题。 （3）通过学习本节课，学生能够理解物体浮沉背后的科学原理，并将其应用于日常生活和工程实践中。学生还将学会如何通过计算浮力和重力的关系来预测物体的浮沉状态，进而增强他们解决物理问题的能力。此外，通过对各种浮力应用案例的分析，学生将更好地认识到物理学在现实生活中的重要性和应用价值。 教学目标 （1）物理观念：学生能够理解并描述物体的浮沉条件，掌握浮力与重力之间的关系，并能运用浮力公式解决简单的实际问题。 （2）科学思维：通过实验观察和受力分析，学生能够运用二力平衡条件和力与运动的关系，推导出物体浮沉的条件，并能够解释生产、生活中的相关现象。 （3）科学探究：学生能够通过实验操作和多媒体展示，探究物体在不同液体中的浮沉状态，并能够通过改变物体的重力或浮力，验证浮沉条件。 （4）科学态度与责任：学生能够认识到浮力知识在生产和生活中的应用价值，培养科学探究的兴趣和责任感，并能够运用所学知识解决实际问题。 教学方法 实验观察法、案例分析法、问题驱动法、归纳总结法 教学重点及难点 （1）理解并运用物体的浮沉条件，通过二力平衡和力与运动的关系，分析物体在不同液体中的浮沉状态，并能解释实际生活中的相关现象。 （2）掌握浮力计算的核心公式（如 F 浮 =ρ 液 gV 排），并能灵活运用这些公式解决实际问题，如计算轮船的浮力或潜水艇的浮沉原理。 教学过程 师生活动设计 二次备课 一、导入新课 教师活动： 提出问题：“为什么浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但有的物体上浮，有的悬浮，还有的却下沉？”（学生思考并尝试回答） 学生活动： 学生思考问题并尝试用自己的话来解释这些现象。 设计意图： 通过设疑激发学生的求知欲，引导他们主动思考和探索。 二、讲授新课 一、物体的浮沉条件 演示实验： 教师将木块按入水中后松手，学生观察木块的运动情况。（生：木块上浮） 将一个新鲜的鸡蛋浸没在浓盐水中，学生观察鸡蛋的位置变化。（生：鸡蛋悬浮） 将一个小石块轻轻放入水中，学生观察石块的运动状态。（生：石块下沉） 利用多媒体展示浸没在液体中的木块、鸡蛋、石块（未接触容器底前）受到的力的示意图。 教师展示力的示意图，并请几位学生上台画出这些物体的受力图。 浸没在水中的木块： F 浮 > G（浮力大于重力，木块上浮） 浸没在浓盐水中的鸡蛋： F 浮 = G（浮力等于重力，鸡蛋悬浮） 浸没在水中的石块： F 浮 < G（浮力小于重力，石块下沉） 教师引导： “请大家仔细观察这些受力图，你能找到其中的规律吗？” 小结得出利用物体所受浮力与所受重力的大小关系判断物体的浮沉状态。 当F 浮 > G时，物体上浮。 当F 浮 = G时，物体悬浮。 当F 浮 < G时，物体下沉。 推导物体在上浮、悬浮、下沉和漂浮状态下物体的密度与液体的密度之间的大小关系。 上浮：ρ 物 < ρ 液 悬浮：ρ 物 = ρ 液 下沉：ρ 物 > ρ 液 漂浮：ρ 物 < ρ 液（部分浸入） 教师提问： “如果物体的密度小于液体的密度，它会怎样？如果物体的密度大于液体的密度呢？” 提问并引导学生讨论： 你能根据物体的浮沉条件总结出一种计算浮力的方法吗？用这种方法必须满足什么前提条件？需要已知哪些物理量？（生：可以通过F 浮 = G 物来计算浮力，前提是物体漂浮或悬浮，需要已知物体的质量或体积） 及时巩固应用条件法求浮力： 例题 1：重 20N 的木块漂浮在水面上时受到的浮力是多少？ 解：F 浮 = G 物 = 20N 例题 2：一个质量是 50g 的鸡蛋悬浮在盐水中时受到的浮力是多少？ 解：F 浮 = G 物 = m 物 g = 0.05kg × 9.8 N/kg = 0.49N 例题 3：把一个密度为 0.8×10³kg/m³，体积为 1000cm³ 的物体放入足够多的水中，静止时受到的浮力是多大？ 解：F 浮 = ρ 液 gV 排 = 1.0×10³kg/m³ × 9.8 N/kg × 1.0×10⁻³m³ = 9.8N 教师引导： “请大家注意，解题时一定要先判断物体的状态，再选择合适的公式进行计算。” 二、浮力的应用 讲述人类利用浮力的历程。 介绍古代人们如何发明了船、潜水艇等利用浮力的设备，以及现代科学技术的发展。 演示实验： 把橡皮泥放入水中，观察它怎样运动。（生：橡皮泥下沉） 如何使橡皮泥漂浮在水面上，并能承载重物？说说你的办法，并给同学们做演示。（生：可以将橡皮泥做成空心形状，增大排开水的体积） 教师提问： “为什么橡皮泥做成空心形状就能漂浮在水面上？” 分析原因： 把橡皮泥捏成瓢状，即做成中间空心的形状。它所受重力不变，但排开水的体积增大，根据阿基米德原理 F 浮 = ρ 液 gV 排可知，F 浮增大，所以能漂浮在水面上，轮船就是根据这一原理制成的。 讲解排水量的概念，小结出已知轮船的排水量求轮船受到的浮力的方法。 排水量：轮船装满货物时排开水的质量（m 排）。 F 浮 = m 排 g 例题：一艘轮船的排水量是 1×10⁴t, 求它受到的浮力？ 解：F 浮 = m 排 g = 1×10⁷kg × 9.8 N/kg = 9.8×10⁷N 教师引导： “大家要注意，排水量是指轮船装满货物时排开水的质量，而不是整个轮船的质量。” 推导轮船满载和空载时排水量和船的质量、货物的质量之间的关系。 m 排 = m 船 + m 物 m 空排 = m 船 利用 flash 动画讲解潜水艇的浮沉原理。 潜水艇是靠改变自重实现浮沉的。通过改变潜艇内的压载水舱的水量，从而改变潜艇的总重力，实现浮沉。 教师提问： “潜水艇是如何改变自己的浮沉状态的？” 讲解气球和飞艇的升空原理： 气球和飞艇的气囊里充入密度比空气小的气体，如氢气、氦气或热空气，可以减轻自身的重力 G。根据阿基米德原理 F 浮 = ρ 气 gV 排可知，ρ 气、g、V 排都不变，即受到的浮力 F 浮不变。所以，F 浮 > G，在空气中上浮。 教师引导： “为什么气球和飞艇能升空？它们的内部填充了什么气体？” 利用多媒体展示课堂练习。 例题：把一个密度为 0.5×10³kg/m³，体积为 2000cm³ 的物体放入足够多的水中，静止时受到的浮力是多大？ 解：F 浮 = ρ 液 gV 排 = 1.0×10³kg/m³ × 9.8 N/kg × 2.0×10⁻³m³ = 19.6N 学生活动： 观察并记录实验现象。 思考并回答问题。 独立完成练习，及时巩固所学知识。 设计意图： 提高学生归纳、总结的能力。 培养学生应用所学知识解决问题的能力。 三、课堂小结 教师活动： 总结本节课的主要内容，强调重点和难点。 主要内容： 物体的浮沉条件： 当F 浮 > G时，物体上浮。 当F 浮 = G时，物体悬浮。 当F 浮 < G时，物体下沉。 漂浮或悬浮物体的浮力计算方法：F 浮 = G 物 = m 物 g = ρ 物 gV 物（条件法） 排水量就是轮船装满货物时排开水的质量（m 排）。已知 m 排可根据公式F 浮 = m 排 g求出轮船受到的浮力。 空载：m 空排 = m 船 满载：m 排 = m 船 + m 物 始终漂浮：F 浮 = G 潜水艇是靠改变自重实现浮沉的。气球和飞艇内充入密度比空气小的气体，从而减轻自重，使F 浮 > G而升空。 学生活动： 积极思维，自主总结本节课的收获。 设计意图： 培养归纳、总结能力。 课后作业 （1）根据物体的浮沉条件，设计一个小实验，验证木块、石块等不同物体在水中所受浮力与重力的关系，并记录实验结果。 （2）结合生活中的实例，例如轮船、潜水艇、气球等，解释它们是如何利用浮力来实现浮沉或飞行的，并尝试计算相关浮力。 学科网（北京）股份有限公司 $$