第4节 水的浮力 第4课时（导学案）科学浙教版2024八年级上册

该初中科学导学案围绕水的浮力应用展开，引导学生理解轮船、潜艇、密度计等利用浮力的原理，通过橡皮泥漂浮实践、轮船装货及江河入海浮力变化讨论等活动，结合填空题、探索活动搭建学习支架，关联阿基米德原理与生活应用。 注重探究实践与科学思维培养，通过动手操作（橡皮泥、玻璃球模拟潜艇）、逻辑推理（密度计液体密度比较）及情境化习题（水下滑翔机、潜艇模型），帮助学生提升推理论证能力，感受科技价值，激发探究兴趣，落实从生活到科学的学科特色学习。

第4节 水的浮力（第4课时）（导学案） 1、理解浮力在轮船、潜艇等场景的应用原理，建立浮力与生活的联系。 2、通过分析浮力相关现象，运用阿基米德原理推理判断，提升逻辑思维能力。 3、感受浮力应用的科技价值，培养对科学探究的兴趣和实践创新意识。 1、理解轮船、潜艇、密度计等利用浮力的原理，掌握浮力应用与阿基米德原理的关联。（重点） 2、分析轮船从江河驶入大海时浮力与排开水体积的变化逻辑。（难点） 3、理解潜艇通过改变自身重力实现浮沉的动态过程，区分其与改变排开体积实现浮沉的差异。（难点） 1、轮船的大小常用排水量表示，它指的是轮船装满货物时排开水的质量。 2、密度计测量液体密度时始终处于漂浮状态，其刻度特点是 “上小下大”。 3、潜艇通过调节两侧水舱的水量改变自身重力，从而实现上浮、下沉或悬浮。 4、热气球内充入被加热的空气，因空气受热膨胀、密度减小，从而获得向上的浮力。 1、实践活动：如果把一块橡皮泥放在水面上，橡皮泥将会沉入水底。你有什么方法能让橡皮泥漂浮在水面上？动手试一试。 将橡皮泥捏成碗状。 2、思考与讨论 （1）将货物装上船，船受到的浮力如何变化？船在水中的浮沉情况如何变化？ ①货物始终处于漂浮状态，浮力等于重力，因此将货物装上船，总质量增加了，船受到的浮力增大。 ②货船受到的浮力增大，根据阿基米德原理，船排开水的体积也就增大，船在水中会下沉些。 （2）一艘轮船从江河驶入大海，受到的浮力如何变化？排开水的体积如何变化？ 轮船从江河驶入大海，受到的浮力不变，排开水的体积变小。 3、思考与讨论：把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中，甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙，分析判断两液体密度的大小关系。 根据阿基米德原理，密度计受到的浮力F浮=ρ液gV排，因为密度计漂浮F浮=G密度计，即密度计放在甲、乙两种液体中受到的浮力相等，可得ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙，由图可知V排甲＜V排乙，所以ρ甲＞ρ乙。 4、探索活动 （1）玻璃球的顶部和底部各有一个小孔，顶部小孔通过橡皮管与针筒相连。开始时球内装满水，沉入水下。 （2）将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动情况。上浮 （3）将针筒的活塞往外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动情况。下沉 5、思考与讨论：人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是把几个浮筒灌满水，使它们沉到水底，潜水员用钢索把它们拴在沉船的两侧。然后，打捞船上的机器开动起来，把空气压进浮筒，将筒内的水排出去，沉船就可以浮起来了。这种方法的原理是什么？ 将沉船与浮筒看作一个整体，排开水的体积不变，所受浮力不变。当浮筒内的水未排出时，重力大于浮力，不会浮起。当浮筒中的水排出后，整体所受重力减小，当重力小于浮力时，沉船浮起，即浮筒打捞法是利用改变自身的重力实现上浮和下沉的原理实现的。 1．我国研制的水下滑翔机“海燕—X”，将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米．如图所示是水下滑翔机的模型，机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀．当油囊收缩时滑翔机下潜，当油囊膨胀时滑翔机上浮．下列说法正确的是（　　） A．滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的 B．油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小 C．油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力 D．滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力 【答案】B 【解析】 A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀，则油馕排开的水的体积不同，受到的浮力不同，所以能实现浮沉，故A错误； B、油囊收缩时，排开的水的体积变小，水的密度不变，根据阿基米德原理可知，滑翔机受到的浮力减小，故B正确； C、油囊膨胀时，滑翔机会上浮，根据物体的浮沉条件可知，滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力，故C错误； D、滑翔机本身的重力不变，上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力，下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力，所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力，故D错误。 2．校园科技节开展自制潜艇比赛，某小组同学利用玻璃瓶制作了如图所示的潜艇模型。参赛潜艇模型需按要求完成在 A 处漂浮、在B和D 处悬浮、在C 处沉底的动作展示。下列说法中，正确的是(　　) A．当潜艇模型从 A 处到B 处时，需要向外拉活塞 B．当潜艇模型从 B 处到C 处时，潜艇模型受到的浮力变大 C．当潜艇模型从 C 处到D 处时，潜艇模型受到的重力变大 D．当潜艇模型从 D 处到A 处时，潜艇模型受到的浮力变大 【答案】A 【解析】 A.当潜水艇从A到B时，即由漂浮到悬浮，需要增加潜水艇的重力，所以向外拉活塞，使潜水艇内部的气压减小，水就进入潜水艇，故A正确； B.当潜水艇从B到C时，即都悬浮，由于液体的密度不变，排开液体的体积不变，根据F浮=ρ液gV排知浮力不变，故B错误； C.当潜水艇从C到D时，即由沉底到悬浮，由于悬浮时浮力等于重力，沉底时浮力小于重力，且由C到D时，潜水艇排开水的体积不变、液体的密度不变，则浮力不变，所以需要潜水艇的重力变小，故C错误； D.当潜水艇从D到A时，即由沉底到漂浮，由于排开水的体积减小，根据F浮=ρ液gV排知潜水艇的浮力变小，故D错误。 3．下列物体中，不是利用空气浮力升空的是 （　　） A．孔明灯 B．热气球 C．飞艇 D．火箭 【答案】D 【解析】 ABC.升空的热气球、孔明灯、气艇，里面所充热空气或氦气的密度都小于空气的密度，气球受浮力作用而上升，故ABC不符合题意。 D.火箭利用喷出的燃气的反作用力升空的，故D符合题意。 4．中国台湾长荣海运公司旗下的巨型货轮“长赐”号曾经在埃及苏伊士运河新航道搁浅，导致运河双向堵塞断航，如图甲所示，简化为模型为如图乙，为了使该货船能回到航道继续航行，下列措施一定不可行的是（　　） A．借助浮筒使船上浮 B．将货船拖回到航道 C．将货物搬到甲板上 D．清除货船底部淤泥 【答案】C 【解析】 A．根据题意可知，借助浮筒能增大浮力，可以使船上浮，故A正确不符合题意； B．根据题意可知，将货船拖回到航道，离开淤泥，可以使船继续航行，故B正确不符合题意； C．将货物搬到甲板上，虽然货物的位置发生改变，但是船和货物的总重力不变，在浮力不变的情况下，不能继续航行，故C错误符合题意； D．清除货船底部淤泥，能增大船排开的水的体积，从而增大浮力，故D正确不符合题意。 5．如图所示，是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析，全球气候变暖会导致冰山熔化，海平面升高。下列判断正确的是（　　） A．冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力 B．冰山所受的重力小于它排开水所受的重力 C．冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上 D．冰山熔化一部分后排开水的体积不变 【答案】C 【解析】 A、由物体浮沉条件可知，冰山在海水中漂浮，冰山所受到的浮力等于它所受的重力，故A错误； B、冰山所受到的浮力等于它所受的重力，根据阿基米德原理，冰山所受的重力等于它排开水所受的重力，故B错误； C、冰山熔化一部分后密度仍然小于海水，所以仍会漂浮在水面上，故C正确； D、冰山熔化一部分后，重力变小，处于漂浮状态，浮力变小，根据阿基米德原理，排开水的体积变小，故D错误。 6．某同学把几个鸭蛋放入配制好的盐水中，其中一个鸭蛋进入盐水中运动轨迹（如图所示），则该鸭蛋在此过程中所受浮力变化的大致曲线为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】鸭蛋在下沉到刚好浸没在盐水的过程中，排开盐水的体积变大；鸭蛋继续下沉，再上浮到上表面刚接触水面的过程中，排开盐水的体积不变（等于鸭蛋的体积）；当鸭蛋上浮至漂浮的过程中，排开盐水的体积减小，因为盐水的密度不变，则由阿基米德原理可知，鸭蛋在整个过程中受到的浮力先增大，再不变，再减小，最后漂浮时又保持不变（等于鸭蛋的重力），故A符合题意，BCD不符合题意。 7．如图所示为某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有 W 的是北大西洋“载重线”，标有 S 的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为 30万t(g 取 10 N/kg)，则远洋轮船此时受到的浮力为　 　N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力 F1　 　(填“大于”“等于”或“小于”，下同)在印度洋受到的浮力 F2；北大西洋的海水密度ρ1　 　印度洋的海水密度ρ2。 【答案】3×109；等于；大于 【解析】若此远洋轮船在海面航行时，根据阿基米德原理可知：F浮=G排=m排g=3×108kg×10N/kg=3×109N； 当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，因为轮船漂浮，所以轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G，即：F1=F2；标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”，由图可知北大西洋“载重线”在下方，则轮船排开海水的体积：V排1＜V排2，即轮船在北大西洋航行时V排较小，根据F浮=ρ液gV排可知北大西洋的海水密度大于印度洋的海水密度，即：ρ1＞ρ2。 8．如图所示，氢气球受到的浮力可视为不变。气球和吊篮的总质量为m，整个装置所受的空气阻力的大小与速度的大小成正比。若吊篮中装有的重物质量为 25m 时，气球先向下运动，最终以1.5m/s的速度匀速下降；若吊篮中装有的重物质量为13m 时，气球先向上运动，最终以1.5m/s的速度匀速上升。则氢气球受到浮力的大小为　 　；若吊篮中没有装重物，氢气球上升的最大速度为　 　(吊篮及吊篮中重物的浮力忽略不计)。 【答案】20mg；4.75m/s 【解析】 （1）若吊篮中装有的重物质量为25m时，气球最终以1.5m/s的速度匀速下降，受到竖直向下的总重力、竖直向上的浮力和阻力，则F浮+f=（m+25m）g，即F浮+f=26mg------① 若吊篮中装有的重物质量为13m时，气球最终以1.5m/s的速度匀速上升，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力，则F浮=（m+13m）g+f，即F浮=14mg+f-------② 联立①②可得：F浮=20mg，f=6mg； （2）吊篮中没有装重物，设氢气球上升的最大速度v' 当氢气球以最大速度匀速上升时，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力，则f'+G=F浮，f'+mg=20mg，f'=19mg，又因装置所受的空气阻力的大小与速度的大小成正比，则f：f'=v：v'即6mg：19mg=1.5m/s：v' v'=4.75m/s。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 水的浮力（第4课时）（导学案） 1、理解浮力在轮船、潜艇等场景的应用原理，建立浮力与生活的联系。 2、通过分析浮力相关现象，运用阿基米德原理推理判断，提升逻辑思维能力。 3、感受浮力应用的科技价值，培养对科学探究的兴趣和实践创新意识。 1、理解轮船、潜艇、密度计等利用浮力的原理，掌握浮力应用与阿基米德原理的关联。（重点） 2、分析轮船从江河驶入大海时浮力与排开水体积的变化逻辑。（难点） 3、理解潜艇通过改变自身重力实现浮沉的动态过程，区分其与改变排开体积实现浮沉的差异。（难点） 1、轮船的大小常用 表示，它指的是轮船装满货物时排开水的质量。 2、密度计测量液体密度时始终处于 状态，其刻度特点是“上小下大”。 3、潜艇通过调节两侧水舱的水量改变自身 ，从而实现上浮、下沉或悬浮。 4、热气球内充入被加热的空气，因空气受热膨胀、密度 ，从而获得向上的浮力。 1、实践活动：如果把一块橡皮泥放在水面上，橡皮泥将会沉入水底。你有什么方法能让橡皮泥漂浮在水面上？动手试一试。 2、思考与讨论 （1）将货物装上船，船受到的浮力如何变化？船在水中的浮沉情况如何变化？ （2）一艘轮船从江河驶入大海，受到的浮力如何变化？排开水的体积如何变化？ 3、思考与讨论：把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中，甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙，分析判断两液体密度的大小关系。 4、探索活动 （1）玻璃球的顶部和底部各有一个小孔，顶部小孔通过橡皮管与针筒相连。开始时球内装满水，沉入水下。 （2）将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动情况。 （3）将针筒的活塞往外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动情况。 5、思考与讨论：人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是把几个浮筒灌满水，使它们沉到水底，潜水员用钢索把它们拴在沉船的两侧。然后，打捞船上的机器开动起来，把空气压进浮筒，将筒内的水排出去，沉船就可以浮起来了。这种方法的原理是什么？ 1．我国研制的水下滑翔机“海燕—X”，将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米．如图所示是水下滑翔机的模型，机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀．当油囊收缩时滑翔机下潜，当油囊膨胀时滑翔机上浮．下列说法正确的是（　　） A．滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的 B．油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小 C．油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力 D．滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力 2．校园科技节开展自制潜艇比赛，某小组同学利用玻璃瓶制作了如图所示的潜艇模型。参赛潜艇模型需按要求完成在 A 处漂浮、在B和D 处悬浮、在C 处沉底的动作展示。下列说法中，正确的是(　　) A．当潜艇模型从 A 处到B 处时，需要向外拉活塞 B．当潜艇模型从 B 处到C 处时，潜艇模型受到的浮力变大 C．当潜艇模型从 C 处到D 处时，潜艇模型受到的重力变大 D．当潜艇模型从 D 处到A 处时，潜艇模型受到的浮力变大 3．下列物体中，不是利用空气浮力升空的是 （　　） A．孔明灯 B．热气球 C．飞艇 D．火箭 4．中国台湾长荣海运公司旗下的巨型货轮“长赐”号曾经在埃及苏伊士运河新航道搁浅，导致运河双向堵塞断航，如图甲所示，简化为模型为如图乙，为了使该货船能回到航道继续航行，下列措施一定不可行的是（　　） A．借助浮筒使船上浮 B．将货船拖回到航道 C．将货物搬到甲板上 D．清除货船底部淤泥 5．如图所示，是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析，全球气候变暖会导致冰山熔化，海平面升高。下列判断正确的是（　　） A．冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力 B．冰山所受的重力小于它排开水所受的重力 C．冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上 D．冰山熔化一部分后排开水的体积不变 6．某同学把几个鸭蛋放入配制好的盐水中，其中一个鸭蛋进入盐水中运动轨迹（如图所示），则该鸭蛋在此过程中所受浮力变化的大致曲线为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示为某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有 W 的是北大西洋“载重线”，标有 S 的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为 30万t(g 取 10 N/kg)，则远洋轮船此时受到的浮力为　 　N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力 F1　 　(填“大于”“等于”或“小于”，下同)在印度洋受到的浮力 F2；北大西洋的海水密度ρ1　 　印度洋的海水密度ρ2。 8．如图所示，氢气球受到的浮力可视为不变。气球和吊篮的总质量为m，整个装置所受的空气阻力的大小与速度的大小成正比。若吊篮中装有的重物质量为 25m 时，气球先向下运动，最终以1.5m/s的速度匀速下降；若吊篮中装有的重物质量为13m 时，气球先向上运动，最终以1.5m/s的速度匀速上升。则氢气球受到浮力的大小为　 　；若吊篮中没有装重物，氢气球上升的最大速度为　 　(吊篮及吊篮中重物的浮力忽略不计)。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $