1.3水的浮力（第3課時）（教學(xué)設(shè)計）年級八年級授課時間課題1.3水的浮力（第3課時）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：探究物體的浮沉條件；掌握物體浮沉條件的應(yīng)用?？茖W(xué)思維：用力和運動的關(guān)系推導(dǎo)出物體在液體中的浮沉條件，并推導(dǎo)出密度層面的物體在液體中的浮沉條件。探究實踐：會用物體浮沉條件解釋有關(guān)現(xiàn)象，解決簡單的實際問題；根據(jù)物體的沉浮條件的學(xué)習(xí)培養(yǎng)理論和實際結(jié)合的能力。態(tài)度責(zé)任：通過探究活動培養(yǎng)對科學(xué)的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生交流、合作以及實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神；通過認識浮力，引發(fā)學(xué)生對浮力在生活中利用的思考，鼓勵學(xué)生思考如何利用浮力方便我們的生活。教學(xué)重難點重點：物體的沉浮條件；難點：用物體的沉浮條件解決實際問題。學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版八上第一章第3節(jié)，本節(jié)主要內(nèi)容：通過觀察實驗現(xiàn)象和日常的生活體驗得出所有液體對浸入其中的物體產(chǎn)生向上的浮力。測量物體受到的浮力大小。探究影響浮力大小的因素。對浮力的探究是通過三個探究活動展開的，即“浮力的存在，浮力的大小，影響浮力大小的因素”。浮力知識對人們的日常生活，生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著廣泛的現(xiàn)實意義。體現(xiàn)在它的實用性，由于浮力知識在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各方面都有廣泛的應(yīng)用，如船舶工業(yè)、農(nóng)業(yè)上的鹽水選種，氣象上的探空氣球、軍事上的潛水艇等等。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容具有探究性，雖然浮力現(xiàn)象我們并不陌生，但浮力大小的測量、浮力大小與哪些因素有關(guān)我們并不熟悉，這留給我們很大的探究空間。本節(jié)內(nèi)容擬用3課時完成，第1課時主要內(nèi)容是認識浮力，了解浮力的概念及成因；第2課時主要內(nèi)容是探究浮力大小的影響因素及阿基米德原理；第3課時主要內(nèi)容是物體沉浮條件及其應(yīng)用。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、活動器材等教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動新課導(dǎo)入物體在液體中有不同的狀態(tài)，如輪船在江河湖海中可以漂在海面上，而潛水艇可以在水下自由航行，可以自由的上浮、下沉，泰坦尼克號撞擊冰山后沉在海底，那么為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢，他們受到的浮力有什么變化呢？接下來我們一起來分析一下物體沉浮的條件。新知講授一、物體沉浮的條件我們曾經(jīng)做過如圖所示的實驗：將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里，雞蛋將沉入杯底。但逐漸將食鹽溶解在水中后，雞蛋將會懸浮在鹽水中，最終上浮到液面。為什么雞蛋在含鹽量不同的液體中會出現(xiàn)不同的浮沉狀態(tài)呢？物體在液體中的浮沉狀況是由什么條件決定的？首先，我們要知道，物體在液體中存在三種狀態(tài)，兩個過程，三種狀態(tài)分別是漂浮、懸浮、沉底，兩個過程分別是上浮、下沉，上浮的最終結(jié)果是漂浮，下沉的最終結(jié)果是沉底。對物體進行受力分析：浸沒在液體中的物體，受到兩個力：豎直向下的重力和豎直向上的浮力。根據(jù)物體所受浮力和重力大小的不同，物體的浮沉出現(xiàn)不同的情況：上浮和下沉都屬于運動狀態(tài)，受非平衡力的作用。上浮的最終結(jié)果是漂浮，在物體逐漸冒出水面的過程中，??排逐漸減小，根據(jù)F浮懸浮時，物體可以停留在液體中的任意深度。下沉的最終結(jié)果是沉底，物體沉底時受到向上的浮力和支持力，向下的重力。上浮下沉懸浮漂浮沉底FFFFFρρρVρVρ向上運動或向下運動，受非平衡力作用液體中的任意處均可懸浮上浮的最終狀態(tài)下沉的最終狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)，受平衡力作用適用于實心的物體根據(jù)物體和液體之間的密度關(guān)系、重力和浮力的關(guān)系。我們可以推出物體在液體中的運動情況。反之，根據(jù)物體在液體中的狀態(tài)，也可以推出浮力和重力關(guān)系、物體和液體的密度關(guān)系。如石塊不論多小，在水中總會下沉，這是因為石塊密度大于水的密度；冰塊不論多大，在水中總會漂著，這是因為冰塊密度比水小。生活中如鹽水選種也是利用這個知識。思考與討論：請根據(jù)物體浮沉的條件，對圖中雞蛋的浮沉狀況作出解釋。將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里，雞蛋所受重力大于浮力，故雞蛋將沉入杯底。但逐漸將食鹽溶解在水中后，溶液密度增大，根據(jù)F浮思考與討論：物體的浮沉是一個常見的現(xiàn)象，生活中有大量的現(xiàn)象都可以用物體浮沉的條件做出解釋。你見過煮湯圓或餃子的情景嗎？當(dāng)湯圓或餃子剛放入水中時，會沉入鍋底。而當(dāng)湯圓或餃子煮熟時，則會浮出水面。這是為什么？湯圓剛放入水中時，湯圓所受浮力小于重力，所以湯圓沉入水底。煮熟時，湯圓受熱膨脹，排開水的體積增大，所受浮力增大，重力不變，所以浮力大于重力，湯圓上浮?！纠恳粋€體積為45dm3、質(zhì)量為46.35kg的密封鐵箱，不慎掉入海里。它將下沉到海底，還是懸浮在海水中，或是上浮到海面？如果這只鐵箱掉在河里，又將如何？（已知海水的密度為1.03×解：鐵箱受到的重力G=mg=46.35kg×9.8根據(jù)阿基米德原理，當(dāng)鐵箱完全浸沒在海水中時受到的浮力為：F浮根據(jù)物體浮沉的條件，因為F浮如果鐵箱是掉在河水中，因為河水的密度比海水小，可見鐵箱完全浸沒在河水中時受到的浮力要小于454.23N，即小于鐵箱受到的重力，所以鐵箱將會下沉到河底。答：鐵箱將會懸浮在海水中。若是掉在河水中，鐵箱將會沉入河底。二、物體沉浮條件的應(yīng)用物體浮沉的條件不但可以用來解釋許多生活現(xiàn)象，而且在生產(chǎn)、生活和科研上也有許多重要的應(yīng)用。1.密度計（1）結(jié)構(gòu)：下粗上細的玻璃管，下部的玻璃泡內(nèi)裝入小鉛丸或汞，使重心下移密度計更穩(wěn)定。（2）用途：測量液體的密度；（3）工作原理：漂浮原理，即F?。紾；（4）刻度值的特點①密度計上所示的數(shù)值代表被測液體的密度與水的密度的比值。注意：密度計沒有零刻度。②上面讀數(shù)小，下面讀數(shù)大。（將同一支密度計放入不同液體中，浮力相等，均等于密度計重力，則液體密度越大，V排越小，密度計浸沒的長度越短，故刻度上小下大。）③刻度不均勻，上疏下密。（密度計下粗上細，改變相同的V排時，上方細管浸入長度更長，故刻度不均勻，上疏下密，但在計算時常把密度計看作粗細一致的圓柱體。）2.輪船（1）原理：漂浮原理，即F浮=G，若不改變船的總重力，在不同水域浮力不變，ρ液改變，V排發(fā)生改變，若在同一水域行駛，改變船重，則浮力改變（浮力一直等于重力）。（2）結(jié)構(gòu)：用密度比水大的鋼板制成的輪船，由于船體中間很大部分是空的，可以排開更多的水，獲得更大的浮力，從而能漂浮在水面上。輪船的大小通常用排水量表示，排水量是輪船滿載時排開水的質(zhì)量，由于F浮==G思考與討論：（1）輪船的大小常用排水量來表示，所謂排水量就是輪船裝滿貨物時排開水的質(zhì)量。一艘輪船自身的質(zhì)量為0.7萬噸，它的排水量為1.8萬噸，則它最多可運載多少貨物？貨物質(zhì)量=排水量船身質(zhì)量=1.8萬噸0.7萬噸=1.1萬噸（2）一艘輪船從江河駛?cè)氪蠛：笫艿礁×θ绾巫兓颗砰_水的體積如何變化？輪船漂浮，浮力一直等于重力，故浮力不變；海水密度比河水大，故V排減小。3.潛艇原理：潛艇完全浸沒時，V排不變，同一水域液體密度不變，則浮力不變。潛艇靠改變自身重力來實現(xiàn)上浮和下沉。當(dāng)潛艇水艙向外排水，重力減小，當(dāng)F浮＞G時，潛艇上浮；當(dāng)向水艙中充水時，潛艇自身的重力增大，當(dāng)F?。紾時，可懸浮于某一深度航行；水艙中繼續(xù)充水，重力繼續(xù)增大，當(dāng)F?。糋時，潛艇下潛。活動：潛艇浮沉的模擬實驗1.如圖所示，玻璃球的頂部和底部各有一個小孔，頂部小孔通過橡皮管與針筒相連。開始時球內(nèi)裝滿水，沉入水下。2.將針筒的活塞向內(nèi)推，使玻璃球內(nèi)的水從底部小孔壓出，觀察玻璃球的運動狀況。玻璃球重力減小，浮力大于重力，小球上浮3.將針筒的活塞向外拉，使水從底部小孔進入玻璃球內(nèi)，觀察玻璃球的運動狀況。玻璃球重力增大，浮力小于重力，小球下沉4.熱氣球和氣艇熱氣球和氣艇都是靠空氣的浮力升空的。熱氣球是由于球內(nèi)熱空氣的密度比球外冷空氣的小，使得熱氣球受到空氣的浮力大于重力，從而能在空氣中上升；氣艇內(nèi)充有氫氣或氦氣等密度比空氣小的氣體，使其自身重力小于所受空氣的浮力，從而能在空氣中上升。早期的氣艇充的都是易燃的氫氣，后來發(fā)生了幾次氫氣爆炸事故，使人們改用了氦氣。課堂練習(xí)典例1如圖所示，將一個生雞蛋放入盛有清水的燒杯中，然后逐漸向水里添加食鹽并輕輕攪拌，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。下列說法錯誤的是（）A.生雞蛋剛放入時，會沉入水底，說明生雞蛋的密度大于水的密度B.生雞蛋最初在杯底靜止時，所受的力有三個C.添加食鹽后，生雞蛋會上浮，在上浮的過程中，生雞蛋受力平衡D.最后生雞蛋會漂浮在水面，此時生雞蛋所受浮力等于生雞蛋的重力【答案】C【解析】A.將一個生雞蛋放入盛有清水的燒杯中，最初雞蛋沉入水底，說明受到的浮力小于重力，說明生雞蛋的密度大于水的密度，故A正確，不符合題意；B.生雞蛋最初在杯底靜止時，由于所受的浮力小于重力，所以還受到了燒杯底的支持力，故B正確，不符合題意；CD.逐漸向水中加入食鹽時，鹽水的密度變大，由F浮=ρ液gV排知道，雞蛋所受浮力逐漸增大，當(dāng)液體密度等于雞蛋的密度時（浮力與重力相等），雞蛋處于懸浮狀態(tài)，若液體密度再增大(浮力再增大，大于重力)，雞蛋會上浮，最后漂浮在水面上，此時浮力等于雞蛋的重力，鹽水的密度再變大，浮力不再發(fā)生變化，故C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意。故選C。典例2（1）質(zhì)量相等的A、B、C三球，放于同一液體中靜止后如圖，可知密度最小的是球，受浮力最小的是球。（2）A、B、C為體積相同的實心球，放入盛有某種液體的容器中，從圖可知：球的密度最大，球所受的浮力最小?！敬鸢浮浚?）A；C（2）C；A【解析】（1）密度比較，看狀態(tài)：A漂浮：ρA＜ρ液；B懸浮：ρB=ρ液；C沉底：ρC＞ρ液，故ρA＜ρB＜ρC，故A的密度最??；質(zhì)量相等，看狀態(tài)：質(zhì)量相等，則重力相等，A漂?。篎浮A=G，B懸?。篎浮B=G，C沉底：F浮C＜G，則F浮A=F浮B＞F浮C，故C的浮力最??；（2）C的密度最大；體積相等，看V排：根據(jù)阿基米德原理，由于V排A＜V排B=V排C，故F浮A＜F浮B=F浮C。故A的浮力最小。典例3如圖是我國自主研發(fā)的第一艘航母“山東艦”海上進行科目訓(xùn)練的場景。下列說法正確的是（）A.航母能漂浮在海面上是因為它受到的浮力大于它的總重力B.艦載機飛離航母后，航母所受的浮力不變C.艦載機飛離航母后，航母船身相對于水面會下沉些D.航母是采用“空心”的方法增大了可利用的浮力【答案】D【解析】AB.由沉浮條件知，漂浮在海面上的航母受到的浮力等于總重力，當(dāng)艦載機飛離航母后，航母的總重力減小，航母所受的浮力變小，故AB錯誤；C.艦載機飛離航母后，航母的總重力減小，航母所受的浮力變小，由F浮=ρ液gV排可知，海水的密度不變，航母排開水的體積減小，航母船身相對于水面會上浮些，故C錯誤；D.航母是采用空心的辦法增大排開液體的體積，從而增大可以利用的浮力，故D正確。故選D。課堂小結(jié)1.物體沉浮條件上浮下沉懸浮漂浮沉底FFFFFρρρVρVρ向上運動或向下運動，受非平衡力作用液體中的任意處均可懸浮上浮的最終狀態(tài)下沉的最終狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)，受平衡力作用2.沉浮條件的應(yīng)用（1）密度計原理：物體漂浮原理；同一支密度計測量不同液體密度時，密度計重力不變，故浮力不變，由于液體密度不同，V排改變。結(jié)構(gòu)：下粗上細的玻璃管，下部的玻璃泡內(nèi)裝入小鉛丸或汞，使重心下移密度計更穩(wěn)定。密度計刻度值的特點：上面讀數(shù)小，下面讀數(shù)大；刻度不均勻，上疏下密；無零刻度。（2）輪船原理：輪船漂浮原理；若不改變船的總重力，在不同水域浮力不變，V排發(fā)生改變，若在同一水域行駛，改變船重，則浮力改變。結(jié)構(gòu)：用鋼板制成的輪船，由于船體中間很大部分是空的，可以排開更多的水，獲得更大的浮力，從而能漂浮在水面上。輪船的大小通常用排水量表示，排水量是輪船滿載時排開水的