最新人教版八年级物理下册第十章《物体的沉浮条件及应用》示范教案Word格式文档下载.docx
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1.初步认识科学技术对社会发展的影响;
2.初步建立应用科学知识的意识。
教学重点
浮沉条件和密度大的物体实现漂浮的方法。
教学难点
综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体课件、金属箔、大烧杯、水、密度计、充有氢气的气球、没充气的气球。
导入新课
多媒体展示情景:
一艘战舰行驶在水面上,这时一颗鱼雷从一艘在水下游弋的潜水艇中发射出来击中了战舰,一声爆炸后,战舰慢慢沉没了。
问题:
1.如上图所示,漂浮的冰山、行驶在水面上的战舰、水下的潜艇、沉入水中的战舰都受浮力吗?
2.它们所受浮力如何计算?
学生活动:
都受浮力,可以利用阿基米德原理计算大小。
既然它们都受浮力,那为什么战舰开始浮在水面上,过一会儿沉入了水底?
还有那艘潜艇,为什么既不浮在水面上,也没有沉入水底,而是停在水面以下呢?
物体什么时候浮,什么时候沉呢?
实验1:
将小木块、乒乓球、小铁块浸没在水中,小木块、乒乓球上浮,小铁块下沉。
实验2:
将牙膏皮放入水中下沉,将牙膏皮折成小盒子,漂浮在水面上。
同时课件展示图片,人在死海中悠闲地戏水、飞艇在空中自由地上升下降,如图所示。
引导:
通过刚才的实验,还有上面展示的两幅图片,对于这些现象,你们想提出什么问题?
思考问题:
为什么有的物体会上浮?
为什么有的物体会下沉?
物体的浮与沉取决于什么条件?
教学说明:
这个时候学生的思维是直接的,他们很容易得到的答案是:
可能浮力大的上浮,浮力小的下沉。
此时老师对学生进行有针对性的引导:
“在水中只受浮力吗?
与重力有没有关系?
”引导学生对观察到的现象进行有根据的猜测。
到底是什么原因影响了物体在水中的状态呢,这节课我们通过实验进行探究。
引出课题:
物体的浮沉条件及其应用。
推进新课
一、物体的浮沉条件
1.漂浮、悬浮和下沉
演示实验:
将三个乒乓球浸没水中(一个充满沙;
一个中空;
一个有部分沙,用蜡封住),松手后出现什么现象?
分析讨论。
提出问题:
浸入水中的物体受到哪几个力的作用?
它们的施力物体是谁?
交流讨论:
一个物体在受到两个或两个以上力的作用时,它的运动状态由这些力共同决定。
(1)当F浮=G时,它受到平衡力的作用,将处于什么状态?
(2)当F浮>
G时,它受到非平衡力的作用,将处于什么状态?
(3)当F浮<
下沉的物体最终处于什么状态?
为什么?
那么上浮的物体最终处于什么状态?
点拨1:
悬浮的物体完全进入液体中,可以静止在液体内部任一地方,其体积________于物体排开液体的体积;
而漂浮则是物体静止在液体表面上,其体积________于物体排开液体的体积。
首先指明这些现象可以描述为“漂浮”“下沉”“悬浮”,规范物理语言,然后要求学生进行受力分析,利用二力平衡的知识解决问题。
2.物体的浮沉条件
分析讨论,得出浮沉条件。
将学生讨论的结果填入表格中:
状态
受力关系
合力
漂浮
F浮=G
为零
下沉
F浮<
G
竖直向下
悬浮
观察表格会发现,受力关系中还有一种情况:
F浮>
G,这就是“上浮”。
补充表格。
物体漂浮和悬浮时,都有F浮=G,那这两种情况岂不是完全相同了吗?
比较分析。
漂浮时,物体只有部分体积浸入液体中,而悬浮时,物体全部浸入了液体中。
总结易混淆的几个词语:
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”,包括完全浸没和部分浸没。
漂浮:
物体在液面处,部分体积浸没。
悬浮:
物体在液面以下,完全浸没,可以存在于液面下任何位置。
上浮:
物体正在向上加速运动,可能完全浸没,也可能部分浸没,最终状态是漂浮。
下沉:
物体正在向下加速运动,可能完全浸没,也可能部分浸没,最终状态是沉在液体底部。
(教学说明:
利用二力平衡的知识探究浮沉条件的过程由学生自主进行,可以板演受力分析情况。
)
铁块放入水中会下沉,放入水银中会怎样?
有学生认为漂浮,也有学生认为下沉。
水银有毒,我们不方便亲自试一试,但是我们知道水银的密度比铁的密度大,能不能利用它们的密度关系来判断?
利用阿基米德原理公式的变形F浮=ρ液gV排和浮沉条件来分析。
F浮=G⇒ρ液gV排=ρ物gV物⇒ρ液V排=ρ物V物⇒ρ液>
ρ物(因为V排<
V物)
G⇒ρ液gV排<
ρ物gV物⇒ρ液V排<
ρ物V物⇒ρ液<
ρ物(因为V排=V物)
F浮=G⇒ρ液gV排=ρ物gV物⇒ρ液V排=ρ物V物⇒ρ液=ρ物(因为V排=V物)
G⇒ρ液gV排>
ρ物gV物⇒ρ液V排>
ρ物V物⇒ρ液>
由此可判断,铁块会沉入水底,但却会漂浮在水银面上。
将浮沉情况与密度的联系补充到上表中。
[即学即练]
农民们经常利用浮力的知识选种。
当把绿豆倒入盛水的容器中,成熟饱满的绿豆沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上,产生这一现象的原因是( )。
A.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在水面的绿豆受到的浮力大于重力
B.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在水面的绿豆受到的浮力等于重力
C.沉底的绿豆受到的浮力大于重力,漂浮在水面的绿豆受到的浮力等于重力
D.沉底的绿豆受到的浮力等于重力,漂浮在水面的绿豆受到的浮力小于重力
答案:
B
二、浮力的应用
1.轮船的浮沉原理
学生自学阅读课本相关内容,思考下列问题。
你有没有办法让铁块漂浮或悬浮在水中?
让铁块的密度变小,小到等于水的密度就能悬浮了,小于水的密度就能漂浮了。
怎么才能使铁块的密度变小呢?
由密度公式ρ=
可知有两种办法:
(1)在质量不变的情况下增大体积。
可将铁块压成薄片,包成铁盒,增大体积。
(2)在体积不变的情况下减小质量。
可挖掉铁块的中间的铁,减小质量。
其实这两种办法都是将铁块制成“空心”。
演示:
将叠在一起的金属箔放在水面上,金属箔下沉。
将金属箔伸展开,叠成盒状放在水面上,金属箔漂浮。
轮船就是利用这个原理制成的。
(1)轮船的原理:
通过将密度大的钢铁制成空心,增大了体积,进而增大了排开液体的体积,从而增大了可以利用的浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
(2)排水量:
轮船排开水的重力越大,受到的浮力就越大,就可以承载更多的货物。
我们把轮船满载货物时排开水的质量叫做轮船的排水量。
即:
排水量=m船+m货
[质疑]轮船从河里驶入海里
(1)它受到的浮力变大、变小还是不变?
(不变,始终漂浮)
(2)它排开的液体的质量变不变?
(不变)
(3)它排开的液体的体积变不变?
(变,ρ海水>
ρ水,所以V排海水<
V排水)
(4)它是下沉一些,还是浮起一些?
(V排变小了,所以上浮一些)
[强调]同一条船在河里和海里时,所受浮力相同,但它排开的河水和海水的体积不同。
因此,它的吃水深度不同。
轮船漂浮,人们在船体与水面相平处用不同颜色画线作标记,如图所示,表示轮船没入水中的深度,这条线叫做吃水线,最高吃水线表示最大的安全载重量。
例题一艘质量为6×
103t的轮船,排水量为1×
104t,那么它最多可以承载多少货物?
当它满载货物在密度为1×
103kg/m3的河水中时,受到的浮力有多大?
当它驶入海洋中时,受到浮力的大小变了吗?
所以它将________(选填“向上浮起”或“向下沉入”)一定的体积。
解:
1×
104t-6×
103t=4×
103t
F浮=G排=m排g=1×
107kg×
9.8N/kg=9.8×
107N
当它驶入海洋中时,因为船仍然是漂浮,浮力等于重力,浮力保持不变。
由F浮=ρ液gV排可知,轮船由河里驶入海洋中,由于浮力F浮和g不变,液体的密度ρ液增大,所以V排变小,轮船会向上浮起一定的体积。
2.潜水艇的浮沉原理
潜水艇受到的浮力和重力相等,所以可以悬浮在海水中,可是它如何才能浮出水面呢?
[学生实验]
请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气。
现象:
吸气时,水逐渐进入管中,管子下沉;
吹气时,管中的水被排出,管子上浮。
[质疑]
(1)小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化?
(塑料管形变很小,V排基本不变,所以可以认为F浮不变)
(2)塑料管是怎样上浮或下沉的呢?
(吹气时,水从管子中排出,重力变小,F浮>
G物,所以塑料管上浮;
吸气时,水进入管子,重力变大,F浮<
G物,所以塑料管下沉)
[讲解]潜水艇两侧有水舱,当水舱中充水时,潜水艇加重,就逐渐潜入水中;
当水舱充水使艇重等于同体积水重时,潜水艇就可悬浮在水中;
当压缩空气使水舱中的水排出一部分时,潜水艇变轻,就可上浮了。
利用多媒体课件演示潜水艇的浮沉。
讨论发现悬浮的潜水艇排开海水的体积不能变化,所受浮力不能改变,只能通过改变自身重力实现浮沉。
归纳总结:
潜水艇的原理:
靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
[强调]潜水艇在浸没在水下不同深度所受浮力相同。
3.气球和飞艇的升降原理
创设情景:
释放一个氢气球,气球上浮至天花板。
现场吹一个气球,扎紧口并松手,气球降至地面。
这两个气球都受浮力吗?
为什么一个上浮,另一个下降呢?
不假思索地回答是因为充入的气体不同,密度不同造成浮沉不同的。
如何才能将气球浮在空中?
讨论,利用浮沉条件的密度关系可知,向气球中充入密度比空气小的气体,比如氢气、热的空气等。
介绍热气球和飞艇的发展历程:
氢气球→氢气飞艇→氦气飞艇
热气球、飞艇带着人飞上了天,实现了人们升天的梦想,可是它们怎么下来呢?
减小浮力,利用F浮=ρgV排可知,减小排开气体的体积,比如热气球停止加热、飞艇放出一部分气体。
气球和飞艇的升降原理:
利用里面充的气体的密度小于空气的密度,空气产生的浮力大于自身的重力来升空;
利用减小浮力来下降。
生活中还有哪些现象可以利用浮力的知识来解释?
如腌鸡蛋时,开始鸡蛋漂浮,后来下沉;
煮饺子,饺