浮力的应用教学设计1Word文件下载.docx

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三维目标

知识与技能

1.知道物体的浮沉条件；

2.知道浮力的应用。

过程与方法

1.通过观察、分析，了解轮船是怎样浮在水面上的；

2.通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。

情感态度与价值观

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。

课前准备

教师：

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。

学生：

有关浮力应用的实例资料。

教学设计

［导入新课］

情景设置：

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.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，那为什么战舰一会儿浮在水面上，一会儿又沉入了水底？

还有那艘潜艇，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？

［推进新课］

一、浮沉条件

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。

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

合力方向

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，那岂不是相同了吗？

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，最终状态是沉在水底。

（教学说明：

利用二力平衡跟合成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？

有认为漂浮的，也有认为下沉的。

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？

利用阿基米德公式的变形F浮=ρgV排和浮沉条件来分析。

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）

ρ液=ρ物（因为V排=V物）

F浮>

ρ液gV排>

ρ液V排>

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、轮船和潜水艇的浮沉原理

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

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。

轮船和潜水艇就是利用这个原理制成的。

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，使受到的浮力等于重力，从而使轮船漂浮，潜水艇悬浮。

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。

由阿基米德原理和轮船漂浮时浮力等于重力可知：

F浮=G=G排

mg=m排g

m=m排，也就是说，轮船的排水量等于轮船满载货物时的总质量。

所以可以利用排水量来表示轮船的大小。

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？

为什么？

所以它将_______________（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，保持不变。

由F浮=ρgV排可知，由于浮力F浮和g不变，液体的密度ρ增大，所以V排变小，轮船会向上浮起一定的体积。

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，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。

如果我们在轮船上的各条吃水线上标出对应液体的密度，那就可以用来测量液体的密度了，这样的装置叫做密度计。

介绍密度计。

密度计的刻度值越往下越大还是越往下越小？

分析并观察。

密度计的刻度值越往下越大。

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？

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，只能通过改变重力实现浮沉。

利用多媒体课件演示潜水艇的浮沉。

通过例题认识轮船的吃水线和密度计，这也是浮力在生活中的应用。

吃水线和密度计有相同之处，放在一起类比学习，便于学生接受。

将密度计分别放入甲、乙两杯液体中，如图所示。

若两杯中的液体密度分别为ρ甲、ρ乙，静止时密度计所受浮力分别为F甲、F乙，则（　　）

A.ρ甲＜ρ乙，F甲＝F乙

B.ρ甲＜ρ乙，F甲＞F乙

C.ρ甲＞ρ乙，F甲＜F乙

D.ρ甲＞ρ乙，F甲＝F乙

A

三、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，密度不同造成浮力不同的。

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。

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，饺子熟了后会浮出水面；

吹出的肥皂泡先上升后下降，等等。

［课堂小结］

1.浮沉条件。

2.轮船、潜水艇、氢气球、飞艇、热气球的原理。

3.排水量、吃水线、密度计。

［布置作业］

“动手动脑学物理”第1、2、3、4、6题。

板书设计

设计点评

本节课的教学是围绕着“密度大的物体是如何实现漂浮或悬浮的”这么一个问题进行的。

教学活动加强了对物体的受力分析，从二力合成和平衡的角度分析得出浮沉条件。

由阿基米德原理公式的变形F浮=ρgV排得到物体浮沉与密度的关系之后，马上提出如何使铁块漂浮的问题，学生自然会想到减小密度的方法。

通过对密度公式的分析得出轮船和潜艇的浮沉原理。

这样的安排，使知识点之间过渡自然，层层递进，利于学生接受。

据此得到“空心”这一实现密度大的物体漂浮或悬浮的重要方法，解决了前面提出的问题，这样前后呼应，在逐层解决问题的过程中完成了教学任务。

吃水线和密度计知识的教学是教学内容的有益补充，也让学生认识到了科学技术在社会生活中的影响，体现“STS”思想。

活动与探究

“酒精度数测量计”的制作

利用直尺制作一个杠杆，在左右两侧分别挂上钩码。

将左端钩码浸没于纯酒精中，调整右端钩码至杠杆在水平位置平衡，在右端钩码处作标记A，表示100度，如图甲所示。

再将左端钩码浸没于清水中，调整右端钩码至杠杆在水平位置平衡，在右端钩码处作标记B，表示零度，如图乙所示。

将A、B之间的距离分成100等份，每一等份就表示1度；

如果分成50等份，每一份就表示2度。

将左端钩码位置固定，这就制成了可以测量白酒度数的“酒精度数测量计”。

使用：

将左端钩码浸没于被测白酒中，调整右端钩码至杠杆在水平位置平衡，钩码所在刻度就是被测白酒的度数。

参考资料　

飞艇

飞艇是通过放气，减小体积，从而减小浮力，实现下降的。

但气放掉之后，就再也无法升高了。

为解决这一问题，法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有气囊的气球。

它的形状像纺锤，与现代飞艇很相似。

这种气球，外面是一个大的丝质胶囊，里面有一个小气囊，小气囊上面有一个气体阀门。

外囊充氢气，使气球产生浮力升到空中，内囊用来充空气。

这个小气囊就叫“空气房”。

气球在升空之前，先将“空气房”充进空气。

当气球升到一定高度后，就将“空气房”打开，放出一部分空气。

这样，外囊膨胀后，“空气房”就因受挤压而缩小，使外囊膨胀的压力有所减小，以保证气囊不致胀破。

这一发明，解决了气球升空的一大难题，是飞艇发展史上的重大突破。

此后，“空气房”便在所有飞艇上使用了，并一直使用至今。