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浮沉

第十章浮力第三节物体的浮沉条件及应用

1课时新授课

【教学目标】

知识与技能

1.知道物体的浮沉条件。

2.知道轮船、潜水艇、气球和飞艇的原理。

3.通过浮沉条件的实际应用,了解物理知识在生产与生活中的应用。

过程与方法

1.通过物体的浮沉现象的实验研究,培养学生思维能力和实验研究能力。

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.通过观察和实验,使学生树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想,培养学生与他人交流与合作的精神。

2.通过联系生活实际,使学生体会到物理知识在生活中的价值。

【教学重难点】

重点:

探究物体的浮沉条件及浮力的应

用。

难点:

探究物体的浮沉条件及浮力的应

用。

【教学准备】或【实验准备】

教师用:

多媒体课件、橙子、土豆、西红柿、塑料袋。

学生用:

烧杯、水、盐、牙膏皮、西红柿、纸杯、气球、铁钉、小瓶、泡沫、酒精灯、塑料袋。

【教学过程】

主要教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

 

一、创设情景,引入新课

【播放视频】“中国海上大阅兵”

提出问题:

为什么钢铁做成的轮船能浮在水面上?

钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢?

引出课题:

物体的浮沉条件及其应用

(设计意图:

激发学生的学习兴趣和爱国情怀。

 

学生观看视频:

了解浮沉情况不同的浮力的应用,并思考问题。

 

二、合作探究,建构知识

(一)物体浮沉条件

 

1.探究用F浮和G物的关系判断物体的浮沉

 

2、探究用ρ物与ρ液的关系判断物体的浮沉

 

3.探究改变物体的浮沉状态的方法

 

1.【演示实验】

(1)水槽中的瓶子处于什么状态?

(2)【猜一猜】一个大橙子和一个小西红柿同时放入水中,会出现什么情况呢?

【想一想】是什么原因呢?

由此可知物体的浮沉可仅由所受的浮力决定的吗?

(3)把一个大土豆和刚才的橙子同时放入水中放手后如上右图。

【议一议】为什么土豆排开水的体积比橙子大,它反下沉了呢?

到底物体的浮沉取决于什么呢?

(设计意图:

通过学生猜测和亲身感受引起认知冲突,激发学生探究欲望。

2.【受力分析】

请分析浸没在水中的上浮的橙子、悬浮的瓶子、下沉的西红柿受力情况。

3.【归纳总结】师生共同总结物体的浮沉条件:

比较浮力与物质重力的关系

上浮F浮>G物漂浮F浮=G物

悬浮F浮=G物

下沉F浮

【做一做】请将泡沫、木块、牙膏皮、小瓶、小西红柿、铁块放入水中,上浮的物体有哪些,下沉的有哪些?

并分别放入两个烧杯中。

4.【自主分析与交流】一个实心物体浸没在液体中,你能否根据物体密度与液体密度之间的关系,对物体的浮沉作出判断?

【总结】上浮F浮>G物ρ物<ρ液

漂浮F浮=G物ρ物<ρ液

悬浮F浮=G物ρ物=ρ液

下沉F浮ρ液

【想一想】漂浮与悬浮有什么共同点与不同?

5.【设置跟踪练习】

把铁块放在水中时,铁块会;放在水银中时铁块会;最终。

6.【实验探究、合作研讨】

【思维升华】—探究改变物体浮沉状态的方法

请利用桌上器材(气球、铁钉、注射器、纸杯等)改变两烧杯中的物体的浮沉状态。

【引导总结】——改变物体的浮沉状态的方法1.改变浮力:

改变V排、改变ρ液

2.改变重力

3.同时改变浮力和重力

现象释疑:

为什么汤圆刚入锅时沉底的,煮熟了就浮到水面上了?

(设计意图:

通过学生自主探究改变浮沉条件的方法,既为下面浮沉条件的应用作铺垫,又锻炼了学生的思维。

 

观察、回答:

悬浮。

猜测:

橙子下沉,小西红柿上浮。

观察发现:

橙子上浮,小西红柿下沉。

小组讨论交流:

橙子体积大,V排就大,所受浮力就大。

 

讨论交流:

土豆V排大,浮力大,其重力也大,得出物体的浮沉应该有F浮和G物共同决定的。

 

受力分析并交流:

橙子受到的浮力大于重力、西红柿受到的浮力小于重力、瓶子受到的浮力等于重力。

(设计意图:

通过学生自主受力分析、归纳总结浮沉条件,有利于学生对知识的理解,同时提升了学生的能力。

动手实验观察并分类。

小组合作自主分析:

G物=m物g=ρ物gV物

F浮=ρ液gV排

根据浮力与重力的关系得出物体密度与液体密度之间的关系。

比较漂浮与悬浮的异同点。

共同点:

在平衡力的作用下静止不动;浮力等于重力。

不同点:

漂浮是物体一部分浸入液体中,悬浮是整个物体浸没在液体中。

密度关系也不同。

学以致用:

解决问题巩固新知。

小组讨论后再动手实践。

展示成果:

(1)把牙膏皮做成船型(空心),就能浮在水面上,而且还能装载小西红柿。

(2)铁块放在纸杯里、或吹大的气球里。

(3)在烧杯里加适量的盐,鸡蛋会浮起来。

(4)在泡沫上穿几颗钉子,泡沫就沉下去了。

(5)用注射器抽小西红柿中的汁水。

……

分析、解答:

汤圆熟了时变成空心的,增大排开液体的体积,从而增大浮力。

 

(二)物体沉浮条件应用

1.轮船

工作原理

 

排水量

 

2.密度计

 

3.潜水艇

探究潜水艇的工作原理

 

4.气球和飞艇

 

5.应用拓展

过渡:

你能举出生活中应用这些改变浮沉条件的方法的事物吗?

1.轮船

【以问求答】用密度比水大的钢铁制成的轮船是却能浮在水面上,为什么?

利用学生展示的漂浮在水面的牙膏皮,可以把它看成一个小船,大家能不能说出轮船工作原理是什么?

【引导总结】——轮船的工作原理:

采用“空心”的办法增大排开液体体积增大可以利用的浮力,使船漂浮在水面。

【演示实验】标记水到牙膏皮的位置为1,然后向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为2,然后再向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为3……牙膏皮小船下沉到水底。

【问题导学、自主学习】看来船还有一个运载能力的问题,实际是用什么来衡量船的运载能力的?

——引出排水量,追问:

什么是排水量?

【跟踪典例剖析】一艘轮船排水量为2×104t。

请问它排开水的重力是多少?

除此之外我们还可以计算出哪些物理量来?

总结:

【演示实验】把牙膏皮小船放入密度为1.0×103㎏/m3纯水中,标记水到牙膏皮的位置为S,然后再把它放入密度为1.1×103㎏/m3盐水中,牙膏皮小船会有什么变化?

标记水到牙膏皮的位置为W。

则W在S的____方。

W、S叫轮船的吃水线。

【想一想】一艘轮船从河里驶入海里,它受到的重力。

它受到浮力。

它排开水的体积。

(填“变大”“变小”或不变)

2.密度计

【引导改装】S处可以标记为纯水的密度,W处可以标记为盐水的密度,牙膏皮可以改装成测量什么量的装置?

这样把它改装成了密度计。

出示:

密度计—可以直接测量液体密度的仪器。

【以问求答】1.工作原理:

利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的。

2.刻度特点:

上小下大,刻度间隔不均匀。

3.潜水艇

【合作探究】你能改变玻璃瓶的浮沉状态吗?

【播放动画】潜水艇的沉浮

【问题导学】潜水艇在水下行驶过程中,它受到的浮力大小,下潜时向水舱中,潜水艇逐渐变,就逐渐潜入水中;上浮时,就用压缩空气将水舱中的水排出一部分,使潜水艇变,从而上浮。

潜水艇的潜水和上浮是靠__来实现的。

【总结】潜水艇的工作原理:

潜水艇的上浮、下潜和悬浮,靠改变自身的重力来实现的。

【拓展】鱼的浮沉:

由潜水艇你想到什么动物,你能说说鱼是通过什么方式来实现浮沉的?

【反馈训练】某潜水艇从水面上10m处一直下潜到100m深的过程中,潜水艇受到水的压强将_____,浮力将___;从长江潜行到东海浮力将____。

4.气球和飞艇

过渡:

在空气中能实现浮沉吗?

【设置情境】出示一薄塑料袋,展开释放,塑料袋下落;用嘴吹起塑料袋释放,塑料袋下落。

为什么不能升空?

要想使它升空怎么办?

【模拟实验】利用塑料袋和酒精灯模拟热气球

让各小组同时释放。

【课堂奖励】把一“许愿灯”奖励送给“热气球”升高的最高的小组。

【归纳总结】气球和飞艇工作原理:

ρ气<ρ空气,使它受到的F浮>G物而升空。

(设计意图:

通过丰富多彩的探究活动,培养学生的动手能力、激发学习兴趣,使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有将科学技术应用于日常生活、社会中的意识。

(1)打捞沉船

介绍方法:

将几个充满水的大型浮筒沉入水底,用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起,然后用高压空气把浮筒中水排出,沉船就随着浮筒一起浮出水面。

【想一想】请解释这样打捞沉船的道理?

(2)盐水选种

(3)躺在“死海”里看书,这是什么原因呢?

(设计意图:

开拓学生视野,激发学生对科学的求知欲及探求科学知识的兴趣,从物理走向生活。

搜集实例:

轮船、潜水艇、气球……

 

思考回答。

 

观察实验。

 

回答:

排水量。

自主学习、回答问题:

轮船的大小是按排水量来区分的,排水量是轮船满载时的排开水的质量(m排),它等于船的质量和货物的质量之和。

学以致用:

分析解答。

(设计意图:

学生通过解决问题,提升对知识的认识,同时锻炼运用知识解决问题能力。

交流、回答:

会上浮一些。

 

学生思考解答:

不变、不变、变小。

剖析易错点:

轮船漂浮,F浮=G物,G物不变,F浮不变。

思考回答:

测量液体密度。

观察、思考、回答。

 

分组实验:

先观察实验器材潜水艇模型,再合作实验。

交流方法:

1.当将注射器气体压入玻璃瓶时,瓶内的水量减少,瓶和瓶内的水的重力变小,G<F浮,球将上浮。

2.当注射器将球内的气体吸出时球内的水量增多,球和球内的水的重力变大,G>F浮,球下沉。

 

观看课件,回答:

不变充水重轻

改变自身重力

 

交流:

通过鱼鳔的涨缩,改变排开水的体积,从而改变浮力与重力的关系。

思考解答:

变大、不变、变大。

 

回答:

能、气球和飞艇能实现浮沉。

观察、思考回答:

往里充密度小的氢气或加热里面的空气。

小组合作模拟实验:

【想想议议】

1.要使充了氦气、升到空中的气球落回地面,可采用什么办法?

2.要使热气球落回地面,可采用什么办法?

 

交流、回答:

浮筒中水排出后重力大大减少,浮力却没有减少,即使拴上沉船也是

F浮>G,因此能浮上水面。

交流盐水选种的道理:

饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉。

交流、回答。

三、课堂小结:

回顾本节课的学习内容

本节课你有哪些收获?

还有哪些疑惑?

学生讨论梳理知识,交流收获和疑惑。

四、课堂检测

教师巡视、讲评

学以致用完成检测题、解答见附件1

五、布置作业

出示思考题题目见附件2

课后完成

【板书设计】

第三节物体的浮沉条件及应用

一.物体的浮沉条件:

 

上浮F浮>G物  漂浮 F浮=G物

 悬浮F浮=G物  

 下沉F浮<G物    最终沉底 

二.应用 

1.轮船:

把物体作为“空心”的办法来增大浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

 

2.密度计

  3.水艇:

依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

 

4.气球和飞艇:

ρ气<ρ空气,使它受到的F浮>G物而升空。

【教学反思】

一、教案的“亮点”

1、本节课教学设计思想是源于生活、激发兴趣,创设情境、引发冲突,动手实践、体验探究,学以致用。

2.以学生自主探究为主线展开教学,实验器材充分、目的明确,能让学生通过丰富多彩的探究活动,使学生大胆实践、勇于创新,学生的创新精神和探究能力得到了锻炼,激发学生的学习积极性,能让学生在自主探究和合作交流中提升对知识的认识,真正发挥了学生的正常思维潜能,激发了学生对自然

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