八年级物理下册【第十章 浮力】-第2课时 浮沉条件的应用（导学案）

第2课时浮沉条件的应用课题浮力的应用课型新授课教学目标学问与技能1.知道轮船、潜水艇、热气球、飞艇、密度计的工作原理.2.通过浮沉条件的实际应用，了解物理学问在生产、生活和社会中的应用.过程与方法过程与方法1.通过观察、分析，了解轮船是怎样浮在水面的，了解潜水艇怎样实现上浮、下沉的.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进展的影响.2.初步建立应用科学学问的意识.教学重点轮船、潜水艇、热气球的工作原理.教具预备多媒体课件、密度计、烧杯、水、食盐、两个铁罐子、沙子、小塑料管、潜水艇模型、热气球模型等.教学难点密度计的工作原理和浮力的应用.教学课时1课时课前预习1.轮船（1）采用空心法，增大排开水的体积，增大浮力.（2）排水量：轮船满载时排开水的质量.2.潜水艇：靠水舱充水、排水转变自重来实现上浮或下潜.3.气球和飞艇：里面充的气体密度小于空气密度.4.密度计：同一支密度计漂移在不同液体中，它受到的浮力都等于其重力，但排开液体的体积不同，从而可以测量液体的密度.巩固复习老师引导学生复习上一课时内容，并讲解学生所做的课后作业（老师可针对性地选择部分难题讲解），加强学生对学问的巩固.新课导入老师用多媒体给学生展示以下情景图片：①轮船漂移在水面上；②潜水艇悬浮在水中；③节日放飞的气球升到空中；④鱼儿在水中自由地游动.以上这些情景图片中，都是浮沉条件在我们生活中的应用，它们到底和浮力有怎样的关系呢？下面我们就一起来探究吧.进行新课学问点1轮船和潜水艇轮船老师演示试验：两个外形相同的铁罐子，一个空心，一个装满沙；同时按入水中，松手后实心的下沉，空心的上浮最终漂移.备课笔记小组问题探讨：密度比水的密度大的物质做成的物体在水中确定会下沉吗？规律总结：轮船类问题可归纳为：①漂移，F浮=G，即同一艘轮船无论运动到什么地方，F浮总是相等;②排水量m排=m船+m货;③轮船排开水的体积V排=F浮/(ρ液g),轮船由内河驶至海洋，ρ液变大，V排变小;④装载货物增加或削减的质量△m=Δm排（排开水的质量的变化量）.进行新课老师提问：(用多媒体展示)思考题：（1）铁的密度大于水的密度，空心的铁罐子为什么能漂移呢？（2）要想让实心的铁罐子也漂移，可以怎么办呢？（3）大家是如何调节铁罐子的浮沉的呢？学生回答：（1）可能是F浮＞G物，因为它是空心的，所以能上浮，最终能漂移.（2）把沙取出来，变成空心的.（3）F浮不变，挖空使G物变小，当F浮＞G物，铁罐子自然就浮起来了.回答正确，很好！上述试验告诉我们采用“空心”的办法，不仅可以增大漂移物体可利用的浮力，还可以使下沉的物体变得上浮或漂移.这个方法早就得到了应用——轮船.老师用多媒体播放课件“轮船”，并讲解.轮船(多媒体课件)工作原理：空心法，即把密度比水大的钢材制成空心的，使它能排开更多的水，增大可利用的浮力，从而漂移在水面上，这是浮沉条件的应用.同一艘轮船，不论在海里航行，还是在河里航行，F浮均等于G，所以F浮不变，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排知，由于海水和河水的密度不同，所以V排不同，ρ液大则V排小，ρ液小则V排大，因此轮船在海水里比在河水里浸入的体积小.轮船的大小通常用排水量表示，排水量即轮船满载货物时排开水的质量.假如将上述质量转换成重力也就是船满载后受到水的浮力（即船受到的最大浮力）.排水量=船自身质量+满载时货物的质量，即m排=m船+m货.板书：1.轮船采用把物体制成“空心”的方法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂移.2.排水量：满载时，船排开的水的质量（m排=m船+m货）.2.潜水艇潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和突击，是一种很重要的军事舰艇.它是怎么工作的呢？好，下面请大家分组进行试验——制作潜水艇.我们用打点滴用的小塑料管来模拟潜水艇.请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气.观察到的现象：吸气时，水慢慢进入管中，管子下沉；吹气时，管中的水被排出，管子上浮.老师提问：（用多媒体展示）思考题：(1)小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化？(2)那它是怎样上浮或下沉的呢？学生回答：(1)由于塑料管形变很小，V排基本不变，所以可以认为F浮不变.(2)吹气时，水从管子中排出，重力变小，F浮＞G物，所以上浮；吸气时，水进入管子，重力变大，F浮＜G物，所以下沉.老师（用多媒体展示潜水艇模型）介绍潜水艇:潜水艇两侧有水舱，当往水舱中充水时，潜水艇加重，就慢慢潜入水中；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.特别     提示：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.要点提示：要使比水的密度大的物体漂移在水面，必需采用“空心”法.进行新课板书：1.潜水艇原理：靠转变自身重力来实现在水中的浮沉.2.潜水艇浸没在水下不同深度所受浮力相同，因为排开水的体积不变，始终等于潜水艇的体积.例题1（用多媒体展示）一艘轮船的排水量是10000t，它满载货物时的总质量是t，该船满载货物时受到水的浮力是N．若该船从大海驶入内河，船的重力大小（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），受到的浮力大小，由于河水密度比海水密度小，所以它排开水的体积，因此轮船要（选填“上浮一些”或“下沉一些”）．（g取10N/kg）解析:轮船满载时受到的浮力：F浮=G排=m排g=10000×103/kg×10N/kg=1×108N，∵轮船漂移，∴F浮=G=mg=m排g；∴船满载货物时的总质量：m=m排=10000t当船从大海驶入内河，船自重不变，∵船漂移，∴船受到的浮力不变；∵F浮=ρ水V排g，ρ河水＜ρ海水，∴排开河水的体积大于排开海水的体积，船将下沉一些答案:100001×108不变不变变大下沉一些.例题2（用多媒体展示）潜水艇浸没在水中，在它下潜的过程中，关于它受到的重力和浮力的说法正确的是（）A.重力不变，浮力不变B.重力变大，浮力变小C.重力变大，浮力不变D.重力变小，浮力变大解析：潜水艇下潜时让水进入载水舱，从而增大了自身的重力；而由于潜水艇排开水的体积不变，故所受浮力不变；当重力大于浮力时，潜水艇就会下沉.答案：C学问点2气球和飞艇老师播放课件,演示教材P59《想想做做》——“做一个塑料袋热气球”的试验,并提出问题：用电吹风向袋内吹热空气后袋内空气密度怎样变化？学生思考、回答:气体密度变小.师：为什么热气球和飞艇会飞起来呢？生：热气球和飞艇内的气体密度小于外面的空气的密度，受到的浮力大于自身的重力.师：回答正确.板书：气球和飞艇的工作原理：在气球和飞艇的气囊里充入密度小于空气的气体，靠转变自身的体积大小来转变浮力的大小来实现升降的.师：请大家讨论：要使充了氦气、升到空中的气球落回地面，你们能想出什么办法？要使热气球落回地面，又有什么办法？学生思考、讨论:氦气球可以放气,热气球可以停止加热.学问拓展：1.气球和飞艇里充入的是密度小于空气的气体，在空气中受到向上的浮力F浮和向下的重力G球(G球=G充+G气）.（1）由于G气很小，当F浮>G气+G壳时，气球上升;（2）高空处空气密度变小，浮力F浮=ρ空·gV排变小，当F浮=G气+G壳时，气球悬浮于确定高度;（3）要连续上升，只需减小G壳（将原来装在气囊壳体中的重物抛掉），使F浮>G气+G壳，当达到某一高度时，再次实现F浮=G气+G壳，气球又悬浮于确定高度;（4）要下降时，将气囊中气体放出一些，使气囊体积V排变小，使F浮变小，F浮<G气+G壳，下降到某一高度时，F浮=G气+G壳，气球在空气中悬浮;再需下降，就再放出些气体.2.热气球的球体底部有个进气口，离火焰最近.当球体内快布满空气时，用加热器对球内的空气加热，使球内空气的密度小于外界空气的密度，气球受到的浮力大于受到的重力，热气球升入空中.通过加大火焰，还能使热气球急速上升.规律总结：潜水艇靠转变自身的重力来实现浮沉，气球和飞艇靠转变自身的体积来实现升降.进行新课例题3（用多媒体展示）如图是高空中的一只热气球，以下有关它的说法正确的是（）A.为使静止的热气球下降，必需连续给热气球中的空气加热B.为使静止的热气球下降，只需把热气球上的物体抛掉一部分C.正在匀速下降的热气球，假如有一物体从热气球上掉下，热气球将立刻上升D.正在匀速下降的热气球，假如有一物体从热气球上掉下，热气球将先下降后上升解析：静止的热气球处于平衡状态，受到的重力和浮力是一对平衡力，故两者大小相等．通过对气球加热，使气球内的空气膨胀、体积增大，从而使所受的浮力增大.此时浮力大于重力，所以气球上浮而不是下降；当把气球上的物体扔掉一部分，气球的重力减小，小于浮力，所以气球上浮而不是下降．故A、B均错误.正在匀速下降的热气球处于平衡状态，受到的重力和浮力是一对平衡力，所以两者大小相等.假如有一物体从热气球上掉下，此时重力小于浮力，但由于惯性，气球不会立刻上升，而是先下降后上升．故C错误，D正确.答案：D学问补充密度计师：我们在前面学习了用天平、量筒可以测量液体的密度，能否设计一个仪器直接测量出液体的密度呢？学生思考.老师用多媒体播放课件“密度计”，并向学生展示密度计，介绍它的构造、原理等.密度计（多媒体课件）用途：它是用于测定液体密度的仪器；构造：它是一根上部标有刻度，样子特别     的玻璃管，管下部的玻璃泡内封装入小铅丸或汞（如图所示）；原理：它是依据漂移时受力平衡及阿基米德原理制成的，密度计在任何液体里都是呈漂移状态，所受浮力大小不变，都等于它的重力.依据浮力公式F浮=ρ浮gV排，液体密度较大的时候，密度计露出部分多，反之就少，所以密度计上的刻度数是上面较小而下面较大，密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数.如“1.8”表示该液体密度是1.8×F浮kg/m3.备课笔记规律总结：1.密度计和轮船都是依据漂移条件制成的，故它们在密度大的液体中浸入的体积小些，在密度小的液体中浸入的体积大些.2.同一支密度计在不同的液体中漂移时所浮的浮力是不变的，液体密度的大小可以由比较V排确定，V排越大，ρ液越小，这种方法适用任一漂移物体.进行新课老师将密度计放入清水、盐水中，引导学生观察，并请几位学生读出数值推断哪个是清水杯、盐水杯.学生读数，立刻推断出清水杯和盐水杯.师：请大家认真观察密度计的刻度值的标注方法，它是按从上到下还是从下到上的方向标注？生：下面大，上面小.师：你能说说这种标注的道理吗？学生思考，老师引导学生分析，完成下列思考题.（用多媒体展示）思考题：（1）漂移在液面上的密度计，所受浮力F浮、重力G的关系；（2）依据阿基米德原理，F浮=；（3）排开液体的体积V排=；（4）密度计的横截面积S可以看作是确定的，因此，浸入液体的深度h浸入=.答案：（1）F浮=G（2）ρ液V排g（3）h浸入S（4）G/（ρ液Sg）老师总结:由于密度计的重力G、横截面积S确定，故密度计浸入液体中的深度h浸入与液体的密度ρ液成反比.即液体的密度越大，浸入的深度越小；液体的密度越小，浸入的深度越大.所以，密度计的刻度值从上向下标注，即上小下大.板书：1.用密度计测量液体密度时,密度计处于漂移状态,则F浮=G密.2.密度计的刻度值是按上小下大的挨次标注.3.密度计浸入液体的深度越小,说明液体密度越大,浸入深度越大,说明液体密度越小.例题4（用多媒体展示）如图所示，把一个自制的密度计分别放入三种不同的液体中，则下列推断正确的是（）A.这个密度计在丙液体中受到的浮力较大B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大C.甲液体的密度较大D.丙液体的密度最小解析：密度计在液体中处于漂移状态F浮=G密，则A、B错误;由于密度计浸入液体的深度越小，说明液体密度越大，则ρ乙>ρ甲>ρ丙,则C错误,D正确.答案：D教学板书课堂小结通过这节课的学习，我们知道了浮力在日常生产、生活中的广泛应用.如盐水选种、轮船、潜水艇、热气球,密度计等，还进一步熟悉了它们的工作原理.教材习题解答难题解答想想做做（P58）橡皮泥的密度比水大，它在水中会下沉.依据阿基米德原理，怎样把橡皮泥做成一条小船，使它能漂移在水面，并能承载重物（图10.3-5）？解答：将橡皮泥做成空心状，增大排水体积，增大可以利用的浮力，并能承载重物.动手动脑学物理（P60）1.排水量为1000t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物总共有多重？所受河水的浮力是多少牛？假如河水密度为1×F浮kg/m3，船排开河水的体积是多少立方米？g取10N/kg.2.测量液体密度的仪器叫做密度计.将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值（图10.3-9甲）.图10.3-9乙和图10.3-9丙是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的.将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，由观察到的现象可以推断哪杯液体的密度大.说出你的理由.5.一个飞艇充入气体后的质量是1.5t，体积为1500m3.当装入多少货物时，飞艇能够悬浮在空中？空气的密度为1.29kg/m3.1.解答：满载时，F浮=G排=mg=1000×F浮kg×10N/kg=107N,=F浮m3.2.解答：丙杯液体的密度大.同一支密度计，在乙和丙中都漂移，浮力都等于密度计的重力，乙和丙中密度计受到的浮力相等，由F浮=ρ液ｇＶ排知，排开乙杯液体的体积大，所以乙杯中液体密度小，丙杯液体的密度大.5.解答：飞艇受到的浮力：F浮=ρｇＶ排=1.29×9.8×1500N=18963N,飞艇的重力：G艇=1500×9.8N=14700N.飞艇悬浮时F浮=G物+G艇，则G物=F浮-G艇=18963N-14700N=4263N，m物=G物/g==435kg，即装入大约435kg的货物时飞艇能够悬浮在空中.例题5一块冰浮在玻璃杯的水面上，冰全部熔化后，玻璃杯中的水面将会（）A.上升B.下降C.不变D.无法推断方法点拨：要看液面是上升还是下降，关键是比较前后两次物体排开液体的体积的变化.1.ρ物＞ρ