人教版（2024）八年级下册物理第十章《浮力》第3节 物体的浮沉条件及应用 教案

第第页人教版（2024）八年级下册物理第十章《浮力》第3节物体的浮沉条件及应用教案教学目标物理观念:知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉;能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件;能应用沉浮条件解释简单的物理现象。科学思维:通过分析物体在液体或气体中的受力情况,推导出物体的浮沉条件;通过物体的浮沉条件和阿基米德原理,推导物体密度和液体密度的关系。科学探究:通过观察鸡蛋在不同液体中的浮沉现象,探究物体的浮沉条件;通过实验,了解轮船、航空母舰、潜水艇、气球和浮空艇的原理。科学态度与责任:通过观察和实验,树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;经历交流浮沉条件在技术上的应用事例,体会科学、技术与社会密切联系。教学重难点教学重点:根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件。教学难点:根据阿基米德原理比较物体密度与液体密度的关系;利用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。教学准备教师准备:教学课件、玻璃杯、鸡蛋、水、盐、玻璃棒、潜水艇模型、铁架台、酒精灯、薄塑料袋、密度计。学生准备:橡皮泥、大水槽、水。教学过程教学环节设计意图一、创设情境导入新课播放视频“中国航母编队霸气出场”和“中国核潜艇航行”。提出问题:航母和核潜艇是海上钢铁巨兽,是移动的国土,航母作为现代海军的标配,核潜艇以其独特的战略威慑能力和战略反击能力,象征着一个国家的海洋力量和综合国力。为什么钢铁做成的航母能浮在水面上?钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢?引出课题:今天我们一起学习“第3节物体的浮沉条件及应用”。激发学生的学习兴趣和爱国情怀二、新课讲解探究新知探究点一物体的浮沉条件在水里,许多东西能浮在水面,比如乒乓球、木块、石蜡等;也有许多东西沉到水底,比如石头、硬币、橡皮等;那么物体的浮沉取决于什么呢?演示实验:“水”中的鸡蛋。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底;逐渐将食盐溶解在水中鸡蛋恰好悬浮;继续溶解食盐最终鸡蛋漂浮。通过鸡蛋在不同的“水”中的状态,让学生认识下沉、沉底、悬浮、上浮和漂浮这五种浮沉状态。总结易混淆的几个词语(课件展示):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”,包括浸没和部分浸入。漂浮:物体在液面处,部分浸入。悬浮:物体在液面以下,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,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是漂浮。下沉:物体正在向下加速运动,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是沉在液体底部。通过演示实验,认识物体在液体中的不同状态梳理易混概念,为学习扫清障碍小组合作学习:1.上述几种状态,哪些状态是平衡状态,哪些是非平衡状态?2.分析上述几种状态下鸡蛋受到的浮力与重力的关系,分别画出上述几种状态下鸡蛋受力示意图。师生共同总结物体的浮沉条件:(1)比较浮力和物体重力的关系上浮:F浮>G。漂浮:F浮=G。悬浮:F浮=G。下沉:F浮<G。沉底:F浮<G,沉底时,受到重力G、浮力F浮与支持力的作用,这三个力平衡,即G=F浮+F支。(2)比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉当物体浸没在水中时,受到重力G与浮力F浮两个力的作用。物体浸没在水中时:V排=V物=V;浮力的大小:F浮=ρ液gV排=ρ液gV;重力的大小:G=ρ物gV物=ρ物gV;①当F浮>G时,得出ρ液>ρ物,物体上浮(最终漂浮);②当F浮=G时,得出ρ液=ρ物,物体悬浮;③当F浮<G时,得出ρ液<ρ物,物体下沉(最终沉底)。课件展示:物体的浮沉与密度大小有关的实例①漂浮:ρ冰<ρ水②悬浮:ρ鸡蛋<ρ液体③沉底:ρ物体<ρ液体播放视频——“用阿基米德原理证明物体的浮沉条件”。探究点二浮沉条件的应用(一)轮船过渡:往水里加盐是通过改变液体的密度可以改变鸡蛋的浮沉状态,还有没有其他方法可以改变物体的浮沉状态?教师演示:将一块橡皮泥放入水中,橡皮泥在水中下沉。小组比赛:如何让橡皮泥在水中漂浮呢?请你设计方案进行实验,看哪个小组最快完成。展示成果:橡皮泥做成“空心”形状可以漂浮在水上。教师引导总结:橡皮泥是通过增大排开液体的体积改变物体浮沉状态。课件展示漂浮在水面的轮船图片,现代轮船是使用密度比水大的钢铁制造的,那么轮船是怎么浮在水面上的?学生:是通过“空心”的方法,增大排开水的体积,增大浮力。自主学习:什么是轮船的排水量。学生:排水量是轮船装满货物时排开水的质量(m排),它等于轮船的质量和货物的质量之和。点拨:轮船漂浮,浮力与轮船的总重力是一对平衡力:F浮=G物+船,根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力:F浮=G排水,所以轮船的总重力等于排开水的重力:G排水=G物+船,m排水=教师:展示图片,为什么生汤圆沉底,煮熟后会浮起来?生汤圆在水中汤圆煮熟时学生自主分析、归纳总结物体浮沉条件,有利于学生对知识的理解培养学生分析概括能力通过小组比赛,激发学生学习兴趣,了解轮船的工作原理利用浮沉条件和阿基米德原理推导排水量公式,加强知识前后联系学以致用,应用所学知识解释生活现象学生:汤圆煮熟后变成空心,增大了V排,从而增大了浮力,使其浮起来。例题一艘轮船的排水量是1×104t,在密度是1.0×103kg/m3的江水中航行,它满载时排开水的体积是多大?如果该轮船从长江驶入大海(海水密度为1.03×103kg/m3)中航行,它排开海水的体积是多大?它从长江驶入大海中,是上浮一些还是下沉一些?小组合作学习,然后小组代表进行展示。解满载时排开水的质量是m=1×104t=1×107kg排开江水的体积V=mρ水=1×107kg1.0×10排开海水的体积V'=mρ海水=1×107kg1轮船从长江到大海都是漂浮,根据二力平衡条件可知:浮力等于船与货物的总重力,F浮=G船+G物,是不变的;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力不变,海水的密度大,因此轮船排开海水的体积小,所以从长江驶入大海中时上浮一些。(二)潜水艇演示实验:按图用注射器、试管、软管、短玻璃管等器材提前制作好潜水艇模型,把模型浸在水中,从试管中抽气,模型将怎样运动?向试管中打气,模型又会怎样运动?学生:抽气时,水逐渐进入“潜水艇”中,“潜水艇”下沉。打气时,“潜水艇”内的水被排出,“潜水艇”上浮。师生共同归纳:潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮和下潜的。播放视频“潜水艇的浮沉”。(三)气球和飞艇课件展示气球、飞艇的图片。组织学生自学课本,然后小组合作学习气球、飞艇的工作原理。小组代表进行展示。1.气球:内部充有密度小于空气的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力大于重力而升空。2.飞艇:通过充气或放气改变自身体积,从而改变浮力,实现上升和下降。课件展示热气球图片,热气球为什么能升空呢?用塑料袋、铁架台和酒精灯演示热气球升空的实验。分析为什么加热后塑料袋能升空?通过例题,巩固对轮船原理的理解利用潜水艇模型演示潜水艇工作原理利用演示实验探究气球和飞艇的工作原理,激发学生学习兴趣学生:在加热过程中气囊中气体受热膨胀,密度变小,则自身重力减小,当重力小于浮力时开始上升;当气囊中气体温度降低,密度增大,则自身重力变大,当重力大于浮力时下沉。归纳:热气球通过改变自身重力实现浮沉。(四)密度计教师展示密度计实物,介绍密度计。密度计在不同的液体中处于漂浮状态,在液体中能保持竖直姿态,测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度。简单介绍密度计,为下节制作微型密度计做准备板书设计第3节物体的沉浮条件及应用1.物体的浮沉条件(1)当F浮<G物或ρ物>ρ液时,物体下沉至沉底。(2)当F浮=G物或ρ物=ρ液时,物体悬浮。(3)当F浮>G物或ρ物<ρ液时,物体上浮至漂浮。(4)漂浮:F浮=G物。2.浮力的应用(1)轮船:轮船靠“空心”的方法增大浮力。排水量:指轮船装满货物时排开水的质量。(2)潜水艇:靠改变自身重力实现上浮和下潜的。(3)气球和飞艇:工作原理是充入密度小于空气的气体,使受到空气的浮力大于自身的重力。(4)密度计:测量液体密度的仪器,工作原理是漂浮时F浮=G。作业设计1.查阅资料,了解我国潜水艇或航母的发展历程。2.利用电子秤、矿泉水瓶、水杯、木块等探究阿基米德原理,设计实验方案,并写出