初中物理教学设计：物体浮沉条件及其应用

教学设计：物体浮沉条件及其应用
教学目标：
1.知识要求：
理解物体浮沉的条件
能利用浮沉条件解决有关问题
知道轮船、气球、飞艇、潜水艇，海底打捞的浮沉条件
2.能力要求：
通过对轮船，气球，潜水艇，海底打捞的学习，能把所学知识运用到其它有关浮力利用的问题上，培养学生的知识迁移能力。

教学重点：
通过受力分析，让学生总结规律，得出浮沉条件，会从力和密度两个不同角度分析物体的浮沉，并能自觉地将其迁移到其它有关浮力利用的问题的学习和解释有关现象上。

教学难点：
将物体的浮沉条件由力的关系转化成密度的关系，并能根据已知条件，灵活地选择、应用两种方法，对物体的浮沉进行判断。

能分析物体在上浮和下沉过程中，重力和浮力的变化情况。

教学器材：
烧杯、清水、盐水、橡皮泥、密度计、潜水艇模型、乒乓球、多媒体软件
教学过程：
1.复习有关知识：
1、复习阿基米德原理及计算浮力的公式；
2、复习两个公式：m=ρv; G=mg
2.新课教学
1.讨论分析得出物体的浮沉条件：
提出两个问题：1。

重的物体下沉，轻的物体上浮，这话对吗？
2。

受到浮力大的物体上浮，受到浮力小的物体下沉，这话对吗？
学生讨论后，教师得出结论：物体的浮沉应该由该物体自身的重力和受到的浮力共同确定。

对浸入液体中的物体运用二力平衡，二力合成知识进行受力分析，引导学生自己得出二力平衡的条件：
F浮<G时，物体下沉
F浮>G时，物体上浮
F浮=G时，物体悬浮
用多媒体课件动画演示几个物体在液体中的浮沉情况，让学生用浮沉条件解释，以练习从力这方面去分析物体的浮沉。

2.讨论物体的浮沉条件：
G
物 =ρ
物
gV
物
F
浮
=ρ
液
gV
排
当物体浸没在液体中时，V
物= V
排
= V
ρ物<ρ液G物< F浮上浮至漂浮
G
物 =ρ
物
gV
物
ρ物=ρ液G物 = F浮悬浮
F
物 =ρ
液
gV
排
ρ物>ρ液G物> F浮下沉至底
演示：三个不同乒乓球在水中的漂、悬、沉。

可知，物体的浮沉，也可由物体密度与液体密度相比较的大小关系来加以判断。

重播刚才的动画，让学生比较物体和液体的密度，练习通过密度比较来判断物体的浮沉。

3.轮船
演示：橡皮泥卷成团和做成空心时沉浮的实验
讲述：一段树干挖空成为独木舟，不但乘坐舒适，还能承载更多的人和
物；轮船是用密度大于水的钢铁制成，即把它做成空心，使它的平均密度小于水的密度时，它就会漂浮在水面上。

分析：从力的角度来看，空心物体受到的重力没有改变，但体积增大很多，排开的水增多，所受浮力增大，所以能漂浮在水面上。

介绍“排水量”的概念：轮船满载时排开水的质量，单位是“吨”。

问题：轮船从海里开到河里，它受到的浮力有无改变，它是上浮一些还是下沉一些？
演示：用密度计模拟轮船从海里开到河里时发生的变化。

4.潜水艇
简单介绍潜水艇及水舱
设问：潜水艇是用什么方法下潜、悬浮或浮出水面的？
多媒体展示潜水艇的下潜、上浮。

演示：模拟潜水艇的下潜、悬浮或浮出水面。

，就逐渐潜入水中；
分析：向水舱中充水时，潜水艇的重力加大，G> F
浮
，潜水艇当水舱充适量水时，潜水艇的重力等于同体积的水重，G = F
浮就可以悬浮在水中；当用压缩空气将水舱中的水排出一部分时，潜水艇重
，从而浮出水面。

力变小，G< F
浮
5.气球（飞艇）
多媒体展示气球升空情况。

气球内充有密度小于空气的气体（如氢气、氦气或热空气），气球的总重力（包括球内气体、球囊及所携带的物品）小于气囊排开的空气重，即重力G小于浮力气球就能上升；当上升到一定高度，由于大气密度减小，气球受到的浮力减F
浮
等于重力G时，它就不再上升，停留在这个高度。

小，浮力F
浮
为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展为飞艇：在大的气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、载物的吊篮。

思考题：如果一个氦气球在漂移的过程中：
1.遇冷收缩而下降时，应采取什么措施让其升至正常高度？
2.受热膨胀而上升过高时，应采取什么措施让其降至正常高度？
提示：气球浸没在空气中，要想随意增大它的重力是不可能实现的，但可以减小其重力；要想随意增大它的浮力（或体积）是不可能实现的，但可以减小其浮力（或体积）。

应从受力和密度两个角度来分析。

据学生回答归纳：（1）扔掉一些重物，使重力小于浮力而上升；
（2）放掉一些氦气，缩小气球的体积，使气球的重力减小了放掉的氦气的重力，而浮力减小了相同体积的空气的重力，由于空气密度大于氦气密度，所以浮力的减少量大于重力的减少量，使浮力小于重力而下降。

多媒体展示气球的正常升降。

小结
1.比较物体自身的重力和物体受到的浮力来判断物体的浮沉
F浮<G时，物体下沉
F浮>G时，物体上浮
F浮=G时，物体悬浮
2.比较物体和液体的密度来判断物体的浮沉：（把物体浸没于液体中时）
当ρ
物<ρ
液
时物体上浮至漂浮
当ρ
物=ρ
液
时物体悬浮
当ρ
物>ρ
液
时物体下沉至底
3.浮力利用的几个实例：
轮船：采用“空心”的办法来减小物体的平均密度，以增大可利用的浮力；
潜水艇：靠改变自身重力来实现沉浮的；
气球（飞艇）：是靠改变浮力（或重力）来实现升降的。