浮沉条件及应用

浮沉条件及应用

天王中学罗年武

【教学目标】

（1）知识与技能

1、理解物体的浮沉条件。

2、知道轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理。

3、能应用物体的浮沉条件解释一些简单的问题。

（2）过程与方法

1、经历探究浮沉条件的过程，培养学生运用力和运动知识的分析概括能力。

2、通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计浮沉原理的学习，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3、通过制作“孔明灯”和“浮沉子”，训练学生的动手能力。

4、通过学生自己查阅资料，培养学生获取信息的能力。

（3）情感、态度与价值

1、通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理的学习，让学生体验科学、技术、社会的紧密联系。

2、通过制作“孔明灯”和“浮沉子”，激发学生学习物理的兴趣。

3、通过学习阅读材料，培养学生的民族自豪感，培养学生热爱物理的情感。

【教学重点】

物体的浮沉条件

【教学难点】

物理的浮沉条件及其在社会生活生产中的应用

【教学方法】

启发式教学法，实验探究法

【教学器材】

空牙膏皮、水槽、水、小铁块、乒乓球、盐水、橡皮泥、潜水艇模型、密度计

【教学过程】

一、复习引入新课

通过上节课的学习，我们知道：浸在液体中的物体受到液体向上托的力，叫做浮力，浮力的方向总是竖直向上的。浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。

二、物体浮沉的原因

下面请同学们仔细观察以下实验现象，并回答问题：

（1）浸在盐水中静止的鸡蛋释放后悬浮。

（2）浸在水中静止的乒乓球释放后上升。

（3）浸在水中静止的小铁块释放后下沉。

学生：（做出猜想，教师将这些猜想写在黑板上）

教师同学生一起分析物体的浮沉原因得出：

屏幕展示：

浸在水中静止的物体

当F浮＜G时，合力方向竖直向下，物体就会下沉。

当F浮=G时，合力为0，即二力平衡，此时物体将悬浮。

当F浮＞G时，合力方向竖直向上，物体就会上浮。

可见，物体的上浮，下沉或悬浮不取决于物体的轻、重，也不取决于物体所受到的浮力大小，而是取决于物体所受浮力与本身重力的大小关系，即物体所受的合力。

三、物体浮沉条件的应用

取出一只废牙膏皮，一次将它挤瘪，另一次将它撑开，两次都拧严后放入水中，仔细观察，分析回答以下问题。

学生：（探究挤瘪的牙膏皮和撑开的牙膏皮放入水中的情况）

（某实验小组代表发言）

（屏幕展示：）

1、两次牙膏袋所受的重力G甲与G乙的大小关系是：G甲_____G乙。

2、两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是：V甲____V乙。

3、两次所受浮力大小F浮甲和F浮乙的大小关系是：F浮甲______F浮乙。

结论：要用密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体，可以把它做成_______的，以便排开更多的水。

学生探究怎样使橡皮泥漂浮在水面上？

学生代表演示

教师：做成空心的，排开更多的水，实质上是增大了可以利用的浮力。轮船应用的就是这个道理。

△物体的密度与物体浮沉的关系

教师：由于物体的所受的重力与物体的密度有关（板书）G物=ρ物gv排而排开液体所受的重力即F浮与液体的密度有关。

（板书）F浮=G排=ρ液gv排

所以我们可以找到物体的密度、液体的密度与物体浮沉的关系：

当浸在液体中的物体悬浮时，有（板书）F浮=G排

即：ρ液gv排=ρ物gv物

∵v物=v排

∴ρ液=ρ物

同时，我们可以得出，当F浮＞G物时，ρ液＞ρ物，当F浮＜G物时，ρ液＜ρ物。

教师强调指出：我们可以用密度关系来判断物体的沉浮，但是我们应该清楚，物体在液体中的沉浮并不是由于物体和液体的密度关系，而是密度关系使得物体的重力和浮力满足了浮沉条件。也就是说：

（屏幕展示：）

当ρ液＜ρ物时，必有F浮＜G物，物体在液体中下沉。

当ρ液＞ρ物时，必有F浮＞G物，物体在液体中上浮。

当ρ液=ρ物时，必有F浮=G物，物体在液体中悬浮。

物体的浮沉归根结底还是取决于物体的重力与浮力之间的关系。

教师：潜水艇能在水面上航行，与轮船是同样的道理，那么潜水艇是如何实现上浮、下潜和悬浮的呢？下面老师用“潜水艇的模拟装置”来，演示潜水艇的浮沉情况，请同学们仔细观察，回答以下问题：

（屏幕展示）

1、潜水艇中没有水箱，试管相当于_______，用注射器往试管里压气，相当于用压缩空气排出了冰箱中的水。

2、潜水艇浸沉在水中时，它所受到的向上的浮力_______（“变”、“不变”），若F浮_______G，它就是悬浮。

3、潜水艇的水箱中的水被压缩空气排出后，其自身重力G _______（增大、减小、不变），这样F 浮_______G，潜水艇就上浮。

4、潜水艇的水箱中的水吸进水时，其本身重力_______（增大、减小、不变），这样F浮_______G，潜水艇就下潜。

由此可见，潜水艇是靠改变_______来实现上浮和下沉的。

△热气球和飞艇的原理：

教师：由于物体在空气中也会受到浮力作用，那么能不能设计出使物体在空气中随意上浮，下沉和悬浮的方案呢？

观察：气球，携带气象仪器的高空探测气球在空气中上升。热气球和飞艇可以随意改变在空气中上浮、下沉、悬浮的录像。

教师：它们是如何实现在空气中的上浮，下沉和悬浮的呢？

学生：分组讨论并回答以上问题。

气球和飞艇都有气囊,

里充有比空气密度小的气体（如H2、N2或热空气等），它是利用浮力升空的，它的升高和下降主要是靠自身内部气体的热胀冷缩改变体积，从而改变浮力大小来实现的。

△教师：对于一定的物体，当它漂浮在液体表面时，物体的重力等于液体对物体的浮力，即G物=F浮=ρ液gv排，G物一定，则ρ液越大，V排越小，ρ液越小，V排就越大。

人们根据这一规律，制成了一种直接测量液体密度的工具——密度计。

（多媒体展示）

教师：为什么密度计的示数是上小下大？

学生：∵G物=F浮=ρ液gv排，ρ液越大，V排越小,ρ液越小,V排越大。∴示数是上小下大。

教师：刻度为什么不均匀？因为密度计形状本身不规则。

四、课内巩固练习

今天，我们通过学习总结归纳得出了物体的浮沉条件，学习了如何调节重力、浮力的关系来得到或增大可以利用的浮力，以及轮船、潜水艇、气球、飞艇以及密度计的浮沉原理，现在请我们对今天所学知识加以梳理。

（展示板书设计）

1、思考讨论

2、探索与实践

3、想想议议

五、作业：

（1）课外小实验：浮沉子的制作

（2）课外小调查：就我国在长江中打捞中山舰的故事写出一个综合报告，并就俄罗斯“库尔斯克号”核潜艇和“泰坦尼克号”沉船打捞问题写出建议，要求从报刊、杂志、网络、电视台的科学频道和时事频收集信息，从科学书刊、科学杂志了解浮力的知识，沉船打捞技术，过去的打捞案例等