浮力的應(yīng)用(教學(xué)設(shè)計(jì))

1、六、浮力的應(yīng)用整體設(shè)計(jì)本節(jié)是在對浮力有了一定認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解浮力在社會生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。浮力是現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用非常廣泛的一個力，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，認(rèn)識物理知識對社會發(fā)展的影響。本節(jié)內(nèi)容分為兩大部分：物體的浮沉條件、浮力應(yīng)用的幾個特例。通過物體在液體中的浮沉情況引入課題，利用二力平衡跟合成的知識分析得出浮沉條件。通過船的發(fā)展歷程認(rèn)識到“空心”的作用，并利用演示實(shí)驗(yàn)引入輪船的教學(xué)。潛水艇的浮沉是通過改變自身重力實(shí)現(xiàn)的；而氣球和飛艇則是利用它們的平均密度小于空氣，并且通過改變自身體積實(shí)現(xiàn)浮沉的。物體的浮沉條件是二力平衡知識的具體應(yīng)用，教學(xué)中要注意到學(xué)生對浮沉現(xiàn)象的感性認(rèn)識，規(guī)范描述各種浮沉狀態(tài)

2、的語言，區(qū)分易混淆的詞語?！翱招摹笔敲芏却笥谒牟牧显谒袑?shí)現(xiàn)漂浮的常用的方法，輪船、潛水艇等都是利用空心來增大體積，從而增大浮力的。也可以將空心看作是減小材料的密度，實(shí)現(xiàn)漂浮或懸浮的方法。這是這節(jié)課教學(xué)中的一個重點(diǎn)。輪船吃水線與排水量有緊密的聯(lián)系，并且密度計(jì)的刻度線也是吃水線的延伸，可以適當(dāng)補(bǔ)充這方面的內(nèi)容。阿基米德原理是解決浮力問題常用的方法，對浮力應(yīng)用實(shí)例的分析要注意從阿基米德原理的公式出發(fā)，培養(yǎng)理論指導(dǎo)實(shí)踐的意識。教學(xué)重點(diǎn)：浮沉條件和密度大的物體實(shí)現(xiàn)漂浮的方法。教學(xué)難點(diǎn)：綜合利用二力合成的知識探究浮沉條件。課時安排：1課時。三維目標(biāo)知識與技能1.知道物體的浮沉條件；2.知道浮力的應(yīng)用。

3、過程與方法1.通過觀察、分析，了解輪船是怎樣浮在水面上的；2.通過收集、交流關(guān)于浮力應(yīng)用的資料，了解浮力應(yīng)用的社會價值。情感態(tài)度與價值觀1.初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的影響；2.初步建立應(yīng)用科學(xué)知識的意識。課前準(zhǔn)備教師：多媒體課件、金屬箔、大燒杯、水、密度計(jì)、充有氫氣的氣球、沒充氣的氣球。學(xué)生：有關(guān)浮力應(yīng)用的實(shí)例資料。教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)入新課情景設(shè)置：一艘戰(zhàn)艦行駛在水面上，這時一顆魚雷從一艘在水下游弋的潛水艇中發(fā)射出來擊中了戰(zhàn)艦，一聲爆炸后，戰(zhàn)艦慢慢沉沒了。問題：1.行駛在水面上的戰(zhàn)艦、水下的潛艇、沉入水中的戰(zhàn)艦都受浮力嗎？2.它們所受浮力如何計(jì)算？學(xué)生活動：都受浮力，可以利用阿基米德原理計(jì)算大小。1

4、 / 6問題：既然它們都受浮力，那為什么戰(zhàn)艦一會兒浮在水面上，一會兒又沉入了水底？還有那艘潛艇，既不浮在水面上，也沒有沉入水底，而是停在水面以下呢？物體什么時候浮，什么時候沉呢？推進(jìn)新課一、浮沉條件首先指明這些現(xiàn)象可以描述為“漂浮”“下沉”“懸浮”，規(guī)范物理語言，然后要求學(xué)生進(jìn)行受力分析，利用二力平衡的知識解決問題。學(xué)生活動：分析討論，得出浮沉條件。將學(xué)生討論的結(jié)果填入表格中：狀態(tài)受力關(guān)系合力方向漂浮F浮=G為零下沉F浮G豎直向下懸浮F浮=G為零觀察表格會發(fā)現(xiàn)，受力關(guān)系中還有一種情況：F浮G，這就是“上浮”。補(bǔ)充表格。問題：物體漂浮和懸浮時，都有F浮=G，那豈不是相同了嗎？學(xué)生活動：比較分析。

5、漂浮時，物體只有部分體積浸入液體中，而懸浮時，物體全部浸入了液體中?？偨Y(jié)易混淆的幾個詞語：浸沒：物體完全沒入了液體中，整個物體在液面以下。浸入：也就是“浸在”，包括完全浸沒和部分浸沒。漂?。何矬w在液面處，部分體積浸沒。懸?。何矬w在液面以下，完全浸沒，可以存在于液面下任何位置。上?。何矬w正在向上加速運(yùn)動，可能完全浸沒，也可能部分浸沒，最終狀態(tài)是漂浮。下沉：物體正在向下加速運(yùn)動，可能完全浸沒，也可能部分浸沒，最終狀態(tài)是沉在水底。（教學(xué)說明：利用二力平衡跟合成的知識探究浮沉條件的過程由學(xué)生自主進(jìn)行，可以板演受力分析情況。）問題：鐵塊放入水中會下沉，放入水銀中會怎樣？學(xué)生活動：有認(rèn)為漂浮的，也有認(rèn)為下

6、沉的。問題：水銀有毒，我們不方便親自試一試，但是我們知道水銀的密度比鐵的密度大，能不能利用它們的密度關(guān)系來判斷？學(xué)生活動：利用阿基米德公式的變形F浮=gV排和浮沉條件來分析。漂?。篎浮=G液gV排=物gV物液V排=物V物液>物（因?yàn)閂排<V物）下沉：F浮<G液gV排<物gV物液V排<物V物液<物（因?yàn)閂排=V物）懸?。篎浮=G液gV排=物gV物液V排=物V物液=物（因?yàn)閂排=V物）上?。篎浮>G液gV排>物gV物液V排>物V物液>物（因?yàn)閂排=V物）由此可判斷，鐵塊會沉入水底，但卻會漂浮在水銀面上。（教學(xué)說明：將浮沉情況與密度的聯(lián)系補(bǔ)

7、充到上表中。）即學(xué)即練農(nóng)民們經(jīng)常利用浮力的知識選種。當(dāng)把綠豆倒入盛水的容器中，成熟飽滿的綠豆沉入水底，干癟、蟲蛀的綠豆漂浮在水面上，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是（）A.沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力大于重力B.沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力等于重力C.沉底的綠豆受到的浮力大于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力等于重力D.沉底的綠豆受到的浮力等于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力小于重力答案：B二、輪船和潛水艇的浮沉原理問題：你有沒有辦法讓鐵塊漂浮或懸浮在水中？學(xué)生活動：讓鐵塊的密度變小，小到等于水的密度就能懸浮了，小于水的密度就能漂浮了。問題：怎么才能使

8、鐵塊的密度變小呢？學(xué)生活動：由密度公式可知有兩種辦法：（1）在質(zhì)量不變的情況下增大體積?？蓪㈣F塊壓成薄片，包成鐵盒，增大體積。（2）在體積不變的情況下減小質(zhì)量?？赏诘翳F塊的中間的鐵，減小質(zhì)量。其實(shí)這兩種辦法都是將鐵塊制成“空心”。演示：將疊在一起的金屬箔放在水面上，金屬箔下沉。將金屬箔伸展開，疊成盒狀放在水面上，金屬箔漂浮。輪船和潛水艇就是利用這個原理制成的。通過將密度大的鋼鐵制成空心，增大了體積，進(jìn)而增大了排開液體的體積，從而增大了可以利用的浮力，使受到的浮力等于重力，從而使輪船漂浮，潛水艇懸浮。輪船排開水的重力越大，受到的浮力就越大，就可以承載更多的貨物。我們把輪船滿載貨物時排開水的質(zhì)量叫

9、做輪船的排水量。由阿基米德原理和輪船漂浮時浮力等于重力可知：F浮=G=G排mg=m排gm=m排，也就是說，輪船的排水量等于輪船滿載貨物時的總質(zhì)量。所以可以利用排水量來表示輪船的大小。例題：一艘質(zhì)量為6×103 t的輪船，排水量為1×104 t，那么它最多可以承載多少貨物？當(dāng)它滿載貨物在密度為1×103 kg/m3的河水中時，受到的浮力有多大？當(dāng)它駛?cè)牒Ｑ笾袝r，受到浮力的大小變了嗎？為什么？所以它將_（填“向上浮起”或“向下沉入”）一定的體積。解：1×104 t-6×103 t=4×103 tF浮=G排=m排g=1×107 k

10、g×9.8 N/kg=9.8×107 N當(dāng)它駛?cè)牒Ｑ笾袝r，因?yàn)榇匀皇瞧。×Φ扔谥亓?，保持不變。由F浮=gV排可知，由于浮力F浮和g不變，液體的密度增大，所以V排變小，輪船會向上浮起一定的體積。輪船漂浮，人們在船體與水面相平處用不同顏色畫線作標(biāo)記，表示輪船沒入水中的深度，這條線叫做吃水線，最高吃水線表示最大的安全載重量。如果我們在輪船上的各條吃水線上標(biāo)出對應(yīng)液體的密度，那就可以用來測量液體的密度了，這樣的裝置叫做密度計(jì)。介紹密度計(jì)。問題：密度計(jì)的刻度值越往下越大還是越往下越??？學(xué)生活動：分析并觀察。密度計(jì)的刻度值越往下越大。問題：潛水艇受到的浮力和重力相等，所以可以懸浮

11、在海水中，可是它如何才能浮出水面呢？學(xué)生活動：討論發(fā)現(xiàn)懸浮的潛水艇排開海水的體積不能變化，所受浮力不能改變，只能通過改變重力實(shí)現(xiàn)浮沉。利用多媒體課件演示潛水艇的浮沉。（教學(xué)說明：通過例題認(rèn)識輪船的吃水線和密度計(jì)，這也是浮力在生活中的應(yīng)用。吃水線和密度計(jì)有相同之處，放在一起類比學(xué)習(xí)，便于學(xué)生接受。）即學(xué)即練將密度計(jì)分別放入甲、乙兩杯液體中，如圖所示。若兩杯中的液體密度分別為甲、乙，靜止時密度計(jì)所受浮力分別為F甲、F乙，則（）A.甲乙，F(xiàn)甲F乙B.甲乙，F(xiàn)甲F乙C.甲乙，F(xiàn)甲F乙D.甲乙，F(xiàn)甲F乙答案：A三、氣球和飛艇的升降原理創(chuàng)設(shè)情景：釋放一個氫氣球，氣球上浮至天花板?，F(xiàn)場吹一個氣球，扎緊口并松

12、手，氣球降至地面。問題：這兩個氣球都受浮力嗎？為什么一個上浮，另一個下降呢？學(xué)生活動：不假思索地回答是因?yàn)槌淙氲臍怏w不同，密度不同造成浮力不同的。問題：如何才能將氣球浮在空中？學(xué)生活動：討論，利用浮沉條件的密度關(guān)系可知，向氣球中充入密度比空氣小的氣體，比如氫氣、熱的空氣等。介紹熱氣球和飛艇的發(fā)展歷程：氫氣球氫氣飛艇氦氣飛艇問題：熱氣球、飛艇帶著人飛上了天，實(shí)現(xiàn)了人們升天的夢想，可是怎么下來呢？學(xué)生活動：減小浮力，利用F浮=gV排可知，減小排開氣體的體積，比如熱氣球停止加熱；飛艇放出一部分氣體。問題：生活中還有哪些現(xiàn)象可以利用浮力的知識來解釋？學(xué)生活動：如腌雞蛋時，開始雞蛋漂浮，后來下沉；煮餃子

13、，餃子熟了后會浮出水面；吹出的肥皂泡先上升后下降，等等。課堂小結(jié)1.浮沉條件。2.輪船、潛水艇、氫氣球、飛艇、熱氣球的原理。3.排水量、吃水線、密度計(jì)。布置作業(yè)“動手動腦學(xué)物理”第1、2、3、4、6題。板書設(shè)計(jì)六、浮力的應(yīng)用設(shè)計(jì)點(diǎn)評本節(jié)課的教學(xué)是圍繞著“密度大的物體是如何實(shí)現(xiàn)漂浮或懸浮的”這么一個問題進(jìn)行的。教學(xué)活動加強(qiáng)了對物體的受力分析，從二力合成和平衡的角度分析得出浮沉條件。由阿基米德原理公式的變形F浮=gV排得到物體浮沉與密度的關(guān)系之后，馬上提出如何使鐵塊漂浮的問題，學(xué)生自然會想到減小密度的方法。通過對密度公式的分析得出輪船和潛艇的浮沉原理。這樣的安排，使知識點(diǎn)之間過渡自然，層層遞進(jìn)，利

14、于學(xué)生接受。據(jù)此得到“空心”這一實(shí)現(xiàn)密度大的物體漂浮或懸浮的重要方法，解決了前面提出的問題，這樣前后呼應(yīng)，在逐層解決問題的過程中完成了教學(xué)任務(wù)。吃水線和密度計(jì)知識的教學(xué)是教學(xué)內(nèi)容的有益補(bǔ)充，也讓學(xué)生認(rèn)識到了科學(xué)技術(shù)在社會生活中的影響，體現(xiàn)“STS”思想?；顒优c探究“酒精度數(shù)測量計(jì)”的制作利用直尺制作一個杠桿，在左右兩側(cè)分別掛上鉤碼。將左端鉤碼浸沒于純酒精中，調(diào)整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，在右端鉤碼處作標(biāo)記A，表示100度，如圖甲所示。再將左端鉤碼浸沒于清水中，調(diào)整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，在右端鉤碼處作標(biāo)記B，表示零度，如圖乙所示。將A、B之間的距離分成100等份，每一等份就表示1度；如果分成50等份，每一份就表示2度。將左端鉤碼位置固定，這就制成了可以測量白酒度數(shù)的“酒精度數(shù)測量計(jì)”。使用：將左端鉤碼浸沒于被測白酒中，調(diào)整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，鉤碼所在刻度就是被測白酒的度數(shù)。參考資料飛艇飛艇是通過放氣，減小體積，從而減小浮力，實(shí)現(xiàn)下降的。但氣放掉之后，就再也無法升高了。為解決這一問題，法國的查理教授和羅伯特兄弟于1874年制成了一種裝有氣囊的氣球。它的形狀像紡錘，與現(xiàn)代飛艇很相似。這