八年級物理下冊【第十章 浮力】-第2課時 浮沉條件的應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）

第2課時浮沉條件的應(yīng)用課題浮力的應(yīng)用課型新授課教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能1.知道輪船、潛水艇、熱氣球、飛艇、密度計的工作原理.2.通過浮沉條件的實際應(yīng)用，了解物理學(xué)問在生產(chǎn)、生活和社會中的應(yīng)用.過程與方法過程與方法1.通過觀察、分析，了解輪船是怎樣浮在水面的，了解潛水艇怎樣實現(xiàn)上浮、下沉的.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)對社會進(jìn)展的影響.2.初步建立應(yīng)用科學(xué)學(xué)問的意識.教學(xué)重點輪船、潛水艇、熱氣球的工作原理.教具預(yù)備多媒體課件、密度計、燒杯、水、食鹽、兩個鐵罐子、沙子、小塑料管、潛水艇模型、熱氣球模型等.教學(xué)難點密度計的工作原理和浮力的應(yīng)用.教學(xué)課時1課時課前預(yù)習(xí)1.輪船（1）采用空心法，增大排開水的體積，增大浮力.（2）排水量：輪船滿載時排開水的質(zhì)量.2.潛水艇：靠水艙充水、排水轉(zhuǎn)變自重來實現(xiàn)上浮或下潛.3.氣球和飛艇：里面充的氣體密度小于空氣密度.4.密度計：同一支密度計漂移在不同液體中，它受到的浮力都等于其重力，但排開液體的體積不同，從而可以測量液體的密度.鞏固復(fù)習(xí)老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)（老師可針對性地選擇部分難題講解），加強學(xué)生對學(xué)問的鞏固.新課導(dǎo)入老師用多媒體給學(xué)生展示以下情景圖片：①輪船漂移在水面上；②潛水艇懸浮在水中；③節(jié)日放飛的氣球升到空中；④魚兒在水中自由地游動.以上這些情景圖片中，都是浮沉條件在我們生活中的應(yīng)用，它們到底和浮力有怎樣的關(guān)系呢？下面我們就一起來探究吧.進(jìn)行新課學(xué)問點1輪船和潛水艇輪船老師演示試驗：兩個外形相同的鐵罐子，一個空心，一個裝滿沙；同時按入水中，松手后實心的下沉，空心的上浮最終漂移.備課筆記小組問題探討：密度比水的密度大的物質(zhì)做成的物體在水中確定會下沉嗎？規(guī)律總結(jié)：輪船類問題可歸納為：①漂移，F(xiàn)浮=G，即同一艘輪船無論運動到什么地方，F(xiàn)浮總是相等;②排水量m排=m船+m貨;③輪船排開水的體積V排=F浮/(ρ液g),輪船由內(nèi)河駛至海洋，ρ液變大，V排變小;④裝載貨物增加或削減的質(zhì)量△m=Δm排（排開水的質(zhì)量的變化量）.進(jìn)行新課老師提問：(用多媒體展示)思考題：（1）鐵的密度大于水的密度，空心的鐵罐子為什么能漂移呢？（2）要想讓實心的鐵罐子也漂移，可以怎么辦呢？（3）大家是如何調(diào)節(jié)鐵罐子的浮沉的呢？學(xué)生回答：（1）可能是F?。綠物，因為它是空心的，所以能上浮，最終能漂移.（2）把沙取出來，變成空心的.（3）F浮不變，挖空使G物變小，當(dāng)F?。綠物，鐵罐子自然就浮起來了.回答正確，很好！上述試驗告訴我們采用“空心”的辦法，不僅可以增大漂移物體可利用的浮力，還可以使下沉的物體變得上浮或漂移.這個方法早就得到了應(yīng)用——輪船.老師用多媒體播放課件“輪船”，并講解.輪船(多媒體課件)工作原理：空心法，即把密度比水大的鋼材制成空心的，使它能排開更多的水，增大可利用的浮力，從而漂移在水面上，這是浮沉條件的應(yīng)用.同一艘輪船，不論在海里航行，還是在河里航行，F(xiàn)浮均等于G，所以F浮不變，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液大則V排小，ρ液小則V排大，因此輪船在海水里比在河水里浸入的體積小.輪船的大小通常用排水量表示，排水量即輪船滿載貨物時排開水的質(zhì)量.假如將上述質(zhì)量轉(zhuǎn)換成重力也就是船滿載后受到水的浮力（即船受到的最大浮力）.排水量=船自身質(zhì)量+滿載時貨物的質(zhì)量，即m排=m船+m貨.板書：1.輪船采用把物體制成“空心”的方法來增大浮力，使浮力等于船和貨物的總重來實現(xiàn)漂移.2.排水量：滿載時，船排開的水的質(zhì)量（m排=m船+m貨）.2.潛水艇潛水艇能潛入水下航行，進(jìn)行偵查和突擊，是一種很重要的軍事艦艇.它是怎么工作的呢？好，下面請大家分組進(jìn)行試驗——制作潛水艇.我們用打點滴用的小塑料管來模擬潛水艇.請同學(xué)們利用和塑料管連接的細(xì)管給塑料管吹氣或吸氣.觀察到的現(xiàn)象：吸氣時，水慢慢進(jìn)入管中，管子下沉；吹氣時，管中的水被排出，管子上浮.老師提問：（用多媒體展示）思考題：(1)小塑料管浸沒在水中所受F浮是否變化？(2)那它是怎樣上浮或下沉的呢？學(xué)生回答：(1)由于塑料管形變很小，V排基本不變，所以可以認(rèn)為F浮不變.(2)吹氣時，水從管子中排出，重力變小，F(xiàn)?。綠物，所以上??；吸氣時，水進(jìn)入管子，重力變大，F(xiàn)浮＜G物，所以下沉.老師（用多媒體展示潛水艇模型）介紹潛水艇:潛水艇兩側(cè)有水艙，當(dāng)往水艙中充水時，潛水艇加重，就慢慢潛入水中；當(dāng)水艙充水使艇重等于同體積水重時，潛水艇就可懸浮在水中；當(dāng)壓縮空氣使水艙中的水排出一部分時，潛水艇變輕，就可上浮了.特別?????提示：同一條船在河里和海里時，所受浮力相同，但它排開的河水和海水的體積不同.因此，它的吃水深度不同.要點提示：要使比水的密度大的物體漂移在水面，必需采用“空心”法.進(jìn)行新課板書：1.潛水艇原理：靠轉(zhuǎn)變自身重力來實現(xiàn)在水中的浮沉.2.潛水艇浸沒在水下不同深度所受浮力相同，因為排開水的體積不變，始終等于潛水艇的體積.例題1（用多媒體展示）一艘輪船的排水量是10000t，它滿載貨物時的總質(zhì)量是t，該船滿載貨物時受到水的浮力是N．若該船從大海駛?cè)雰?nèi)河，船的重力大?。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”，下同），受到的浮力大小，由于河水密度比海水密度小，所以它排開水的體積，因此輪船要（選填“上浮一些”或“下沉一些”）．（g取10N/kg）解析:輪船滿載時受到的浮力：F浮=G排=m排g=10000×103/kg×10N/kg=1×108N，∵輪船漂移，∴F浮=G=mg=m排g；∴船滿載貨物時的總質(zhì)量：m=m排=10000t當(dāng)船從大海駛?cè)雰?nèi)河，船自重不變，∵船漂移，∴船受到的浮力不變；∵F浮=ρ水V排g，ρ河水＜ρ海水，∴排開河水的體積大于排開海水的體積，船將下沉一些答案:100001×108不變不變變大下沉一些.例題2（用多媒體展示）潛水艇浸沒在水中，在它下潛的過程中，關(guān)于它受到的重力和浮力的說法正確的是（）A.重力不變，浮力不變B.重力變大，浮力變小C.重力變大，浮力不變D.重力變小，浮力變大解析：潛水艇下潛時讓水進(jìn)入載水艙，從而增大了自身的重力；而由于潛水艇排開水的體積不變，故所受浮力不變；當(dāng)重力大于浮力時，潛水艇就會下沉.答案：C學(xué)問點2氣球和飛艇老師播放課件,演示教材P59《想想做做》——“做一個塑料袋熱氣球”的試驗,并提出問題：用電吹風(fēng)向袋內(nèi)吹熱空氣后袋內(nèi)空氣密度怎樣變化？學(xué)生思考、回答:氣體密度變小.師：為什么熱氣球和飛艇會飛起來呢？生：熱氣球和飛艇內(nèi)的氣體密度小于外面的空氣的密度，受到的浮力大于自身的重力.師：回答正確.板書：氣球和飛艇的工作原理：在氣球和飛艇的氣囊里充入密度小于空氣的氣體，靠轉(zhuǎn)變自身的體積大小來轉(zhuǎn)變浮力的大小來實現(xiàn)升降的.師：請大家討論：要使充了氦氣、升到空中的氣球落回地面，你們能想出什么辦法？要使熱氣球落回地面，又有什么辦法？學(xué)生思考、討論:氦氣球可以放氣,熱氣球可以停止加熱.學(xué)問拓展：1.氣球和飛艇里充入的是密度小于空氣的氣體，在空氣中受到向上的浮力F浮和向下的重力G球(G球=G充+G氣）.（1）由于G氣很小，當(dāng)F浮>G氣+G殼時，氣球上升;（2）高空處空氣密度變小，浮力F浮=ρ空·gV排變小，當(dāng)F浮=G氣+G殼時，氣球懸浮于確定高度;（3）要連續(xù)上升，只需減小G殼（將原來裝在氣囊殼體中的重物拋掉），使F浮>G氣+G殼，當(dāng)達(dá)到某一高度時，再次實現(xiàn)F浮=G氣+G殼，氣球又懸浮于確定高度;（4）要下降時，將氣囊中氣體放出一些，使氣囊體積V排變小，使F浮變小，F(xiàn)浮<G氣+G殼，下降到某一高度時，F(xiàn)浮=G氣+G殼，氣球在空氣中懸浮;再需下降，就再放出些氣體.2.熱氣球的球體底部有個進(jìn)氣口，離火焰最近.當(dāng)球體內(nèi)快布滿空氣時，用加熱器對球內(nèi)的空氣加熱，使球內(nèi)空氣的密度小于外界空氣的密度，氣球受到的浮力大于受到的重力，熱氣球升入空中.通過加大火焰，還能使熱氣球急速上升.規(guī)律總結(jié)：潛水艇靠轉(zhuǎn)變自身的重力來實現(xiàn)浮沉，氣球和飛艇靠轉(zhuǎn)變自身的體積來實現(xiàn)升降.進(jìn)行新課例題3（用多媒體展示）如圖是高空中的一只熱氣球，以下有關(guān)它的說法正確的是（）A.為使靜止的熱氣球下降，必需連續(xù)給熱氣球中的空氣加熱B.為使靜止的熱氣球下降，只需把熱氣球上的物體拋掉一部分C.正在勻速下降的熱氣球，假如有一物體從熱氣球上掉下，熱氣球?qū)⒘⒖躺仙鼶.正在勻速下降的熱氣球，假如有一物體從熱氣球上掉下，熱氣球?qū)⑾认陆岛笊仙馕觯红o止的熱氣球處于平衡狀態(tài)，受到的重力和浮力是一對平衡力，故兩者大小相等．通過對氣球加熱，使氣球內(nèi)的空氣膨脹、體積增大，從而使所受的浮力增大.此時浮力大于重力，所以氣球上浮而不是下降；當(dāng)把氣球上的物體扔掉一部分，氣球的重力減小，小于浮力，所以氣球上浮而不是下降．故A、B均錯誤.正在勻速下降的熱氣球處于平衡狀態(tài)，受到的重力和浮力是一對平衡力，所以兩者大小相等.假如有一物體從熱氣球上掉下，此時重力小于浮力，但由于慣性，氣球不會立刻上升，而是先下降后上升．故C錯誤，D正確.答案：D學(xué)問補充密度計師：我們在前面學(xué)習(xí)了用天平、量筒可以測量液體的密度，能否設(shè)計一個儀器直接測量出液體的密度呢？學(xué)生思考.老師用多媒體播放課件“密度計”，并向?qū)W生展示密度計，介紹它的構(gòu)造、原理等.密度計（多媒體課件）用途：它是用于測定液體密度的儀器；構(gòu)造：它是一根上部標(biāo)有刻度，樣子特別?????的玻璃管，管下部的玻璃泡內(nèi)封裝入小鉛丸或汞（如圖所示）；原理：它是依據(jù)漂移時受力平衡及阿基米德原理制成的，密度計在任何液體里都是呈漂移狀態(tài)，所受浮力大小不變，都等于它的重力.依據(jù)浮力公式F浮=ρ浮gV排，液體密度較大的時候，密度計露出部分多，反之就少，所以密度計上的刻度數(shù)是上面較小而下面較大，密度計上的數(shù)值表示待測液體密度是水密度的倍數(shù).如“1.8”表示該液體密度是1.8×F浮kg/m3.備課筆記規(guī)律總結(jié)：1.密度計和輪船都是依據(jù)漂移條件制成的，故它們在密度大的液體中浸入的體積小些，在密度小的液體中浸入的體積大些.2.同一支密度計在不同的液體中漂移時所浮的浮力是不變的，液體密度的大小可以由比較V排確定，V排越大，ρ液越小，這種方法適用任一漂移物體.進(jìn)行新課老師將密度計放入清水、鹽水中，引導(dǎo)學(xué)生觀察，并請幾位學(xué)生讀出數(shù)值推斷哪個是清水杯、鹽水杯.學(xué)生讀數(shù)，立刻推斷出清水杯和鹽水杯.師：請大家認(rèn)真觀察密度計的刻度值的標(biāo)注方法，它是按從上到下還是從下到上的方向標(biāo)注？生：下面大，上面小.師：你能說說這種標(biāo)注的道理嗎？學(xué)生思考，老師引導(dǎo)學(xué)生分析，完成下列思考題.（用多媒體展示）思考題：（1）漂移在液面上的密度計，所受浮力F浮、重力G的關(guān)系；（2）依據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=；（3）排開液體的體積V排=；（4）密度計的橫截面積S可以看作是確定的，因此，浸入液體的深度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）老師總結(jié):由于密度計的重力G、橫截面積S確定，故密度計浸入液體中的深度h浸入與液體的密度ρ液成反比.即液體的密度越大，浸入的深度越??；液體的密度越小，浸入的深度越大.所以，密度計的刻度值從上向下標(biāo)注，即上小下大.板書：1.用密度計測量液體密度時,密度計處于漂移狀態(tài),則F浮=G密.2.密度計的刻度值是按上小下大的挨次標(biāo)注.3.密度計浸入液體的深度越小,說明液體密度越大,浸入深度越大,說明液體密度越小.例題4（用多媒體展示）如圖所示，把一個自制的密度計分別放入三種不同的液體中，則下列推斷正確的是（）A.這個密度計在丙液體中受到的浮力較大B.這個密度計在乙液體中受到的浮力較大C.甲液體的密度較大D.丙液體的密度最小解析：密度計在液體中處于漂移狀態(tài)F浮=G密，則A、B錯誤;由于密度計浸入液體的深度越小，說明液體密度越大，則ρ乙>ρ甲>ρ丙,則C錯誤,D正確.答案：D教學(xué)板書課堂小結(jié)通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了浮力在日常生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用.如鹽水選種、輪船、潛水艇、熱氣球,密度計等，還進(jìn)一步熟悉了它們的工作原理.教材習(xí)題解答難題解答想想做做（P58）橡皮泥的密度比水大，它在水中會下沉.依據(jù)阿基米德原理，怎樣把橡皮泥做成一條小船，使它能漂移在水面，并能承載重物（圖10.3-5）？解答：將橡皮泥做成空心狀，增大排水體積，增大可以利用的浮力，并能承載重物.動手動腦學(xué)物理（P60）1.排水量為1000t的輪船在河水中航行，滿載時船及所裝貨物總共有多重？所受河水的浮力是多少牛？假如河水密度為1×F浮kg/m3，船排開河水的體積是多少立方米？g取10N/kg.2.測量液體密度的儀器叫做密度計.將其插入被測液體中，待靜止后直接讀取液面處的刻度值（圖10.3-9甲）.圖10.3-9乙和圖10.3-9丙是自制的簡易密度計，它是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的.將其放入盛有不同液體的兩個燒杯中，它會豎直立在液體中，由觀察到的現(xiàn)象可以推斷哪杯液體的密度大.說出你的理由.5.一個飛艇充入氣體后的質(zhì)量是1.5t，體積為1500m3.當(dāng)裝入多少貨物時，飛艇能夠懸浮在空中？空氣的密度為1.29kg/m3.1.解答：滿載時，F(xiàn)浮=G排=mg=1000×F浮kg×10N/kg=107N,=F浮m3.2.解答：丙杯液體的密度大.同一支密度計，在乙和丙中都漂移，浮力都等于密度計的重力，乙和丙中密度計受到的浮力相等，由F浮=ρ液ｇＶ排知，排開乙杯液體的體積大，所以乙杯中液體密度小，丙杯液體的密度大.5.解答：飛艇受到的浮力：F浮=ρｇＶ排=1.29×9.8×1500N=18963N,飛艇的重力：G艇=1500×9.8N=14700N.飛艇懸浮時F浮=G物+G艇，則G物=F浮-G艇=18963N-14700N=4263N，m物=G物/g==435kg，即裝入大約435kg的貨物時飛艇能夠懸浮在空中.例題5一塊冰浮在玻璃杯的水面上，冰全部熔化后，玻璃杯中的水面將會（）A.上升B.下降C.不變D.無法推斷方法點撥：要看液面是上升還是下降，關(guān)鍵是比較前后兩次物體排開液體的體積的變化.1.ρ物＞ρ