1.3水的浮力（第3課時）（教學設計）八年級科學上冊高效課堂（浙教版）

1.3水的浮力（第3課時）（教學設計）年級八年級授課時間課題1.3水的浮力（第3課時）教學目標科學觀念：探究物體的浮沉條件；掌握物體浮沉條件的應用?？茖W思維：用力和運動的關系推導出物體在液體中的浮沉條件，并推導出密度層面的物體在液體中的浮沉條件。探究實踐：會用物體浮沉條件解釋有關現象，解決簡單的實際問題；根據物體的沉浮條件的學習培養(yǎng)理論和實際結合的能力。態(tài)度責任：通過探究活動培養(yǎng)對科學的求知欲，培養(yǎng)學生交流、合作以及實事求是的科學態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神；通過認識浮力，引發(fā)學生對浮力在生活中利用的思考，鼓勵學生思考如何利用浮力方便我們的生活。教學重難點重點：物體的沉浮條件；難點：用物體的沉浮條件解決實際問題。學情分析本節(jié)內容選自浙教版八上第一章第3節(jié)，本節(jié)主要內容：通過觀察實驗現象和日常的生活體驗得出所有液體對浸入其中的物體產生向上的浮力。測量物體受到的浮力大小。探究影響浮力大小的因素。對浮力的探究是通過三個探究活動展開的，即“浮力的存在，浮力的大小，影響浮力大小的因素”。浮力知識對人們的日常生活，生產技術和科學研究有著廣泛的現實意義。體現在它的實用性，由于浮力知識在工業(yè)、農業(yè)、國防等各方面都有廣泛的應用，如船舶工業(yè)、農業(yè)上的鹽水選種，氣象上的探空氣球、軍事上的潛水艇等等。本節(jié)教學內容具有探究性，雖然浮力現象我們并不陌生，但浮力大小的測量、浮力大小與哪些因素有關我們并不熟悉，這留給我們很大的探究空間。本節(jié)內容擬用3課時完成，第1課時主要內容是認識浮力，了解浮力的概念及成因；第2課時主要內容是探究浮力大小的影響因素及阿基米德原理；第3課時主要內容是物體沉浮條件及其應用。教學準備課件、課本、活動器材等教學過程教師活動學生活動新課導入物體在液體中有不同的狀態(tài)，如輪船在江河湖海中可以漂在海面上，而潛水艇可以在水下自由航行，可以自由的上浮、下沉，泰坦尼克號撞擊冰山后沉在海底，那么為什么會出現這些現象呢，他們受到的浮力有什么變化呢？接下來我們一起來分析一下物體沉浮的條件。新知講授一、物體沉浮的條件我們曾經做過如圖所示的實驗：將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里，雞蛋將沉入杯底。但逐漸將食鹽溶解在水中后，雞蛋將會懸浮在鹽水中，最終上浮到液面。為什么雞蛋在含鹽量不同的液體中會出現不同的浮沉狀態(tài)呢？物體在液體中的浮沉狀況是由什么條件決定的？首先，我們要知道，物體在液體中存在三種狀態(tài)，兩個過程，三種狀態(tài)分別是漂浮、懸浮、沉底，兩個過程分別是上浮、下沉，上浮的最終結果是漂浮，下沉的最終結果是沉底。對物體進行受力分析：浸沒在液體中的物體，受到兩個力：豎直向下的重力和豎直向上的浮力。根據物體所受浮力和重力大小的不同，物體的浮沉出現不同的情況：上浮和下沉都屬于運動狀態(tài)，受非平衡力的作用。上浮的最終結果是漂浮，在物體逐漸冒出水面的過程中，??排逐漸減小，根據F浮懸浮時，物體可以停留在液體中的任意深度。下沉的最終結果是沉底，物體沉底時受到向上的浮力和支持力，向下的重力。上浮下沉懸浮漂浮沉底FFFFFρρρVρVρ向上運動或向下運動，受非平衡力作用液體中的任意處均可懸浮上浮的最終狀態(tài)下沉的最終狀態(tài)靜止狀態(tài)，受平衡力作用適用于實心的物體根據物體和液體之間的密度關系、重力和浮力的關系。我們可以推出物體在液體中的運動情況。反之，根據物體在液體中的狀態(tài)，也可以推出浮力和重力關系、物體和液體的密度關系。如石塊不論多小，在水中總會下沉，這是因為石塊密度大于水的密度；冰塊不論多大，在水中總會漂著，這是因為冰塊密度比水小。生活中如鹽水選種也是利用這個知識。思考與討論：請根據物體浮沉的條件，對圖中雞蛋的浮沉狀況作出解釋。將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里，雞蛋所受重力大于浮力，故雞蛋將沉入杯底。但逐漸將食鹽溶解在水中后，溶液密度增大，根據F浮思考與討論：物體的浮沉是一個常見的現象，生活中有大量的現象都可以用物體浮沉的條件做出解釋。你見過煮湯圓或餃子的情景嗎？當湯圓或餃子剛放入水中時，會沉入鍋底。而當湯圓或餃子煮熟時，則會浮出水面。這是為什么？湯圓剛放入水中時，湯圓所受浮力小于重力，所以湯圓沉入水底。煮熟時，湯圓受熱膨脹，排開水的體積增大，所受浮力增大，重力不變，所以浮力大于重力，湯圓上浮?！纠恳粋€體積為45dm3、質量為46.35kg的密封鐵箱，不慎掉入海里。它將下沉到海底，還是懸浮在海水中，或是上浮到海面？如果這只鐵箱掉在河里，又將如何？（已知海水的密度為1.03×解：鐵箱受到的重力G=mg=46.35kg×9.8根據阿基米德原理，當鐵箱完全浸沒在海水中時受到的浮力為：F浮根據物體浮沉的條件，因為F浮如果鐵箱是掉在河水中，因為河水的密度比海水小，可見鐵箱完全浸沒在河水中時受到的浮力要小于454.23N，即小于鐵箱受到的重力，所以鐵箱將會下沉到河底。答：鐵箱將會懸浮在海水中。若是掉在河水中，鐵箱將會沉入河底。二、物體沉浮條件的應用物體浮沉的條件不但可以用來解釋許多生活現象，而且在生產、生活和科研上也有許多重要的應用。1.密度計（1）結構：下粗上細的玻璃管，下部的玻璃泡內裝入小鉛丸或汞，使重心下移密度計更穩(wěn)定。（2）用途：測量液體的密度；（3）工作原理：漂浮原理，即F?。紾；（4）刻度值的特點①密度計上所示的數值代表被測液體的密度與水的密度的比值。注意：密度計沒有零刻度。②上面讀數小，下面讀數大。（將同一支密度計放入不同液體中，浮力相等，均等于密度計重力，則液體密度越大，V排越小，密度計浸沒的長度越短，故刻度上小下大。）③刻度不均勻，上疏下密。（密度計下粗上細，改變相同的V排時，上方細管浸入長度更長，故刻度不均勻，上疏下密，但在計算時常把密度計看作粗細一致的圓柱體。）2.輪船（1）原理：漂浮原理，即F浮=G，若不改變船的總重力，在不同水域浮力不變，ρ液改變，V排發(fā)生改變，若在同一水域行駛，改變船重，則浮力改變（浮力一直等于重力）。（2）結構：用密度比水大的鋼板制成的輪船，由于船體中間很大部分是空的，可以排開更多的水，獲得更大的浮力，從而能漂浮在水面上。輪船的大小通常用排水量表示，排水量是輪船滿載時排開水的質量，由于F浮==G思考與討論：（1）輪船的大小常用排水量來表示，所謂排水量就是輪船裝滿貨物時排開水的質量。一艘輪船自身的質量為0.7萬噸，它的排水量為1.8萬噸，則它最多可運載多少貨物？貨物質量=排水量船身質量=1.8萬噸0.7萬噸=1.1萬噸（2）一艘輪船從江河駛入大海后受到浮力如何變化？排開水的體積如何變化？輪船漂浮，浮力一直等于重力，故浮力不變；海水密度比河水大，故V排減小。3.潛艇原理：潛艇完全浸沒時，V排不變，同一水域液體密度不變，則浮力不變。潛艇靠改變自身重力來實現上浮和下沉。當潛艇水艙向外排水，重力減小，當F?。綠時，潛艇上??；當向水艙中充水時，潛艇自身的重力增大，當F?。紾時，可懸浮于某一深度航行；水艙中繼續(xù)充水，重力繼續(xù)增大，當F?。糋時，潛艇下潛。活動：潛艇浮沉的模擬實驗1.如圖所示，玻璃球的頂部和底部各有一個小孔，頂部小孔通過橡皮管與針筒相連。開始時球內裝滿水，沉入水下。2.將針筒的活塞向內推，使玻璃球內的水從底部小孔壓出，觀察玻璃球的運動狀況。玻璃球重力減小，浮力大于重力，小球上浮3.將針筒的活塞向外拉，使水從底部小孔進入玻璃球內，觀察玻璃球的運動狀況。玻璃球重力增大，浮力小于重力，小球下沉4.熱氣球和氣艇熱氣球和氣艇都是靠空氣的浮力升空的。熱氣球是由于球內熱空氣的密度比球外冷空氣的小，使得熱氣球受到空氣的浮力大于重力，從而能在空氣中上升；氣艇內充有氫氣或氦氣等密度比空氣小的氣體，使其自身重力小于所受空氣的浮力，從而能在空氣中上升。早期的氣艇充的都是易燃的氫氣，后來發(fā)生了幾次氫氣爆炸事故，使人們改用了氦氣。課堂練習典例1如圖所示，將一個生雞蛋放入盛有清水的燒杯中，然后逐漸向水里添加食鹽并輕輕攪拌，觀察發(fā)生的現象。下列說法錯誤的是（）A.生雞蛋剛放入時，會沉入水底，說明生雞蛋的密度大于水的密度B.生雞蛋最初在杯底靜止時，所受的力有三個C.添加食鹽后，生雞蛋會上浮，在上浮的過程中，生雞蛋受力平衡D.最后生雞蛋會漂浮在水面，此時生雞蛋所受浮力等于生雞蛋的重力【答案】C【解析】A.將一個生雞蛋放入盛有清水的燒杯中，最初雞蛋沉入水底，說明受到的浮力小于重力，說明生雞蛋的密度大于水的密度，故A正確，不符合題意；B.生雞蛋最初在杯底靜止時，由于所受的浮力小于重力，所以還受到了燒杯底的支持力，故B正確，不符合題意；CD.逐漸向水中加入食鹽時，鹽水的密度變大，由F浮=ρ液gV排知道，雞蛋所受浮力逐漸增大，當液體密度等于雞蛋的密度時（浮力與重力相等），雞蛋處于懸浮狀態(tài)，若液體密度再增大(浮力再增大，大于重力)，雞蛋會上浮，最后漂浮在水面上，此時浮力等于雞蛋的重力，鹽水的密度再變大，浮力不再發(fā)生變化，故C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意。故選C。典例2（1）質量相等的A、B、C三球，放于同一液體中靜止后如圖，可知密度最小的是球，受浮力最小的是球。（2）A、B、C為體積相同的實心球，放入盛有某種液體的容器中，從圖可知：球的密度最大，球所受的浮力最小?！敬鸢浮浚?）A；C（2）C；A【解析】（1）密度比較，看狀態(tài)：A漂?。害袮＜ρ液；B懸?。害袯=ρ液；C沉底：ρC＞ρ液，故ρA＜ρB＜ρC，故A的密度最??；質量相等，看狀態(tài)：質量相等，則重力相等，A漂?。篎浮A=G，B懸?。篎浮B=G，C沉底：F浮C＜G，則F浮A=F浮B＞F浮C，故C的浮力最?。唬?）C的密度最大；體積相等，看V排：根據阿基米德原理，由于V排A＜V排B=V排C，故F浮A＜F浮B=F浮C。故A的浮力最小。典例3如圖是我國自主研發(fā)的第一艘航母“山東艦”海上進行科目訓練的場景。下列說法正確的是（）A.航母能漂浮在海面上是因為它受到的浮力大于它的總重力B.艦載機飛離航母后，航母所受的浮力不變C.艦載機飛離航母后，航母船身相對于水面會下沉些D.航母是采用“空心”的方法增大了可利用的浮力【答案】D【解析】AB.由沉浮條件知，漂浮在海面上的航母受到的浮力等于總重力，當艦載機飛離航母后，航母的總重力減小，航母所受的浮力變小，故AB錯誤；C.艦載機飛離航母后，航母的總重力減小，航母所受的浮力變小，由F浮=ρ液gV排可知，海水的密度不變，航母排開水的體積減小，航母船身相對于水面會上浮些，故C錯誤；D.航母是采用空心的辦法增大排開液體的體積，從而增大可以利用的浮力，故D正確。故選D。課堂小結1.物體沉浮條件上浮下沉懸浮漂浮沉底FFFFFρρρVρVρ向上運動或向下運動，受非平衡力作用液體中的任意處均可懸浮上浮的最終狀態(tài)下沉的最終狀態(tài)靜止狀態(tài)，受平衡力作用2.沉浮條件的應用（1）密度計原理：物體漂浮原理；同一支密度計測量不同液體密度時，密度計重力不變，故浮力不變，由于液體密度不同，V排改變。結構：下粗上細的玻璃管，下部的玻璃泡內裝入小鉛丸或汞，使重心下移密度計更穩(wěn)定。密度計刻度值的特點：上面讀數小，下面讀數大；刻度不均勻，上疏下密；無零刻度。（2）輪船原理：輪船漂浮原理；若不改變船的總重力，在不同水域浮力不變，V排發(fā)生改變，若在同一水域行駛，改變船重，則浮力改變。結構：用鋼板制成的輪船，由于船體中間很大部分是空的，可以排開更多的水，獲得更大的浮力，從而能漂浮在水面上。輪船的大小通常用排水量表示，排水量是輪船滿載時排開水的