第3節(jié)　物體的浮沉條件及應(yīng)用 教學目標【知識與技能】1.知道物體的浮沉條件。2.會根據(jù)浮沉條件判斷物體的浮沉。3.知道通過改變浮力或重力的大小可控制物體浮沉。4.知道輪船、潛水艇、氣球、飛艇等的浮沉原理。【過程與方法】1.通過實驗探究和分析,得出物體的浮沉條件。2.通過探究物體浮沉的過程,培養(yǎng)學生觀察、動手實驗、分析和概括的能力。【情感·態(tài)度·價值觀】通過收集、交流關(guān)于浮沉條件在技術(shù)上應(yīng)用的事例,體驗科學、技術(shù)與社會的密切聯(lián)系。教學重難點【教學重點】物體的浮沉條件。【教學難點】浮沉條件的應(yīng)用。教學過程一、新課導入水中的魚兒一會兒露出水面,一會兒沉入水底,你知道魚是如何實現(xiàn)浮沉的嗎?二、教學步驟探究點1　物體的浮沉條件[閱讀課本]P57“物體的浮沉條件”[思考]把雞蛋放入鹽水中,放手后,雞蛋處于什么狀態(tài)?[提示]雞蛋一部分露出液面,一部分浸在液體中,這種狀態(tài)叫做漂浮。[思考]向鹽水杯內(nèi)慢慢倒入一定量清水后,雞蛋處于什么狀態(tài)?[提示]雞蛋全部浸沒在液體中,可以停留在液體中的任何深度,這種狀態(tài)叫做懸浮。[思考]繼續(xù)倒入清水,雞蛋會怎樣運動?[提示]雞蛋下沉,最終沉到容器的底部,受到底部一定的支持力后靜止。[思考]再加入適量的食鹽,雞蛋會怎樣運動?[提示]雞蛋緩緩上浮,最終漂浮在液面上。[思考]雞蛋在液體中受到哪幾個力的作用?[提示]雞蛋受到了兩個力的作用,一個是豎直向下的重力,另一個是豎直向上的浮力。[思考]在上述的幾種情況中,雞蛋的重力大小有沒有改變?[提示]雞蛋的質(zhì)量不變,重力不變。[思考]雞蛋受到的浮力大小改變了嗎?[提示]倒入清水或加入食鹽的操作,實際上是改變液體的密度,從而改變浮力的大小。[思考]你能畫出這幾種情況的受力示意圖嗎?[提示]畫出雞蛋受到的重力和浮力如圖所示。[思考]結(jié)合實驗,分析受力示意圖,物體的浮沉是由什么因素決定的?[提示]物體在液體中是上浮還是下沉取決于它所受的重力和浮力的大小關(guān)系。[思考]把蓋上蓋子的玻璃瓶浸沒于水中,觀察小玻璃瓶的運動情況,并分析小玻璃瓶的受力情況。[提示]玻璃瓶上浮,瓶子受到了重力和浮力的作用。[思考]瓶子為什么會上浮?[提示]比較浮力和重力的大小發(fā)現(xiàn),瓶子的重力小于浮力。[思考]把裝滿水并蓋上蓋子的玻璃瓶浸沒于水中,觀察玻璃瓶的運動情況,并分析玻璃瓶的受力情況。[提示]玻璃瓶下沉,瓶子受到了重力和浮力的作用。[思考]瓶子為什么會下沉?[提示]玻璃瓶內(nèi)灌滿了水,重力增大,浮力小于重力。[思考]用什么方法使玻璃瓶既不上浮,也不下沉,懸浮在水中?[提示]在玻璃瓶中裝一定量的水,蓋上蓋子后把玻璃瓶浸沒于水中,當浮力等于重力時,玻璃瓶就會懸浮在水中。[思考]物體浮沉時,浮力和重力有怎樣的關(guān)系呢?[提示]浸在液體中的物體受到兩個力的作用:一個是豎直向下的重力,一個是豎直向上的浮力。其浮沉取決于它受到的重力和浮力的大小關(guān)系:①F浮>G物,上浮;②F浮<G物,下沉;③F浮=G物,懸浮或漂浮。[思考]物體的浮沉與物體的密度和液體的密度有關(guān)系嗎?[提示]物體的重力G物=ρ物gV物,物體受到的浮力F浮=ρ液gV排。若物體浸沒在液體中,則:①當F浮>G物時,ρ液gV排>ρ物gV物,ρ液>ρ物;②F浮<G物時,ρ液gV排<ρ物gV物,ρ液<ρ物;③F浮=G物時,ρ液gV排=ρ物gV物,ρ液=ρ物。[思考]你能歸納出物體的浮沉與物體的密度和液體的密度之間的關(guān)系嗎?[提示]比較液體和物體的密度,得出物體的浮沉條件:①當ρ物>ρ液時,物體最終沉底;②當ρ物<ρ液時,物體最終漂浮在液面上;③當ρ物=ρ液時,物體可懸浮在液體中的任何深度處。[習題]甲、乙兩個完全相同的杯子盛有不同濃度的鹽水,將同一個雞蛋先后放入其中,當雞蛋靜止時,兩個杯子中液面恰好相平,雞蛋所處的位置如圖所示,則????????????? (　　)A.甲杯中的鹽水密度較大B.乙杯底部所受的液體壓強較大C.甲杯底部所受的液體壓力較大D.雞蛋在乙杯中受到的浮力較大[分析]由圖可知,雞蛋在甲、乙兩杯中分別處于懸浮和漂浮狀態(tài),因為ρ液=ρ物時物體懸浮,ρ液>ρ物時物體漂浮,所以乙杯中鹽水的密度大于甲杯中鹽水的密度;由于兩杯中液面相平,根據(jù)p=ρgh可知,乙杯底部受到的壓強大于甲杯底部受到的壓強;由于甲、乙是兩個完全相同的杯子,則底面積相同,根據(jù)F=pS可知,乙杯底部所受的液體壓力較大;因為物體漂浮或懸浮時,受到的浮力和自身的重力相等,所以同一只雞蛋在兩杯中受到的浮力相等,都等于雞蛋的重力。[答案] B探究點2　浮力的應(yīng)用[閱讀課本]P58“浮力的應(yīng)用”[思考]密度計為什么能測量液體的密度?[提示]密度計漂浮在液體中時,浮力的大小等于重力。由于同一密度計的重力不變,所以浮力不變。根據(jù)阿基米德原理,浮力不變時,浸入液體的體積越大,液體的密度就越小,從而測量出液體的密度。[思考]潛水艇是怎樣實現(xiàn)浮沉的呢?[提示]浸在水中的潛水艇排開水的體積無法改變,但可以吸入或排出部分水,通過改變自身重力實現(xiàn)浮沉。[思考]氣象臺的探測氣球是怎樣實現(xiàn)浮沉的呢?[提示]探測氣球的重力不易改變,但可以打開氣閥放去部分氣體,通過改變氣球的體積,從而改變受到的浮力實現(xiàn)浮沉。[思考]孔明燈為什么能夠升空呢?[提示]孔明燈的體積不能改變,所受空氣的浮力不變,當點燃燈內(nèi)蠟燭時,燈內(nèi)空氣溫度升高,密度變小,重力變小,從而實現(xiàn)升空。[思考]煮熟的餃子為什么會浮起來?[提示]生餃子下鍋后由于所受的浮力小于重力會下沉到鍋底,煮熟后餃子的體積由于受熱膨脹而變大,餃子所受浮力變大,重力不變,浮力大于重力,所以餃子上浮,最終漂浮在水面。[思考]分析以上實例,你認為改變物體的浮沉有哪些方法?[提示]改變浮沉的方法:①改變物體的重力;②改變液體的密度;③改變物體的體積。[思考]我們可以看到小朋友用吸管水平吹出的肥皂泡,常常開始時上升,然后便下降,這是為什么?[提示]肥皂泡剛吹出時,其內(nèi)部氣體的溫度較高,內(nèi)部氣體的密度較小,所受的浮力大于重力而上升;后來肥皂泡內(nèi)氣體的溫度降低,體積變小,受到的浮力減小,當浮力小于肥皂泡的重力時便下降。[習題]如圖,展示了一個廣為人知的歷史故事“曹沖稱象”。曹沖運用了“等效替代”的方法,巧妙地測出了大象的體重。請你寫出他運用的與浮力相關(guān)的兩條知識。(1)　　　　;(2)　　　　。 [分析]由圖知,船上放大象和放石頭水面達到相同的記號處,即排開水的體積相同,根據(jù)阿基米德原理可知,兩種情況受到的浮力相同;兩種情況下船均為漂浮狀態(tài),F浮=G,大象和船的總重等于石頭和船的總重,由此得G象=G石頭。[答案] (1)漂浮條件　(2)阿基米德原理三、板書設(shè)計第3節(jié)　物體的浮沉條件及應(yīng)用1.物體的浮沉條件(1)F浮>G物,上浮(2)F浮<G物,下沉(3)F浮=G物,懸浮或漂浮2.浮力的應(yīng)用(1)通過改變物體重力改變浮沉(2)通過改變液體密度改變浮沉(3)通過改變物體體積改變浮沉教學反思本節(jié)課先通過實驗觀察雞蛋在不同密度的鹽水中漂浮、懸浮、下沉和上浮的狀態(tài),引導學生對雞蛋進行受力分析,啟發(fā)學生利用阿基米德原理和二力平衡知識進行分析討論,總結(jié)出物體的浮沉條件,幫助學生從感性到理性認識浮沉現(xiàn)象。  

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10.3 物體的浮沉條件及其應(yīng)用

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