第三节  物体的浮沉条件及应用

教学目标

知识与技能

      1．知道物体在下沉，悬浮和上浮时，浮力与重力的大小关系

2．了解利用空心的办法增大浮力．

3．了解轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理.

过程与方法

1．通过做“空心的废牙膏皮能漂浮在水面上”的实验，学习物理研究问题的方法。

2. 通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。

情感、态度与价值观

      1．初步认识科学技术对社会发展的影响

      2．初步建立应用科学知识的意识

重点难点

重点：物体在液体中下沉、悬浮和上浮时的条件

难点：轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理

教学准备

     水槽、形状和体积都相同的铁块和木块、橡皮泥、相关的教学课件。

教学过程

    一、情境导入

    演示：让学生观察相同形状和体积的铁块和木块，然后一同浸入水中，同时松手，让学生观察。

提出疑问：为什么铁块下沉到水底而木块漂浮在水面上呢？学生讨论交流，

教师小结：像铁块一样密度比水大的实心物体，放在水中会下沉，像木块一样密度比水小的实心物体，浸没在水中会上浮。

    二、合作探究

    1．物体的浮沉条件

    提问：有的物体在水中下沉，有的物体的水中上浮，这是什么原因呢?

    教师点拨：判断—个物体的运动状态应该分析它的受力情况。

    启发学生分析总结：当F_浮>G，物体上浮；当F_浮＝G，物体悬浮在液体中；当F_浮<G，物体下沉．另外，物体在液体中还存在一种状态，那就是漂浮．

    [分析比较]  物体悬浮与漂浮之间的异同点．

[总结] 

相同点：物体处于二力平衡状态，浮力都等于重力，F_浮＝ G

不同点：

“漂浮”是物体在液面上呈平衡状态，物体只有部分浸入液体，V_排<V_物；而“悬浮”是物体在液体内部呈平衡状态，物体此时全部浸入液体内部，V_排＝V_物．

    2．采用空心的办法能增大可以利用的浮力

    (1)能否使密度比水大的物体漂浮在水面上呢?

    引导学生自己设计实验和进行实验，通过分析与论证得出结论，并与同学相互交流．

    [学生分析讨论] 怎样能使密度比水大的橡皮泥漂浮在水面上呢?

    [教师点拨]  采用空心的办法能增大可以利用的浮力．

    (2)学生看课本，了解人类利用空心办法增大浮力的应用历史过程．

    3．轮船

(1)钢铁做的轮船为什么能浮在水面上，而且能运载大量货物呢？

    引导学生从上面实验结论中去思考：怎样能使船的运载量更大呢?

    (2)轮船的排水量．

    [教师讲解]  轮船的大小通常用排水量来表示，排水量就是轮船按设计的要求装满货物——满载时排开水的质量．

    [学生思考讨论]  排水量为1500 t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物共重多少牛?受到河水的浮力是多少牛?若轮船自身质量为1000 t，则最多运载多少吨货物?

    [练习]  一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小是否变化?它受到的浮力是否变化?它排开水的体积是变大、变小还是不变?

    4．潜水艇

    [学生思考]  潜水艇怎样实现在水中的沉浮?

    [教师归纳]  潜水艇两侧有水舱，当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇重力变小，小于浮力，实现上浮；当向水舱进水时，潜水艇重量增加，大于浮力，实现下沉，上浮和下沉过程中浮力保持不变．

    5．气球和飞艇

    (1)让学生阅读教材气球和飞艇部分的内容了解气球和飞艇的发展过程．

    (2)气球、飞艇采用了什么办法，使它受到的浮力大于重力而升空的呢?

    [教师归纳]  用充密度小于空气的气体的办法使它受到的浮力大于重力而升空．

    [学生分析讨论]  要使充了氢气升到空中的气球落回到地面，你能想出什么办法?要使热气球落回到地面，有什么办法?

三、课堂小结

1．物体的浮沉条件

①F_浮>G 上浮，最终呈漂浮状态；

②F_浮＝G 可以停留任何一处，呈悬浮状态

③F_浮<G 下沉，最终呈沉底状态．

    2．采用“空心”的办法，增大可利用的浮力．轮船就是根据这个原理制成的．轮船通常用排水量来表示轮船的大小．排水量是指轮船满载时排开水的质量．

    3．采用“改变自身重力”的办法，实现上浮和下沉．例如：潜水艇通过充水和排水改变自身重力实现浮沉．

    4．利用密度小的气体，增大体积，改变浮力大小．例如：气球、飞艇就是利用这一方法实现升空的．

    四、检测反馈

1．船从河里开到海里，船所受重力大小__________，浮力大小__________，排开液体的体积_____________。(选填“变大”、“不变”或“变小”)

答案  不变  不变  变小

2．鸡蛋放入清水中会下沉，这是因为鸡蛋受到的浮力__________它的重力；在清水中倒入适量的浓盐水，鸡蛋会上浮，这是因为鸡蛋受到的浮力_________它的重力．(选填“大于”“等于”或“小于”)

    答案  小于  大于

3．一块重为9.8 N的木块浮在水面上，它的密度为0.5×10³kg／m³，木块受到的浮力是9.8 N，要把木块全部浸入水中，需加__________方向的力_________．

答案  竖直向下  9.8N

4．体积相同的实心铜球和木球，放在水中达到静止状态时，其所受的浮力是(     )

A、铜球大于木球          B、木球大于铜球

C、大小相等                  D、无法判断

答案  A

5、一木块漂浮在水面上，露出水面部分占总体积的2/5，现将木块切成相等的两块，将其中的一块仍投入水中，那么这一木块露出水面的体积占它体积的    (    )

A、1/5     B、3/10    C、2/5    D．无法计算

答案  C

6．质量相同的铜、铁、铝三块金属，投入水银中达到静止状态后受到的浮力分别为F₁、F₂、F₃，这三个力的大小关系是(     )

    A、F₁>F₂>F₃                                B、F₁=F₂=F₃

    C、F₁F<₂<F₃          D、F₁=F₂<F₃

   答案  B

7．我们在生物课中已学到了，鱼类体内有鱼鳔，通过改变鱼鳔的体积，鱼可以轻易地改变自身的浮沉，这时鱼控制自身的浮沉，主要是改变(    )

   A．所受浮力     B．所受重力  C．液体的密度    D．身体密度

答案  A

板书设计：

    一、物体的浮沉条件

F_浮 >  G      上浮     ρ_液 > ρ_物  → 漂浮     F′_浮 =  G  

F_浮 <  G      下沉     ρ_液 < ρ_物   

F_浮＝  G      悬浮     ρ_液 = ρ_物    

    二、浮力的应用

轮船 → 空心

潜水艇 → 改变重力

气球、飞艇 → 改变浮力