第三节物体的浮沉条件及应用-(2).doc

第十章 浮力  第三节物体的浮沉条件及应用
嘉应中学 杨祥志
一、教材分析
《物体的浮沉条件及应用》是第十章第三节的内容，对物体的浮沉条件及应用的研究是在前面所学的基础上，运用力和运动，阿基米德原理等内容来认识的，由“想想议议”来激发学生的思维和探究欲望，从而用实验学习和认识物体的浮沉条件及应用，进一步学习物体的浮沉条件及应用。
二、设计思想
1．初中生的认识感性多于理性，学习的动力和热情大多来自他们的兴趣；而物理教学又以实验为基础，实验几乎始终伴随着整个教学过程，所以，实际教学中，在注重知识逻辑的同时，应重视学生的个人经验和心理特点，把学生对生活中物理现象的认识与掌握物理知识结合起来，加强学生的直接经验和亲身体验。
2．在教学中，按照“体验→思考→分析→探究→应用”的思路逐一展开，让学生通过实验，认识物体的浮沉条件，讨论物体的浮沉条件的特点，应用物体的浮沉条件知识解决实际问题，以及探究物体的浮沉条件及应用的方法。
3．在教学中，不仅要关注学生“知道什么”，更要关注学生“怎样才能知道”，所以，能动手做的实验就让学生自己动手做，给学生亲近感和真实感，多媒体仅起到穿针引线的作用。
三、学情分析
本节内容中关于物体的浮沉条件及在生活中的应用，经探究学生容易接受和理解。但理解改变物体所受的重力与浮力的关系，能增大可利用的浮力对大多数学生来说是难点，由于个体差异，需要不同层次学生掌握到不同程度。
四、教学目标
（一）知识与技能：
 1、通过学习知道液体中的浮沉是由该物体在液体中所受浮力及其重力之间的大小关系决定的；
 2、能综合运用阿基米德原理、密度及二力平衡等知识讨论浮沉条件。
 3、知道潜艇和热气球的基本工作原理
（二）过程与方法：
 通过探究活动提高学生的观察能力，实验操作能力，综合分析能力及语言表达能力。
（三）情感态度价值观：
 1、培养学生对科学探究的浓厚兴趣，对实验现象认真观察和对实验操作的科学态度，形 成尊重事实、善于质疑的科学态度。
 2、通过浮力知识应用实例培养学生理论联系实际的良好学风，激发学生学习情趣；通过学生自己的探究实验，激发学习欲望。发展积极探索的精神，获得谋求内部协调统一的成功体验
五、教学重点：掌握物体的浮沉条件及浮力应用
六、教学难点：通过调节浮力和重力的关系来得到或增大可利用浮力，初步建立应用科学技术的意识。
七、教学设备：烧杯 热气球模型  潜水艇模型 橡皮泥 盐  鸡蛋等  
八、教学方法：、自学释疑法、讲授法、分组讨论法、实验探究法
九、课    时：1课时
十、教学过程：
（一）课题引入：
潜水艇时而浮于水面、时而潜入水底，有时又能停留在水中。这是怎么回事呢?阿基米德原理告诉我们浸在水中的物体要受到浮力作用，那为什么有的物体在水中下沉；有的物体在水中上浮呢？物体在液体中,什么情况下上浮?什么情况下沉?即物体的浮沉条件是什么?
（二）新课教学：
一、物体的浮沉条件
【提问】在液体中的物体有哪几种状态呢？
学生利用生活经验作答：漂浮、悬浮、下沉
【提问】为什么它们在水中的状态不同？
【演示】小瓶的浮沉
【提问】请分析小瓶受到那几个里的作用，受力的方向以及大小关系?
根据学生回答分类比较。引导学生分别比较在上述三种情况下物体的受力情况。通过分析得出每种情况下浮力和重力的关系；
总结出物体的浮沉条件：
当浮力大于物体重力（）——物体上浮。
当浮力等于物体重力（）——物体悬浮可停在液体内部任意一位置。
当浮力小于物体重力（）——物体下沉。
利用阿基米德原理，可把物体的浮沉条件改写为用密度表示的形式：
F浮＞G物  上浮 最终漂浮 　ρ液＞ρ物
F浮＝G物  悬浮　　　　 　 ρ液＝ρ物
F浮＜G物  下沉  最终沉底  ρ液＜ρ物
注：以上是只对实心物体而言的。）
【讨论】由浮沉条件可知，改变物体浮沉状态的方法有哪些？
1.改变重力的大小
2.改变浮力的大小（改变ρ液或 V排 ）
【提问】新鲜的鸡蛋在清水中要下沉，为什么？你能想办法让它悬浮吗？大家想想看这是通过哪种方法来增大浮力，从而调节浮力和重力关系来实现悬浮的呢？增大浮力还有什么方法？
【演示实验】盐水浮鸡蛋
（1）将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水烧杯中。
（2）观察鸡蛋在烧杯中的所处状态和所处位置。
（3）再向这个烧杯不断地加入食盐，直到鸡蛋处于状态。
（4）继续朝这个烧杯加食盐，直到鸡蛋漂浮在水面上。
【总结】
   鸡蛋的重力大于鸡蛋所受的浮力，鸡蛋的密度大于水的密度，所以鸡蛋下沉。向水中加盐，使盐水的密度大于鸡蛋的密度，鸡蛋因浮力大于重力而上浮。增大浮力还可以通过增大排开液体的体积的方法。
二、浮力的应用
1、轮船
【提问】辽宁号为什么能漂浮在海面上（密度大于海水的密度啊）
【学生活动1】
利用桌上的橡皮泥做一个能承载重物的小船。
【自主探究】不改变橡皮泥重力的前提下，怎样增大排开水的体积？
【教师点拨】在学生活动的基础上，教师还可作如下补充：
把橡皮泥做成瓢状放在水面，重力不变，但排开的水较多，因而浮力较大（F= G），所以能漂浮在水面上。
【总结】轮船做成中空的来获得较大浮力，漂浮在水面上；轮船的大小常用排水量来表示。排水量：满载时，船排开的水的质量。即：排水量＝m船+m货
2、潜水艇
    介绍“蛟龙号”：“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，也是目前世界上下潜能力最强的潜水器。“中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载 人深潜技术的国家。在全球载人潜水器中，“蛟龙号”属于第一梯队。全世界投入使用的各类载人潜水器约90艘，其中下潜深度超过1000米的仅有12艘，更深的潜水器数量更少，拥有6000米以上深度载人潜水器的国家包括中国、美国、日本、法国和俄罗斯。除中国外，其他4国的作业型载人潜水器最大工作深度为日本深潜器的6527米，因此“蛟龙号”载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功到达7062米海底，创造了作业类载人潜水器新的世界纪录。
（1） 潜水艇原理图：潜水艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜水艇加重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜水艇就可悬浮在水中；当压缩空气使水舱中的水排出一部分时，潜水艇变轻，就可上浮了。
（2） 演示自制的潜水艇模型
【总结】潜水艇通过改变自重来实现浮沉。
3、气球和飞艇
【学生活动2】做一个塑料袋热气球
 取一个稍大的薄塑料袋，袋口用很细的铜丝框成一个圆口，开口朝下，用电吹风向袋内吹热空气。放手后，塑料袋热气球便冉冉上升。
【总结】气球和飞艇通过改变浮力大小来实现浮沉。
4、其他应用
（1）浮力选矿（2）孔明灯的制造（3）盐水选种（4）深水打捞
（三）、教学范例
1、我国古代在沉浮条件上的一些应用
（1）孔明灯：传说三国时代诸葛亮为了军事目的而放飞的“孔明灯”，灯笼内有一个放有松脂的小碟，点燃松脂后，灯笼内空气变热密度变小而使灯笼飞起悬于空中，这其实就是热气球的一种雏形。
（2）公元1066年，宋朝的河中府发生黄河水患，冲走了城外桥头的大铁牛，为了把这铁牛从水中捞起，有人潜入水底用绳子拴牢铁牛，绳子另一端系于船上，船当时装满沙土，
使绳索绷紧，然后船上人慢慢取走船上沙土，铁牛就被拉了上来，这和现在通用的浮筒打捞法有异曲同工之妙。
（3）曹冲称象：传说三国时代有人送给曹操一头大象，谁也没有办法称出大象有多重，曹操一个小儿子曹冲十分聪明，他首先让人把大象拉到船上，记下船的吃水深度，再用石块代替大象达到同样的吃水深度，最后分别称出许多石块的总重，也就知道了大象的体重了。
 2、 沉浮条件的一些其他应用
（1）浮运架桥法：早在唐朝时，中国人就在黄河上架起大型浮架，贯通了黄河两岸的运输，战争期间有舟桥部队，现在浮运架桥仍然被使用。
（2）浮法玻璃生产法：让玻璃液流入熔融金属（如锡液）的槽中，浮在金属液表面，自由摊平可生产出大面积、高质量的平板玻璃。
（3）石油钻探平台：随着能源的紧张，人们开始开采海面以下的石油，可造出大型石油钻探平台，开到所在位置再用锚固定，进行石油钻探和开采，我国在南海已经用这种方法生产石油。
（四）能力训练
1. 一艘船的质量为5×105t，最大载重量是1.3×106t，则它满载时的排水量为5×105t，受到的浮力是 1.3×107N  ，如果卸下2×105t的货物，它受到的浮力为1.1×107N  。(g取10N/kg)
2. 潜水艇是靠改变 自身重力  实现上浮和下沉的；轮船是采用增大空心部分的体积的办法，增大可以利用的 浮力 ，使密度大于水的钢铁能漂浮在水面上。
3. 三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”．它上升的主要原因’是：灯笼内的热空气密度 小于 空气密度，导致灯笼受到的浮力  大于 灯笼的重力，所以灯笼才上升．
4.将一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮在水面；把它放入另一种液体中，它却沉人底部，则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较(  B  )
A．在水中受到的浮力较大
B．在另一种液体中受到的浮力较大
C．受到的浮力一样大
D．无法比较浮力大小
（五）课堂反馈：
在本堂课的教学过程中，学生保持了较强的学习兴趣，特别是在介绍我国海洋国防建设时，注意力高度集中，并因为我国的具有较强国防实力而感到自豪。在本节课，学生思维活跃，积极参与讨论，并能够大胆猜想，小心求证。学生在相互讨论中，不断地搞懂知识，并在获得知识的过程中获得了自信和愉悦。
（六）归纳总结
在本节课，主要采用问题式引导，让学生在问题的牵引下知道液体中的浮沉是由该物体在液体中所受浮力及其重力之间的大小关系决定的；引导学生运用阿基米德原理、密度及二力平衡等知识进行推导和讨论浮沉条件。结合我国海洋国防建设，引入辽宁舰、蛟龙号，培养学生的爱国热情和民族自豪感。通过展示自制的潜水艇模型，自制热气球让学生从理论到实践来学习本节的知识，让学生明白，物理是一门实验学科，来源于生活，应用与生活，并让学生领悟到科技强国，从我做起。
十一、板书设计
第三节 物体的浮沉条件及应用
一、物体的浮沉条件：
　　                    F浮＞G物  上浮 最终漂浮 　ρ液＞ρ物
　　                    F浮＝G物  悬浮　　　　 　 ρ液＝ρ物
　　                    F浮＜G物  下沉  最终沉底  ρ液＜ρ物
二、应用
　　1．轮船：把物体作为“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
　　2．潜水艇：依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
　　3．气球和飞艇：ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。
十二、教学反思
新课程的教学过程中要让学生的主体地位应得到充分的发挥，就必须让学生在活动中探究、发现、提出问题、解决问题；在教学过程中，联系工农业生产和现代前沿科学技术成就，调动学生的学习积极性，激发学习兴趣和爱国热情。