资源描述
4.沉与浮
课标要求
【教学目标】
一、知识与技能
1.理解物体的沉浮条件；知道鱼、潜水艇、飞艇和密度计的沉浮原理；
2.通过浮沉条件的实际应用，知道物理知识在生产、生活和社会中的应用.
二、过程与方法
1.通过实验，观察鸡蛋的下沉、上浮和悬浮，使学生建立起三种状态的概念，并且通过逻辑推理得出产生三种状态所需的条件；
2.通过逻辑分析的方法，解释鱼、潜水艇的浮沉原理；
3.通过动手制作，让学生自己制作“自制潜水艇”和“热气球”；
4.通过在网上查阅，让学生设计出打捞中山舰的方案.
三、情感态度与价值观
1.通过对鱼、潜水艇和热气球的沉浮原理这些与日常生活紧密联系的现象的学习，让学生体验科学、技术与社会的紧密联系；
2.通过制作“自制潜水艇”和“热气球”，激发学生学习物理的兴趣；
3.通过学习阅读材料，培养学生的民族情感.
【教学重点】 物体的沉浮条件.
【教学难点】 潜水艇、热气球的工作原理.
【教具准备】 多媒体课件、石块、塑料球、鸡蛋、水、水杯、盐、小塑料管、潜水艇模型、热气球模型等.
【教学课时】 1课时
教学设计
【巩固复习】教师引导学生复习上一课时内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师用多媒体给学生展示以下情景图片：①潜水艇悬浮在水中；②节日放飞的气球、孔明灯升到空中；③鱼儿在水中自由地游动.
师 以上这些情景图片中，都是浮沉条件在我们生活中的应用，它们到底和浮力有怎样的关系呢？下面我们就一起来探究吧.
【进行新课】
教学探究点1 物体的沉浮条件
1.演示实验1：
教师把石块和塑料空心球分别浸没在水中，叫同学们观察现象并提问：浸在水中的物体，有的上浮，有的下沉，这是为什么呢？
演示实验2：
取一只新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况，向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，叫同学们观察现象并提问：观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，观察到什么现象？
师 鸡蛋放入清水后，它是上浮还是下沉？
生：下沉.
师 加盐轻轻搅拌的目的是什么？
生：盐水溶于水后，变成盐水，密度比水的密度大；加盐会导致液体的密度的增大.
师 随着不断地往水里加盐，有什么现象出现？为什么会有这样的现象出现？教师引导学生思考.
师 可以对鸡蛋做受力分析， 这里有两个状态，一个是鸡蛋下沉的状态，另一个是鸡蛋上浮的状态； 当它下沉或上浮的时候，它只受到浮力和重力的作用； 在两个状态过程中，鸡蛋的重力没有发生变化，那么肯定是浮力的变化引起它下沉和上浮，不断加盐，导致液体的密度增大，鸡蛋所受浮力逐渐增大.当浮力小于重力时，鸡蛋下沉；当浮力大于重力时，鸡蛋上浮。
2.认识三种状态
鸡蛋所处的三种状态： 下沉：浮力 < 重力 ；上浮：浮力 > 重力；悬浮：浮力 = 重力（平衡）。
3.生活中的下沉与上浮
师 我们来看看鱼是怎样使自己在水中自由地上浮、下沉和悬浮的？
生：鱼是通过鱼鳔改变自己的体积来改变浮力的. 鱼鳔较小时，鱼所受的浮力小于重力，鱼下沉；鱼鳔较大时，鱼所受的浮力大于重力，鱼上浮；鱼所受的浮力等于重力时，鱼将可以在水中任意的深度游动.
总结：下沉：浮力 < 重力；上浮：浮力 > 重力；悬浮：浮力 = 重力（平衡）
例题1实验课上，小华通过向水中加盐的方法，使原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮最后漂浮起来（如图所示）.下列说法正确的是（）
A.鸡蛋沉底时受到的浮力与悬浮时受到的浮力一样大
B.鸡蛋沉底时受到的浮力比悬浮时受到的浮力大
C.鸡蛋悬浮时受到的浮力与漂浮时受到的浮力一样大
D.鸡蛋悬浮时受到的浮力比漂浮时受到的浮力大
解析：鸡蛋在甲中沉入水底，则F浮甲＜G；在图乙中悬浮，则F浮乙=G；在图丙中漂浮，则F浮丙=G；所以鸡蛋沉底时受到的浮力小于悬浮时受到的浮力，故A、B不正确；鸡蛋悬浮时受到的浮力与漂浮时受到的浮力一样大，故C正确，D不正确.
答案：C
教学探究点2 控制沉与浮
1.潜水艇
师 潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和袭击，是一种很重要的军事舰艇.它是怎么工作的呢？好，下面请大家分组进行实验——制作潜水艇.
师 我们用打点滴用的小塑料管来模拟潜水艇.请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气.
观察到的现象：吸气时，水逐渐进入管中，管子下沉；吹气时，管中的水被排出，管子上浮.
教师提问：（用多媒体展示）思考题：
（1）小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化？
（2）那它是怎样上浮或下沉的呢？学生回答：
（1）由于塑料管形变很小，Ｖ排基本不变，所以可以认为F浮不变.
（2）吹气时，水从管子中排出，重力变小，F浮＞Ｇ物，所以上浮；吸气时，水进入管子，重力变大，F浮＜Ｇ物，所以下沉.
教师（用多媒体展示潜水艇模型）介绍潜水艇：潜水艇两侧有水舱，当往水舱中充水时，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.
总结：
潜水艇原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉（潜水艇浸没在水下不同深度所受浮力几乎相同，因为排开水的体积不变，始终等于潜水艇的体积）.
2.热气球
教师播放视频——热气球升空过程
师 为什么热气球会飞起来呢？
生：热气球内的气体被加热，密度小于外面的空气的密度，受到的浮力大于自身的重力.
师 回答正确.
热气球原理：ρ气球＜ρ空气，使它受到的F浮＞Ｇ物而升空.
师 请大家讨论：要使热气球落回地面，又有什么办法？
学生思考、讨论：热气球可以停止加热.
教师简单介绍飞艇的原理.
例题2如图是高空中的一只热气球，以下有关它的说法正确的是（）
A.为使静止的热气球下降，必须继续给热气球中的空气加热
B.为使静止的热气球下降，只需把热气球上的物体抛掉一部分
C.正在匀速下降的热气球，假如有一物体从热气球上掉下，热气球将立即上升
D.正在匀速下降的热气球，假如有一物体从热气球上掉下，热气球将先下降后上升
解析：静止的热气球处于平衡状态，受到的重力和浮力是一对平衡力，故两者大小相等.通过对气球加热，使气球内的空气膨胀、体积增大，从而使所受的浮力增大，此时浮力大于重力，所以气球上浮而不是下降；当把气球上的物体扔掉一部分，气球的重力减小，小于浮力，所以气球上浮而不是下降.故A、B均错误.正在匀速下降的热气球处于平衡状态，受到的重力和浮力是一对平衡力，所以两者大小相等，假如有一物体从热气球上掉下，此时重力小于浮力，但由于惯性，气球不会立即上升，而是先下降后上升.故C错误，D正确.
答案：D
例题3如图所示，把一个自制的密度计分别放入三种不同的液体中，则下列判断正确的是（）
A.这个密度计在丙液体中受到的浮力较大B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大C.甲液体的密度较大D.丙液体的密度最小
解析：密度计在液体中处于漂浮状态F浮＝Ｇ密，则A、B错，由于密度计浸入液体的深度越小，说明液体密度越大，则ρ乙＞ρ甲＞ρ丙，则C错，D正确.
答案：D
例题4（湖北鄂州中考）在水平桌面上，有两个相同的圆柱形容器，内盛相等质量的盐水，将同一鸡蛋分别放入其中，鸡蛋静止如图所示，鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2，盐水对容器底的压强分别为p1和p2，则（）
A.F1=F2 ，p1=p2 B.F1=F2 ，p1＞p2
C.F1＜F2 ，p1=p2 D.F1＞F2，p1＞p2
解析：（1）鸡蛋悬浮在甲杯中，受到盐水的浮力等于鸡蛋重力；鸡蛋漂浮在乙杯中，受到盐水的浮力也等于鸡蛋重力；所以鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力大小相等，即：F1=F2；
（2）鸡蛋在甲杯盐水中悬浮，盐水对容器底的压力：F甲=G鸡蛋+G盐水，鸡蛋在乙杯盐水中漂浮，盐水对容器底的压力：F乙=G鸡蛋+G盐水（注意：只有柱形容器中才有：F压=G液）,∴液体对容器底的压力F甲=F乙，因为容器相同、容器底面积相同，由压强公式p=F/S 知盐水对容器底部的压强相等，即：p1=p2.
答案：A
3.打捞中山舰
（1）教师介绍我国古代用浮船打捞沉落江中的万斤大铁牛的故事.
（2）简单介绍中山舰——浓缩了中国现代史的一代名舰， 1938 年在长江被日军击中，沉入19m深的长江；中山舰排水量达780吨，长62.48m，宽8.99m.
（3）让学生自己设计打捞中山舰的方案，填写到书上的表格中.
【教师结束语】
通过这节课的学习，我们知道物体的浮沉条件，浮力在日常生产、生活中的广泛应用.如潜水艇、热气球、密度计等，还进一步熟悉了它们的工作原理.好，谢谢大家！
【课后作业】
完成练习册中本课时对应练习
教材习题解答
家庭实验室
笔杆在盐水中也可以直立静置，在笔杆上标出盐水的位置便是盐水密度标记；笔杆放在盐水中比在水中露出的部分更多；笔杆上标出盐水面的位置比标出水面的位置更低.这是因为：笔杆在水中和盐水中都只是受到浮力和重力作用，当笔杆直立水中静止时，F浮1=G；当笔杆直立盐水中静止时F浮2=G.所以F浮1=F浮2,根据阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，浮力相等时，ρ液大的盐水中笔杆排开盐水的体积就更小.因此，密度大的盐水标记应在水的密度标记下方.
自我评价
1.B【解析】浮力的大小决定于液体的密度和物体浸入液体中的体积，与物体沉浮情况无关，与物体浸入的深度无关，故A、C选项错误；物体所受的浮力与物体的密度无关，故D选项错误.
2.饱满的种子密度大于盐水的密度，故饱满的种子沉底；不饱满的种子密度小于盐水的密度，故不饱满的种子漂浮.
教学反思
在本节教学过程中，充分利用学生已有的浮力初步知识和生活经验作为课程资源进行整合，做到在实验（演示实验、学生动手实验）的基础上，对现象的观察进行分析、思考，找出原因，得出结论.这种实验探究教学能激发学生的探究知识欲望，调动学生的学习主动性、积极性，帮助学生获取新知识，真正体现学生是学习的主体，教师是教学的组织者、引导者.另外，在突破难点上，采取将大问题化解成几个小问题，以提纲的形式，引导学生分析、推理、概括，这样既降低了学生学习的难度，同时让学生尝试到获取新知识的轻松、喜悦.
板书设计
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