第三节 物体的浮沉条件及应用
【教学目标】
知识与技能
1．知道物体的浮沉条件。
2．知道轮船、潜水艇、气球和飞艇的原理。
3．通过浮沉条件的实际应用，了解物理知识在生产与生活中的应用。
过程与方法
1．通过物体的浮沉现象的实验研究，培养学生思维能力和实验研究能力。
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．通过观察和实验，使学生树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想，培养学生与他人交流与合作的精神。
2．通过联系生活实际，使学生体会到物理知识在生活中的价值。
【教学重难点】
重点：探究物体的浮沉条件及浮力的应用。
难点：探究物体的浮沉条件及浮力的应用。
【教学准备】或【实验准备】
教师用：多媒体课件、橙子、土豆、西红柿、塑料袋。
学生用：烧杯、水、盐、牙膏皮、西红柿、纸杯、气球、铁钉、小瓶、泡沫、酒精灯、塑料袋。
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情景，引入新课
【播放视频】“中国海上大阅兵”
提出问题：为什么钢铁做成的轮船能浮在水面上？钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢？
引出课题：物体的浮沉条件及其应用
(设计意图：激发学生的学习兴趣和爱国情怀。)
学生观看视频：了解浮沉情况不同的浮力的应用，并思考问题。
二、合作探究，建构知识
（一）物体浮沉条件
1.探究用F浮和G物的关系判断物体的浮沉
2、探究用ρ物与ρ液的关系判断物体的浮沉
3. 探究改变物体的浮沉状态的方法
1．【演示实验】
（1）水槽中的瓶子处于什么状态？
（2）【猜一猜】一个大橙子和一个小西红柿同时放入水中，会出现什么情况呢？
【想一想】是什么原因呢？
由此可知物体的浮沉可仅由所受的浮力决定的吗？
（3）把一个大土豆和刚才的橙子同时放入水中放手后如右图。
【议一议】为什么土豆排开水的体积比橙子大，它反下沉了呢？到底物体的浮沉取决于什么呢？
（设计意图：通过学生猜测和亲身感受引起认知冲突，激发学生探究欲望。）
2．【受力分析】
请分析浸没在水中的上浮的橙子、悬浮的瓶子、下沉的西红柿受力情况。
3．【归纳总结】师生共同总结物体的浮沉条件：比较浮力与物质重力的关系
上浮 F浮>G物 漂浮 F浮 = G物
悬浮 F浮 = G物
下沉 F浮 < G物
【做一做】请将泡沫、木块、牙膏皮、小瓶、小西红柿、铁块放入水中，上浮的物体有哪些，下沉的有哪些？并分别放入两个烧杯中。
4．【自主分析与交流】一个实心物体浸没在液体中，你能否根据物体密度与液体密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断？
【总结】 上浮 F浮 > G物 ρ物 < ρ液
漂浮 F浮 = G物 ρ物 < ρ液
悬浮 F浮 = G物 ρ物 = ρ液
下沉 F浮 < G物 ρ物 > ρ液
【想一想】漂浮与悬浮有什么共同点与不同？
5．【设置跟踪练习】
把铁块放在水中时，铁块会 ； 放在水银中时铁块会 ；最终 。
6．【实验探究、合作研讨】
【思维升华】—探究改变物体浮沉状态的方法
请利用桌上器材（气球、铁钉、注射器、纸杯等）改变两烧杯中的物体的浮沉状态。
【引导总结】——改变物体的浮沉状态的方法 1．改变浮力 ： 改变V排 、改变ρ液
2．改变重力
3．同时改变浮力和重力
现象释疑：为什么汤圆刚入锅时沉底的，煮熟了就浮到水面上了？
（设计意图：通过学生自主探究改变浮沉条件的方法，既为下面浮沉条件的应用作铺垫，又锻炼了学生的思维。）
观察、回答：悬浮。
猜测：橙子下沉，小西红柿上浮。
观察发现：橙子上浮，小西红柿下沉。
小组讨论交流：橙子体积大，V排就大，所受浮力就大。
讨论交流：土豆V排大，浮力大，其重力也大，得出物体的浮沉应该有F浮和G物共同决定的。
受力分析并交流：橙子受到的浮力大于重力、西红柿受到的浮力小于重力、瓶子受到的浮力等于重力。
（设计意图：通过学生自主受力分析、归纳总结浮沉条件，有利于学生对知识的理解，同时提升了学生的能力。）
动手实验观察并分类。
小组合作自主分析：
G物=m物g=ρ物gV物
F浮=ρ液g V排
根据浮力与重力的关系得出物体密度与液体密度之间的关系。
比较漂浮与悬浮的异同点。共同点：在平衡力的作用下静止不动；浮力等于重力。
不同点：漂浮是物体一部分浸入液体中，悬浮是整个物体浸没在液体中。密度关系也不同。
学以致用：解决问题巩固新知。
小组讨论后再动手实践。
展示成果：
（1）把牙膏皮做成船型（空心），就能浮在水面上，而且还能装载小西红柿。
（2）铁块放在纸杯里、或吹大的气球里。
（3）在烧杯里加适量的盐，鸡蛋会浮起来。
(4)在泡沫上穿几颗钉子，泡沫就沉下去了。
(5)用注射器抽小西红柿中的汁水。
……
分析、解答：汤圆熟了时变成空心的，增大排开液体的体积，从而增大浮力。
（二）物体沉浮条件应用
1．轮船
工作原理
排水量
2．密度计
3．潜水艇
探究潜水艇的工作原理
4．气球和飞艇
5．应用拓展
过渡：你能举出生活中应用这些改变浮沉条件的方法的事物吗?
1．轮船
【以问求答】用密度比水大的钢铁制成的轮船是却能浮在水面上，为什么?
利用学生展示的漂浮在水面的牙膏皮，可以把它看成一个小船，大家能不能说出轮船工作原理是什么？
【引导总结】——轮船的工作原理：采用“空心”的办法增大排开液体体积增大可以利用的浮力，使船漂浮在水面。
【演示实验】标记水到牙膏皮的位置为1，然后向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为2, 然后再向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为3……牙膏皮小船下沉到水底。
【问题导学、自主学习】看来船还有一个运载能力的问题，实际是用什么来衡量船的运载能力的？——引出排水量，追问：什么是排水量？
【跟踪典例剖析】一艘轮船排水量为2×10 4t。请问它排开水的重力是多少?除此之外我们还可以计算出哪些物理量来？总结：
【演示实验】把牙膏皮小船放入密度为1.0×10 3 ㎏/m3纯水中，标记水到牙膏皮的位置为S，然后再把它放入密度为1.1×10 3 ㎏/m3盐水中，牙膏皮小船会有什么变化?标记水到牙膏皮的位置为W。则W在S的____方。W、S叫轮船的吃水线。
【想一想】一艘轮船从河里驶入海里，它受到的重力 。它受到浮力 。它排开水的体积 。（填“变大”“变小”或不变）
2．密度计
【引导改装】S处可以标记为纯水的密度，W处可以标记为盐水的密度，牙膏皮可以改装成测量什么量的装置？这样把它改装成了密度计。
出示：密度计—可以直接测量液体密度的仪器。
【以问求答】1．工作原理：利用物体漂浮在液面上时浮力 等于重力的原理制成的。
2．刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。
3．潜水艇
【合作探究】你能改变玻璃瓶的浮沉状态吗？
【播放动画】潜水艇的沉浮
【问题导学】潜水艇在水下行驶过程中，它受到的浮力大小 ，下潜时向水舱中 ，潜水艇逐渐变 ，就逐渐潜入水中；上浮时，就用压缩空气将水舱中的水排出一部分，使潜水艇变 ，从而上浮。潜水艇的潜水和上浮是靠 __来实现的。
【总结】潜水艇的工作原理：潜水艇的上浮、下潜和悬浮，靠改变自身的重力来实现的。
【拓展】鱼的浮沉：由潜水艇你想到什么动物，你能说说鱼是通过什么方式来实现浮沉的？
【反馈训练】某潜水艇从水面上10m处一直下潜到100m深的过程中，潜水艇受到水的压强将_____，浮力将___；从长江潜行到东海浮力将____。
4．气球和飞艇
过渡：在空气中能实现浮沉吗？
【设置情境】出示一薄塑料袋，展开释放，塑料袋下落；用嘴吹起塑料袋释放，塑料袋下落。
为什么不能升空?要想使它升空怎么办？
【模拟实验】利用塑料袋和酒精灯模拟热气球
让各小组同时释放。
【课堂奖励】把一“许愿灯”奖励送给“热气球”升高的最高的小组。
【归纳总结】气球和飞艇工作原理：
ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。
（设计意图：通过丰富多彩的探究活动，培养学生的动手能力、激发学习兴趣，使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有将科学技术应用于日常生活、社会中的意识。）
（1）打捞沉船
介绍方法:将几个充满水的大型浮筒沉入水底,用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起,然后用高压空气把浮筒中水排出,沉船就随着浮筒一起浮出水面。
【想一想】请解释这样打捞沉船的道理？
（2）盐水选种
（3）躺在“死海”里看书，这是什么原因呢？
（设计意图：开拓学生视野，激发学生对科学的求知欲及探求科学知识的兴趣，从物理走向生活。）
搜集实例：轮船、潜水艇、气球……
思考回答。
观察实验。
回答：排水量。
自主学习、回答问题：轮船的大小是按排水量来区分的，排水量是轮船满载时的排开水的质量（m排），它等于船的质量和货物的质量之和。
学以致用：分析解答。
（设计意图：学生通过解决问题，提升对知识的认识，同时锻炼运用知识解决问题能力。）
交流、回答：会上浮一些。
学生思考解答：不变、不变、变小。
剖析易错点：轮船漂浮，F浮 = G物，G物不变，F浮不变。
思考回答：测量液体密度。
观察、思考、回答。
分组实验：先观察实验器材潜水艇模型，再合作实验。
交流方法：
1.当将注射器气体压入玻璃瓶时，瓶内的水量减少，瓶和瓶内的水的重力变小， G＜F浮，球将上浮。
2.当注射器将球内的气体吸出时球内的水量增多，球和球内的水的重力变大 , G＞F浮，球下沉。
观看课件，回答：
不变 充水 重 轻
改变自身重力
交流：通过鱼鳔的涨缩，改变排开水的体积，从而改变浮力与重力的关系。
思考解答：变大、不变、变大。
回答：能、气球和飞艇能实现浮沉。
观察、思考回答：往里充密度小的氢气或加热里面的空气。
小组合作模拟实验：
【想想议议】
1．要使充了氦气、升到空中的气球落回地面，可采用什么办法？
2．要使热气球落回地面，可采用什么办法？
交流、回答：浮筒中水排出后重力大大减少，浮力却没有减少，即使拴上沉船也是
F浮>G，因此能浮上水面。
交流盐水选种的道理：饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉。
交流、回答。
三、课堂小结：
回顾本节课的学习内容
本节课你有哪些收获？还有哪些疑惑?
学生讨论梳理知识，交流收获和疑惑。
四、课堂检测
教师巡视、讲评
学以致用完成检测题、解答见附件1
五、布置作业
出示思考题题目 见附件2
课后完成
【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：
上浮F浮＞G物 漂浮 F浮 = G物
悬浮F浮=G物
下沉F浮＜G物 最终沉底
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．密度计
3．水艇：依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
4．气球和飞艇：ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。
【教学反思】
一、教案的“亮点”
1、本节课教学设计思想是源于生活、激发兴趣，创设情境、引发冲突，动手实践、体验探究，学以致用。
2．以学生自主探究为主线展开教学，实验器材充分、目的明确，能让学生通过丰富多彩的探究活动，使学生大胆实践、勇于创新，学生的创新精神和探究能力得到了锻炼，激发学生的学习积极性，能让学生在自主探究和合作交流中提升对知识的认识，真正发挥了学生的正常思维潜能，激发了学生对自然科学的探究，培养了学生探究意识、动手能力和团结协作的精神，更重要是培养了学生的创新意识。
二、教学中易出现的问题
1、由于对学生自主动手实验学习能力信心不足，仍不敢对学生全面放手，教师在学生自主探究实验活动中时时不放心,这不利于学生自主探究能力和创新能力的培养。部分学生教学的参与度不够，学生的动手能力也比较弱，要多鼓励学生，对于学生的困难，给予及时的辅导。
2、活动和实验的目的是为了帮助学生更好地理解知识，所以活动和实验要注意其有效性和可参与性，还要注意留给学生足够的思考、讨论和交流的时间，也是一堂课成功的关键。
附件1 【课堂检测】
1、排水量为一百吨的轮船在河水中航行，满载时船及所装的货物共重 N 受到河水的浮力是 N.如果河水密度为ρ水= 1.0×103kg/m3，船排开河水的体积是 m3。（g=10N/Kg）
2、将一支密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中，如图所示。若两种液体的密度分别ρ甲、ρ乙，静止时密度计所受浮力分别为F甲、F乙，则ρ甲 ρ乙 F甲 F乙。
3、某潜水艇从长江潜行（在水面下航行）到东海某地执行任务. 若它悬浮在江面下所受重力、浮力分别为G1、F1，悬浮在海面下所受重力、浮力分别为G2、F2，则：G1___ G2， F1___ F2（填“大于”、“等于”或“小于”）
4、下列说法正确的是（ ）
A.浮力等于重力，一定悬浮
B.浮力等于重力，一定漂浮
C.物体在水中上浮，在没有露出水面之前浮力不变
D.在水中匀速下沉的物体重力大于浮力
附件2【作业思考题】
1、曹冲称象运用了 的方法，巧妙地测出了大象的体重。他运用的与浮力有关的知识：（1） ；（2） _____。
2、如图所示，体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉，在甲露出水面之前，关于它们所受浮力的说法正确的是（ ）
A.甲受到的浮力大
B.乙受到的浮力大
C.丙受到的浮力大
D.甲、乙、丙受到的浮力一样大
3、如图所示，潜艇甲和渔船乙均由河里驶入海中。它们所受到的浮力变化情况是( )
A．甲、乙均不变
B．甲不变，乙变大
C．甲变大，乙不变
D．甲、乙均变大
