浮力的應用(教學設計)

1、六、浮力的應用整體設計本節(jié)是在對浮力有了一定認識的基礎上進一步了解浮力在社會生產生活中的應用。浮力是現實生活中應用非常廣泛的一個力，通過本節(jié)內容的學習，認識物理知識對社會發(fā)展的影響。本節(jié)內容分為兩大部分：物體的浮沉條件、浮力應用的幾個特例。通過物體在液體中的浮沉情況引入課題，利用二力平衡跟合成的知識分析得出浮沉條件。通過船的發(fā)展歷程認識到“空心”的作用，并利用演示實驗引入輪船的教學。潛水艇的浮沉是通過改變自身重力實現的；而氣球和飛艇則是利用它們的平均密度小于空氣，并且通過改變自身體積實現浮沉的。物體的浮沉條件是二力平衡知識的具體應用，教學中要注意到學生對浮沉現象的感性認識，規(guī)范描述各種浮沉狀態(tài)

2、的語言，區(qū)分易混淆的詞語?！翱招摹笔敲芏却笥谒牟牧显谒袑崿F漂浮的常用的方法，輪船、潛水艇等都是利用空心來增大體積，從而增大浮力的。也可以將空心看作是減小材料的密度，實現漂浮或懸浮的方法。這是這節(jié)課教學中的一個重點。輪船吃水線與排水量有緊密的聯系，并且密度計的刻度線也是吃水線的延伸，可以適當補充這方面的內容。阿基米德原理是解決浮力問題常用的方法，對浮力應用實例的分析要注意從阿基米德原理的公式出發(fā)，培養(yǎng)理論指導實踐的意識。教學重點：浮沉條件和密度大的物體實現漂浮的方法。教學難點：綜合利用二力合成的知識探究浮沉條件。課時安排：1課時。三維目標知識與技能1.知道物體的浮沉條件；2.知道浮力的應用。

3、過程與方法1.通過觀察、分析，了解輪船是怎樣浮在水面上的；2.通過收集、交流關于浮力應用的資料，了解浮力應用的社會價值。情感態(tài)度與價值觀1.初步認識科學技術對社會發(fā)展的影響；2.初步建立應用科學知識的意識。課前準備教師：多媒體課件、金屬箔、大燒杯、水、密度計、充有氫氣的氣球、沒充氣的氣球。學生：有關浮力應用的實例資料。教學設計導入新課情景設置：一艘戰(zhàn)艦行駛在水面上，這時一顆魚雷從一艘在水下游弋的潛水艇中發(fā)射出來擊中了戰(zhàn)艦，一聲爆炸后，戰(zhàn)艦慢慢沉沒了。問題：1.行駛在水面上的戰(zhàn)艦、水下的潛艇、沉入水中的戰(zhàn)艦都受浮力嗎？2.它們所受浮力如何計算？學生活動：都受浮力，可以利用阿基米德原理計算大小。1

4、 / 6問題：既然它們都受浮力，那為什么戰(zhàn)艦一會兒浮在水面上，一會兒又沉入了水底？還有那艘潛艇，既不浮在水面上，也沒有沉入水底，而是停在水面以下呢？物體什么時候浮，什么時候沉呢？推進新課一、浮沉條件首先指明這些現象可以描述為“漂浮”“下沉”“懸浮”，規(guī)范物理語言，然后要求學生進行受力分析，利用二力平衡的知識解決問題。學生活動：分析討論，得出浮沉條件。將學生討論的結果填入表格中：狀態(tài)受力關系合力方向漂浮F浮=G為零下沉F浮G豎直向下懸浮F浮=G為零觀察表格會發(fā)現，受力關系中還有一種情況：F浮G，這就是“上浮”。補充表格。問題：物體漂浮和懸浮時，都有F浮=G，那豈不是相同了嗎？學生活動：比較分析。

5、漂浮時，物體只有部分體積浸入液體中，而懸浮時，物體全部浸入了液體中?？偨Y易混淆的幾個詞語：浸沒：物體完全沒入了液體中，整個物體在液面以下。浸入：也就是“浸在”，包括完全浸沒和部分浸沒。漂?。何矬w在液面處，部分體積浸沒。懸?。何矬w在液面以下，完全浸沒，可以存在于液面下任何位置。上?。何矬w正在向上加速運動，可能完全浸沒，也可能部分浸沒，最終狀態(tài)是漂浮。下沉：物體正在向下加速運動，可能完全浸沒，也可能部分浸沒，最終狀態(tài)是沉在水底。（教學說明：利用二力平衡跟合成的知識探究浮沉條件的過程由學生自主進行，可以板演受力分析情況。）問題：鐵塊放入水中會下沉，放入水銀中會怎樣？學生活動：有認為漂浮的，也有認為下

6、沉的。問題：水銀有毒，我們不方便親自試一試，但是我們知道水銀的密度比鐵的密度大，能不能利用它們的密度關系來判斷？學生活動：利用阿基米德公式的變形F浮=gV排和浮沉條件來分析。漂?。篎浮=G液gV排=物gV物液V排=物V物液>物（因為V排<V物）下沉：F浮<G液gV排<物gV物液V排<物V物液<物（因為V排=V物）懸?。篎浮=G液gV排=物gV物液V排=物V物液=物（因為V排=V物）上?。篎浮>G液gV排>物gV物液V排>物V物液>物（因為V排=V物）由此可判斷，鐵塊會沉入水底，但卻會漂浮在水銀面上。（教學說明：將浮沉情況與密度的聯系補

7、充到上表中。）即學即練農民們經常利用浮力的知識選種。當把綠豆倒入盛水的容器中，成熟飽滿的綠豆沉入水底，干癟、蟲蛀的綠豆漂浮在水面上，產生這一現象的原因是（）A.沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力大于重力B.沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力等于重力C.沉底的綠豆受到的浮力大于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力等于重力D.沉底的綠豆受到的浮力等于重力，漂浮在水面的綠豆受到的浮力小于重力答案：B二、輪船和潛水艇的浮沉原理問題：你有沒有辦法讓鐵塊漂浮或懸浮在水中？學生活動：讓鐵塊的密度變小，小到等于水的密度就能懸浮了，小于水的密度就能漂浮了。問題：怎么才能使

8、鐵塊的密度變小呢？學生活動：由密度公式可知有兩種辦法：（1）在質量不變的情況下增大體積?？蓪㈣F塊壓成薄片，包成鐵盒，增大體積。（2）在體積不變的情況下減小質量?？赏诘翳F塊的中間的鐵，減小質量。其實這兩種辦法都是將鐵塊制成“空心”。演示：將疊在一起的金屬箔放在水面上，金屬箔下沉。將金屬箔伸展開，疊成盒狀放在水面上，金屬箔漂浮。輪船和潛水艇就是利用這個原理制成的。通過將密度大的鋼鐵制成空心，增大了體積，進而增大了排開液體的體積，從而增大了可以利用的浮力，使受到的浮力等于重力，從而使輪船漂浮，潛水艇懸浮。輪船排開水的重力越大，受到的浮力就越大，就可以承載更多的貨物。我們把輪船滿載貨物時排開水的質量叫

9、做輪船的排水量。由阿基米德原理和輪船漂浮時浮力等于重力可知：F浮=G=G排mg=m排gm=m排，也就是說，輪船的排水量等于輪船滿載貨物時的總質量。所以可以利用排水量來表示輪船的大小。例題：一艘質量為6×103 t的輪船，排水量為1×104 t，那么它最多可以承載多少貨物？當它滿載貨物在密度為1×103 kg/m3的河水中時，受到的浮力有多大？當它駛入海洋中時，受到浮力的大小變了嗎？為什么？所以它將_（填“向上浮起”或“向下沉入”）一定的體積。解：1×104 t-6×103 t=4×103 tF浮=G排=m排g=1×107 k

10、g×9.8 N/kg=9.8×107 N當它駛入海洋中時，因為船仍然是漂浮，浮力等于重力，保持不變。由F浮=gV排可知，由于浮力F浮和g不變，液體的密度增大，所以V排變小，輪船會向上浮起一定的體積。輪船漂浮，人們在船體與水面相平處用不同顏色畫線作標記，表示輪船沒入水中的深度，這條線叫做吃水線，最高吃水線表示最大的安全載重量。如果我們在輪船上的各條吃水線上標出對應液體的密度，那就可以用來測量液體的密度了，這樣的裝置叫做密度計。介紹密度計。問題：密度計的刻度值越往下越大還是越往下越??？學生活動：分析并觀察。密度計的刻度值越往下越大。問題：潛水艇受到的浮力和重力相等，所以可以懸浮

11、在海水中，可是它如何才能浮出水面呢？學生活動：討論發(fā)現懸浮的潛水艇排開海水的體積不能變化，所受浮力不能改變，只能通過改變重力實現浮沉。利用多媒體課件演示潛水艇的浮沉。（教學說明：通過例題認識輪船的吃水線和密度計，這也是浮力在生活中的應用。吃水線和密度計有相同之處，放在一起類比學習，便于學生接受。）即學即練將密度計分別放入甲、乙兩杯液體中，如圖所示。若兩杯中的液體密度分別為甲、乙，靜止時密度計所受浮力分別為F甲、F乙，則（）A.甲乙，F甲F乙B.甲乙，F甲F乙C.甲乙，F甲F乙D.甲乙，F甲F乙答案：A三、氣球和飛艇的升降原理創(chuàng)設情景：釋放一個氫氣球，氣球上浮至天花板?，F場吹一個氣球，扎緊口并松

12、手，氣球降至地面。問題：這兩個氣球都受浮力嗎？為什么一個上浮，另一個下降呢？學生活動：不假思索地回答是因為充入的氣體不同，密度不同造成浮力不同的。問題：如何才能將氣球浮在空中？學生活動：討論，利用浮沉條件的密度關系可知，向氣球中充入密度比空氣小的氣體，比如氫氣、熱的空氣等。介紹熱氣球和飛艇的發(fā)展歷程：氫氣球氫氣飛艇氦氣飛艇問題：熱氣球、飛艇帶著人飛上了天，實現了人們升天的夢想，可是怎么下來呢？學生活動：減小浮力，利用F浮=gV排可知，減小排開氣體的體積，比如熱氣球停止加熱；飛艇放出一部分氣體。問題：生活中還有哪些現象可以利用浮力的知識來解釋？學生活動：如腌雞蛋時，開始雞蛋漂浮，后來下沉；煮餃子

13、，餃子熟了后會浮出水面；吹出的肥皂泡先上升后下降，等等。課堂小結1.浮沉條件。2.輪船、潛水艇、氫氣球、飛艇、熱氣球的原理。3.排水量、吃水線、密度計。布置作業(yè)“動手動腦學物理”第1、2、3、4、6題。板書設計六、浮力的應用設計點評本節(jié)課的教學是圍繞著“密度大的物體是如何實現漂浮或懸浮的”這么一個問題進行的。教學活動加強了對物體的受力分析，從二力合成和平衡的角度分析得出浮沉條件。由阿基米德原理公式的變形F浮=gV排得到物體浮沉與密度的關系之后，馬上提出如何使鐵塊漂浮的問題，學生自然會想到減小密度的方法。通過對密度公式的分析得出輪船和潛艇的浮沉原理。這樣的安排，使知識點之間過渡自然，層層遞進，利

14、于學生接受。據此得到“空心”這一實現密度大的物體漂浮或懸浮的重要方法，解決了前面提出的問題，這樣前后呼應，在逐層解決問題的過程中完成了教學任務。吃水線和密度計知識的教學是教學內容的有益補充，也讓學生認識到了科學技術在社會生活中的影響，體現“STS”思想?；顒优c探究“酒精度數測量計”的制作利用直尺制作一個杠桿，在左右兩側分別掛上鉤碼。將左端鉤碼浸沒于純酒精中，調整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，在右端鉤碼處作標記A，表示100度，如圖甲所示。再將左端鉤碼浸沒于清水中，調整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，在右端鉤碼處作標記B，表示零度，如圖乙所示。將A、B之間的距離分成100等份，每一等份就表示1度；如果分成50等份，每一份就表示2度。將左端鉤碼位置固定，這就制成了可以測量白酒度數的“酒精度數測量計”。使用：將左端鉤碼浸沒于被測白酒中，調整右端鉤碼至杠桿在水平位置平衡，鉤碼所在刻度就是被測白酒的度數。參考資料飛艇飛艇是通過放氣，減小體積，從而減小浮力，實現下降的。但氣放掉之后，就再也無法升高了。為解決這一問題，法國的查理教授和羅伯特兄弟于1874年制成了一種裝有氣囊的氣球。它的形狀像紡錘，與現代飛艇很相似。這