研究物體的浮沉條件教學(xué)設(shè)計(jì)教案

1、研究物體的浮沉條件1教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能知道物體的沉浮條件，會(huì)根據(jù)沉浮條件判斷物體的浮沉。知道通過改變物體受到的浮力或重力的大小可控制物體上浮或下沉。能應(yīng)用沉浮條件解釋簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象。過程與方法通過觀察實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)浮沉現(xiàn)象。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過收集、交流關(guān)于浮沉條件在技術(shù)上應(yīng)用的事例，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的密切聯(lián)系。2教材說明本節(jié)內(nèi)容包括兩個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)：一是通過實(shí)驗(yàn)，探究物體的浮沉條件；二是用物體的浮沉條件解釋潛水艇、氣球的浮沉原理和浮筒打撈法。本節(jié)課是在前面學(xué)習(xí)了浮力概念及阿基米德原理的基礎(chǔ)上展開的，并與前面的內(nèi)容構(gòu)成了完整的浮力知識(shí)體系，本節(jié)知識(shí)將浮力、重力、二力平衡、密度等知識(shí)緊密聯(lián)系起來

2、，是力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。另外，物體的浮沉條件在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的重要性，激發(fā)對(duì)科學(xué)的興趣。本節(jié)的編寫思路是：通過實(shí)例一一潛水艇在水中上浮、下沉、懸浮的現(xiàn)象，開門見山地引出本節(jié)課的研究課題一一物體的浮沉條件是什么？接著設(shè)計(jì)了“活動(dòng)一”通過實(shí)驗(yàn)觀察雞蛋在不同密度的鹽水中漂浮、懸浮、下沉和上浮的狀態(tài)，在學(xué)生感知漂浮、懸浮、下沉和上浮四種狀態(tài)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過受力分析，利用阿基米德原理和二力平衡知識(shí)進(jìn)行分析討論，總結(jié)出物體的浮沉條件，從感性到理性認(rèn)識(shí)浮沉現(xiàn)象。最后，通過介紹潛水艇、氣球的浮沉原理，將物體浮沉條件的應(yīng)用引向廣闊的生產(chǎn)、生活空間。傳統(tǒng)教

3、材把浮沉條件和認(rèn)識(shí)浮力放在一起作為本章的第一節(jié)，顯得內(nèi)容多而亂，使學(xué)生一開始學(xué)習(xí)浮力就感到困難。該教材把浮沉條件及其應(yīng)用放在一起，作為獨(dú)立的一節(jié)，安排在學(xué)習(xí)完阿基米德原理之后，既保障了知識(shí)體系的完整性，又使得整體知識(shí)脈絡(luò)更為清晰，有利于學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：物體的浮沉條件是分析各種浮沉現(xiàn)象的基礎(chǔ)，所以通過實(shí)驗(yàn)觀察，認(rèn)識(shí)物體的浮沉現(xiàn)象及探究物體的浮沉條件是本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：要弄清浮沉條件，關(guān)鍵是對(duì)浸沒在液體中的物體進(jìn)行受力分析。本節(jié)教材要運(yùn)用阿基米德原理分析雞蛋在鹽水中受到的浮力的變化，并比較浮力和重力的大小，需要較強(qiáng)的思維能力，因此是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)。3. 教學(xué)建議本節(jié)

4、可按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，由淺入深地進(jìn)行教學(xué)，首先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物體的浮沉現(xiàn)象，然后探究物體的浮沉條件，最后解釋生活中的浮沉現(xiàn)象。其中探究物體的浮沉條件是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)；組織學(xué)生做好雞蛋的浮沉實(shí)驗(yàn)及理論分析是本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵。可以開門見山，直接引入課題，教師設(shè)疑：“浸入液體中物體都會(huì)受到浮力,為什么乒乓球會(huì)浮在水面，而小石塊卻沉入水底，物體的浮沉由什么決定？”也可以設(shè)置一些情境，引起學(xué)生的興趣，并提出要探究的問題。例如：(1) 讓學(xué)生將石塊、木塊、曲別針、乒乓球等放入盛水的燒杯中，通過觀察，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)木塊、乒乓球漂浮，而石塊、曲別針卻沉入杯底，自然就想知道:浸在水中的物體，都受到水對(duì)它的浮力，為什么有的

5、上浮、有的下沉呢？(2) 教師出示一只浮沉子，控制它在水中上浮、下沉、懸浮，學(xué)生在饒有趣味的觀察后就會(huì)提出問題:怎樣可以控制它的浮沉？浮沉子的制作方法如下:器材:選用量筒一只，橡皮膜(可用剪開的大氣球代替)一塊，細(xì)線一根，滴管(或空眼藥水瓶)一只。(也可以用帶蓋的可樂瓶代替量筒和橡皮膜，通過擠壓瓶子使沉浮子下沉。)制作:如圖9-6所示，先在量筒中倒入適量的水，使量筒中的水面低于量筒口約12cm。再用滴管吸入適量的水，使滴管剛好浮于水面并稍微露出一點(diǎn)，然后用橡皮膜蒙住量筒口，再用細(xì)線扎緊。浮沉子的實(shí)驗(yàn)裝置就做成了。演示:用手指按壓橡皮膜，可使滴管沉入水底，松開手指滴管又會(huì)浮上來。如果手指用一適當(dāng)

6、的力按住橡皮膜，還可以使滴管停留在水中任一深度。圖9-7(3) 控制潛水艇模型在水中上浮、下潛，請(qǐng)學(xué)生觀察現(xiàn)象，提出問題。如果沒有現(xiàn)成的潛水艇模型，可按照如下方法制作:如圖9-7所示，取一只大試管，用一個(gè)鉆有兩個(gè)小孔的橡皮塞塞緊管口，在兩個(gè)小孔中各插入一根短玻璃管，并在玻璃管上各分別接上一根長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)能浤z管，其中一根膠管和注射器相連，另一根膠管只需當(dāng)試管水平浮在水面時(shí)，管口能沒在水面以下即可。為使試管能水平浮在水面，可在試管的底度繞幾圈鐵絲，作為配重，使它平衡。演示:將試管放入大玻璃水槽內(nèi)，使它水平浮于水面。用注射器從試管中抽氣，試管內(nèi)的水就增多；往試管內(nèi)壓氣，試管內(nèi)的水就減少?？刂七M(jìn)入試管內(nèi)

7、的水量，試管就會(huì)在水中下沉、上浮或懸浮。“活動(dòng)1”的目的是通過實(shí)驗(yàn)觀察，使學(xué)生認(rèn)識(shí)浮沉現(xiàn)象，再經(jīng)過受力分析情況，利用二力平衡的知識(shí)和阿基米德原理進(jìn)行分析，討論物體的浮沉條件。在探究物體的浮沉條件之前，首先要使學(xué)生明確四種浮沉狀態(tài)。教材采用改變鹽水濃度的方法，讓學(xué)生觀察雞蛋在液體中浮沉的幾種情況?；顒?dòng)前教師要事先調(diào)配好大量濃鹽水，提供給學(xué)生使用。有的老師可能會(huì)想到:在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生在清水中加鹽，以使沉在杯底的雞蛋上浮、懸浮直至漂浮，事實(shí)上由于食鹽溶解較慢，這種做法不容易看到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。除了教材提供的方法外，還可以用下面的方法，邊演示邊講解四種狀態(tài):(1) 在黃色乒乓球內(nèi)注入適量的水，用蠟封

8、住口，將乒乓球放入裝有適量水的大量筒中，把乒乓壓入水底，撤去壓力后，乒乓球會(huì)緩慢向上運(yùn)動(dòng)，這種狀態(tài)稱為“上浮”；(2) 乒乓球上浮到一定的位置后，最后會(huì)靜止，一部分體積浸沒在水中，另一部分體積露出水面，這種狀態(tài)稱為“漂浮”；(3) 若將鐵塊放入水中，鐵塊將會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，這種狀態(tài)稱為“下沉”，鐵塊最后會(huì)下沉到容器底部；（4）將灌滿水的小氣球（小氣球內(nèi)要盡可能灌滿水，不留空氣，必要時(shí)還要在口處綁一些細(xì)鐵絲，否則不易浸沒在水中）扎緊口，輕輕放入水中，小氣球會(huì)停留在水中任何深度處，這種狀態(tài)稱為“懸浮”還可以讓學(xué)生再舉出生活中的一些類似實(shí)例，增加感性認(rèn)識(shí)。關(guān)于物體浮沉的“條件”，學(xué)生在日常生活可能存在一些

9、錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)或思維定勢(shì)，如認(rèn)為“重的物體下沉，輕的物體上浮”為此，可演示一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：把一枚小鐵釘放在水中，結(jié)果下沉；而將大木塊放在水中，會(huì)上浮直至漂浮。大木塊顯然比小鐵釘重。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生原有的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)發(fā)生沖突，有利于糾正學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生深入思考物體浮沉的條件。做完雞蛋浮沉的實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生思考、討論教材中的兩個(gè)問題，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)雞蛋進(jìn)行受力分析，并運(yùn)用阿基米德原理分析雞蛋受到浮力的變化，再?gòu)倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)出發(fā)，分析、比較重力和浮力的大小關(guān)系，得出物體的浮沉條件。此時(shí)教師要強(qiáng)調(diào)物體上浮、下沉是運(yùn)動(dòng)過程，物體受非平衡力作用。下沉的結(jié)果是沉到液體底部，上浮的結(jié)果是浮出液面，最后漂浮在液面?？稍?/p>

10、演示一下浸沒在水中的木頭的上浮過程，以加深對(duì)上浮和漂浮的印象。最后由師生共同歸納物體的浮沉條件：（1）當(dāng)物體受到的浮力F、一大于物重G時(shí)，浸在液體中的物體會(huì)上浮；?。?）當(dāng)物體受到的浮力F一小于物重G時(shí)，浸在液體中的物體會(huì)下沉。?。?）浸在液體中的物體F等于物重G時(shí),物體懸浮在液體中或漂浮在液面。浮“想一想”漂浮與懸浮的共同點(diǎn)是浮力等于重力，容易使學(xué)生產(chǎn)生“物體的漂浮與懸浮是一回事”或“一個(gè)物體在同一液體中既可以漂浮又可以懸浮”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。糾正上述錯(cuò)誤觀點(diǎn)的最好方法是讓學(xué)生進(jìn)一步觀察漂浮與懸浮的演示實(shí)驗(yàn)，通過比較找出二者有哪些不同。漂浮是物體浮在液面的平衡狀態(tài)，物體的一部分浸入液體中。懸浮是物

11、體浸沒在液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)，整個(gè)物體浸沒在液體中。對(duì)于學(xué)生產(chǎn)生的“雞蛋為什么既可在鹽水中漂浮，又可懸浮”這類疑問，可引導(dǎo)學(xué)生討論以下幾個(gè)由淺入深的問題：雞蛋從懸浮變?yōu)槠〉倪^程中，雞蛋浸入液體的體積是否變化？鹽水的密度是否變化？雞蛋受到的浮力是否變化？（浮力都等于重力，而它受到的重力沒有改變，所以浮力的大小也沒有改變。）然后再根據(jù)阿基米德原理的表達(dá)式F=G=pgV分析，若p變小，但V變大，可以使物體受到的浮力不變。這樣，不需強(qiáng)調(diào)，學(xué)生自然能夠明白，同一個(gè)物體在同一密度的液體中既漂浮又懸浮是不可能的；對(duì)于像“滿載的輪船由內(nèi)河駛?cè)氪蠛?，受到的浮力大小是否改變？（不變）船?yīng)稍稍上浮一些還是下沉一些？

12、（上浮一些）”這類問題也很容易理解了。通過以上的分析，學(xué)生就會(huì)知道：通過改變液體的密度可以改變物體的浮沉狀態(tài)。對(duì)于程度比較好、學(xué)有余力的學(xué)生，還可引導(dǎo)他們根據(jù)物體的浮沉條件和阿基米德原理表達(dá)式進(jìn)一步進(jìn)行理論推導(dǎo)，得出如下結(jié)論：當(dāng)P>P時(shí)，物體下沉；物液當(dāng)p<p時(shí)，物體上浮直至漂浮在液面上；物液當(dāng)p=p時(shí)，物體懸浮在液體中的任何深度里。物液關(guān)于潛水艇的浮沉原理，可以通過展示掛圖，請(qǐng)學(xué)生對(duì)照教材圖9-14與圖F面的文字說明自己來總結(jié)。有條件的學(xué)校，還可以利用多媒體展示，讓學(xué)生直觀了解潛水艇是如何實(shí)現(xiàn)上浮與下潛的。此處要注意突出講原理，不要糾纏技術(shù)問題，對(duì)潛水艇不必講水箱的構(gòu)造及怎樣利用

13、壓縮空氣把水箱中的海水排出等。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以讓學(xué)生通過自制潛水艇模型來感受潛水艇的浮沉原理:器材：空塑料眼藥水瓶一只，大鐵釘一只，自行車氣門芯皮一根，還有膠帶、錐子、小刀等。制作：用膠帶將眼藥水瓶和大鐵釘纏在一起，在塑料瓶緊靠鐵釘?shù)膫?cè)壁上用錐子戳幾個(gè)小孔，再用小刀將瓶口削尖，在瓶口處接上自行車氣門芯皮，這就做成了潛水艇模型。思考：把模型進(jìn)入水中，從管內(nèi)吸氣，模型將怎樣？為什么？向管內(nèi)吹氣，模型又將怎樣？為什么？學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)：把潛水艇模型放入水中，向外吸氣時(shí)，由于內(nèi)部的壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓的作用下，水就會(huì)從側(cè)壁上的小孔進(jìn)入塑料瓶，使模型的重力增加，大于它受到的浮力，于是模

14、型下潛；反之，向管內(nèi)吹氣，會(huì)把部分水排出模型，使模型的重力減少，小于它受到的浮力，于是模型上浮。由此總結(jié)出潛水艇的浮沉原理是：通過改變自重實(shí)現(xiàn)上浮和下沉。此時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生將潛水艇和“活動(dòng)1”中雞蛋的浮沉原理進(jìn)行對(duì)比，明確通過改變浮力或改變重力這兩種方法都可改變物體的浮沉狀態(tài)。還可介紹一些有關(guān)潛水艇的知識(shí)，例如：潛水艇的發(fā)展過程、現(xiàn)代潛水艇資料、我國(guó)的潛水艇等，拓展學(xué)生的視野。關(guān)于氣球的浮沉原理，可以先演示以下實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生的興趣：找一個(gè)非常薄的塑料袋，口向下放置，并將袋口用透明膠帶適當(dāng)粘合變?。ú灰馑溃?，使它變?yōu)樯洗笙滦〉臍馇蛐螤?，用酒精燈在袋口處?duì)空氣加熱，幾分鐘后，氣球即可升空。在觀察之后，

15、請(qǐng)學(xué)生對(duì)照教材圖9-15及相關(guān)文字說明，嘗試回答：（1）熱氣球?yàn)槭裁磿?huì)升起來？（熱空氣的密度較小，使得熱氣球的重力小于它受到的浮力，所以上?。?）假如由你來設(shè)計(jì)一個(gè)吊籃的熱氣球，為了使它能降回地面，你打算采用什么辦法？為什么？（停止加熱，氣球就會(huì)縮小體積，減小浮力，降回地面）并指出：熱氣球、氫氣球、飛艇都是通過改變自身重力來實(shí)現(xiàn)上浮的。在學(xué)習(xí)浮沉條件的應(yīng)用時(shí)，除了課堂內(nèi)、外安排一些小制作、小實(shí)驗(yàn)外，還可以安排學(xué)生查閱有關(guān)浮力應(yīng)用的資料（如鹽水選種、深水打撈等），學(xué)生通過收集、交流關(guān)于浮力應(yīng)用的資料，了解浮力應(yīng)用的社會(huì)價(jià)值，使學(xué)生開闊視野，培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生獲取信息的能力，并體會(huì)物理在科學(xué)、技術(shù)、社

16、會(huì)中的作用。4教學(xué)評(píng)價(jià)課堂測(cè)評(píng)1. 一個(gè)重為10N的木塊在水中上浮，最后漂浮在水面上，這木塊受到的浮力）A. 上浮時(shí)小于ION,漂浮時(shí)大于10NB. 上浮時(shí)大于10N,漂浮時(shí)小于10NC. 上浮時(shí)等于10N,漂浮時(shí)等于10ND. 上浮時(shí)大于10N,漂浮時(shí)等于10N2. 一艘輪船從河里駛?cè)牒＠?發(fā)生變化的物理量是（）A. 船受到的重力B. 船受到的浮力C. 船排開液體的重量D. 船排開液體的體積3. 把質(zhì)量相同的實(shí)心木球和實(shí)心鐵球浸沒于水中放手后，木球上浮而鐵塊下沉。靜止后它們受的浮力大小是（）AF>FBF<FC.F木球=F鐵球D.無法判斷4. 潛水艇是通過改變實(shí)現(xiàn)浮沉的；而水中的魚兒則是通過改變魚鰾中的氣體體積來實(shí)現(xiàn)浮沉的。原來處于懸浮狀態(tài)的魚兒，如果將魚鰾中的氣體體積減小一些，將有助于魚兒。5游泳時(shí)，有的人會(huì)有這樣的體驗(yàn)：當(dāng)人站立在水中且身體將要浸沒時(shí)，池底對(duì)腳的支持力幾乎為零。假如一位重為490牛的同學(xué)正在體驗(yàn)這種感覺，此時(shí)他受到的浮力約為多少？排開水的體積約為多少？6把重5N、體積為0.6cm3的物體投入水中，當(dāng)物體靜止時(shí)，受到的浮力是多少？為什么？【參考答案】1. D4.自身的重力下潛5X10-2m36假設(shè)物體能浸沒于水中，則此時(shí)受到的浮力為F廣