人教版八年級物理（下冊）第十章浮力第3節物體的浮沉條件及應用（教學設計）課題10.3物體的浮沉條件及應用教材分析本節由“物體的浮沉條件”和“浮力的應用”兩部分內容構成。本節教材是建立在第一節浮力和第二節阿基米德原理的基礎上，結合第六章物體的密度、第八章二力平衡相關知識由學生通過觀察、分析得到物體的浮沉條件，并要求學生能運用浮沉條件解釋生活中的相關現象。本節知識綜合性較強，難度較大，涉及應用受力分析、力和運動的關系以及與浮力知識結合起來解決問題等。教學目標物理觀念：知道物體的浮沉條件，了解輪船是怎樣浮在水面上的；了解浮沉的各種現象，規范描述各種浮沉狀態的語言。物理思維：能根據二力平衡條件和力與運動的關系描述物體的浮沉條件，并能通過改變物體所受的重力或浮力的大小，使物體在液體或氣體中處于不同的浮沉狀態。科學探究：通過探究，了解輪船、潛水艇、氣球、飛艇的浮沉原理。科學態度與責任：通過對輪船、潛水艇、氣球、飛艇的浮沉原理的學習，體驗科學、技術、社會的緊密聯系。教學重難點教學重點：物體在液體中下沉、懸浮和上浮時的條件教學難點：利用二力平衡以及浮力知識解釋輪船、潛水艇的工作原理教學方法實驗法、討論法、講授法教學準備大水槽、小瓶（帶蓋，可密封）、木塊、鐵塊、燒杯、水、食鹽、雞蛋、橡皮泥、潛水艇模型。空飲料罐、彈簧測力計、溢水杯、小桶，不同的石塊、細線、水、多媒體課件教學過程教師活動學生活動設計意圖創設情境，導入新課演示實驗：大石塊和乒乓球同時浸沒在水中，松手后，哪個會浮起來，哪個會沉下去？請思考問題：為什么有的物體會上浮？為什么有的物體會下沉？物體的浮與沉取決于什么條件？這節課我們通過實驗進行相關探究，引出課題：物體的浮沉條件。合作探究，推進新課學習任務一：物體的浮沉條件演示實驗：浮沉子的在水中的不同狀態提問：你還見到過哪些物體能夠在液體中上浮、懸浮、下沉？浸沒在液體中的物體都受浮力，為什么有的物體在液體中上浮，而有的物體可以懸浮在液體中，還有的物體在液體中卻下沉呢？小組合作任務：結合以下的問題，分析物體的浮沉條件=1\*GB3①物體受什么力時運動狀態不變？受什么力時運動狀態改變？=2\*GB3②浸沒在液體中的物體受到哪幾個力的作用？師生共同分析：分析物體的浮沉條件：1、比較物體所受的重力G物和浮力F浮的關系=1\*GB3①浸沒在液體中的物體受到重力（G物）和浮力（F浮）兩個力的作用。=2\*GB3②根據力的運動的關系分析得出：當F浮＞G物時，物體上浮漂浮F′浮＝G物；當F浮＝G物時，物體懸浮；當F浮＜G物時，物體下沉。2、比較物體的密度ρ物與液體的密度ρ液的關系研究條件：實心物體浸沒在液體中，受重力和浮力浮力：F浮＝ρ液gV排；重力：G＝ρ物gV物；V排＝V物當F浮＜G物時，ρ液gV排＜ρ物gV物，即ρ液＜ρ物，物體下沉當F浮＞G物時，ρ液gV排＞ρ物gV物，即ρ液＞ρ物，物體上浮當F浮＝G物時，ρ液gV排＝ρ物gV物，即ρ液＝ρ物，物體懸浮學生實驗：完成課本第57頁“想想做做”鹽水浮雞蛋思考問題：為什么雞蛋在清水中下沉而在濃鹽水中能夠懸浮、漂浮？（從力的關系和密度的關系回答問）【及時反饋1】1．在家庭實驗中，小明用同一水平桌面上三個完全相同的杯子，裝入配制好的不同密度的鹽水，雞蛋在三杯液體中呈現出如圖三種狀態，已知三個杯中放入雞蛋后的液面相平，三種情況下，各物理量間的關系正確的是（雞蛋質量不變）（）A．三圖中液體的密度ρ甲＞ρ乙＞ρ丙 B．同一雞蛋受到的浮力F甲＜F乙＜F丙 C．三容器對桌面的壓力F甲'＜F乙'＝F丙' D．容器底受到液體的壓強p甲＜p乙＜p丙【解答】解：由圖可知，雞蛋在甲、乙、丙杯中分別處于下沉、懸浮、漂浮狀態，A、根據浮沉條件可知：物體下沉時ρ甲＜ρ物，物體懸浮時ρ乙＝ρ物，物體漂浮時ρ丙＞ρ物，所以ρ甲＜ρ乙＜ρ丙，故A錯誤；B、根據浮沉條件可知：物體下沉時F甲浮＜G物，物體懸浮時F乙浮＝G物，物體漂浮時F丙浮＝G物，所以F甲＜F乙＝F丙，故B錯誤；C、由圖可知：甲、乙、丙，三種情況下杯子里的液體的體積V甲＝V乙＜V丙，則根據G＝mg＝ρVg可知：G甲＜G乙＜G丙，由于雞蛋和容器是相同的，根據F＝G液+G雞蛋+G容器可知：容器對桌面的壓力F甲′＜F乙′＜F丙′，故C錯誤；D、由圖可知：甲、乙、丙，三種情況下杯子里的液體深度相同，根據p＝ρgh可知：p甲＜p乙＜p丙，故D正確。故選：D。學習任務二：物體浮沉條件的應用學生實驗：完成課本第58頁“想想做做”（1）把橡皮泥直接放入水中，橡皮泥在水下沉。問：為什么？（橡皮泥的密度比水大）（2）討論：怎樣讓橡皮泥漂浮在水面上？（指導學生把橡皮泥做成小船，并裝載“貨物”）（3）為什么把橡皮泥做成小船就能使它漂浮在水面？（做成“空心”，增大了可利用浮力）問題：輪船是用鋼鐵制成的，鋼鐵的密度大于水，怎樣用沉重而堅硬的鋼鐵制成可以承載那么多貨物的船呢？師生共同分析：1、輪船（1）工作原理：將鋼鐵做制成空心的輪船，可以排開更多的水，漂浮在水面上。（2）排水量（m排）：輪船滿載時排開水的質量：F浮＝m排g而F浮＝G∴m船＋m貨＝m排老師：潛水艇能潛入水下航行，進行偵察和襲擊，是一種很重要的軍事艦艇，它是怎樣實現上浮和下潛的呢？演示實驗：演示潛水艇在水中上浮和下潛的過程師生共同分析：2、潛水艇工作原理：靠改變自身重力上浮和下潛。模擬潛水艇：用注射器向密封的瓶內打起，將瓶內的水排出，瓶向上浮起演示實驗：釋放一個氦氣球，氣球上浮至天花板。現場吹一個氣球，扎緊口并松手，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？教師：介紹熱氣球和飛艇的發展歷程師生共同分析：3、氣球與飛艇內部充有小于空氣密度的氣體工作原理：靠空氣浮力升空教師介紹密度計的構造4、密度計（1）工作原理：密度計是利用物體的漂浮條件原理制成的，放在一般液體中都處于漂浮狀態。（2）特點：浸入的越深，密度越小。刻度特點：上大下小，刻度不均勻【及時反饋2】2．為震懾臺獨分子，中國人民解放軍在2022年8月4日12時至7日12時進行重要軍事演訓行動，并組織實彈射擊。如圖為兩艘055型萬噸（滿載排水量達上萬噸）遠洋導彈驅逐艦正在海上航行。下列說法錯誤的是（）A．驅逐艦受到的浮力方向始終豎直向上 B．驅逐艦滿載時的總質量達上萬噸 C．發射導彈后，驅逐艦會上浮一些 D．發射導彈后，驅逐艦所受浮力不變【解答】解：A、驅逐艦所受浮力的方向是豎直向上，故A正確；B、滿載時的排水量指的是滿載時驅逐艦排開水的質量，根據漂浮條件和阿基米德原理得F浮＝G船＝G排，由G＝mg知m船＝m排，由于滿載排水量達上萬噸，所以滿載時的總質量也達上萬噸，故B正確；CD、原來驅逐艦處于漂浮狀態，受到的浮力等于總重力，發射導彈后，重力變小，此時的浮力大于重力，故驅逐艦會上浮一些，最后驅逐艦仍處于漂浮狀態，因總重力變小，所以靜止時驅逐艦所受浮力變小，故C正確，D錯誤。故選：D。回憶課堂，進行小結結合板書，進行本節課小結，最后進行課堂檢測觀看、聆聽、思考、猜想提出自己的觀點參與演示、觀察、思考討論，交流思考分類辨析探究密度對浮沉條件的影響做好筆記完成“想想做做”，回答問題。完成“想想做做”，回答問題。分析、討論觀看、思考并回答問題。閱讀、實驗、討論并回答問題聯系實際從生活走向物理，激發學生求知欲初步形成下沉、上浮、懸浮等概念通過復習運動和力的關系，學習物體的浮沉條件體驗物體浮沉狀態與浮沉條件的關系引導學生動手實驗遷移過度到解釋生活中應用浮力的現象解釋學習潛水艇上浮和下潛的原理。學習氣球、飛艇利用空氣浮力有關內容。課堂檢測1．如圖所示，兩個質量相等的實心球A、B靜止在水中，則（）A．兩球受到的浮力不等，A球受到的浮力大 B．兩球的密度不等，A球的密度大 C．B球的體積一定小于A球 D．B球的體積可能大于A球【解答】解：A、A漂浮，浮力等于重力，B懸浮，浮力等于重力，又因為A、B的質量相等，所以重力相等，可知A、B所受的浮力相等，故A錯誤；BCD、由A知，A、B受到的浮力相等，由F浮＝ρ水gV排可知，A、B排開水的體積相等，因為A沒有完全浸沒，B完全浸沒，所以A球的體積大于B球的體積，又因為實心球A、B的質量相同，由ρ＝得A球的密度小于B球的密度，故BD錯誤，C正確。故選：C。2．兩相同的容器中裝有體積相等的兩種液體，靜止放置在水平桌面上。將同種材料制作的實心物體A、B分別放入兩容器中，靜止時兩液面等高，如圖所示，則（）A．A的重力小于B的重力 B．A受的浮力等于B受到的浮力 C．兩容器底部所受液體壓強相等 D．甲杯對桌面的壓力大于乙杯對桌面的壓力【解答】解：A、甲、乙兩相同的容器中裝有體積相等的兩種液體，將實心物體A、B分別放入兩容器中，靜止時液面等高，則甲液體與A排開液體的體積之和等于乙液體與B排開液體的體積之和，由圖可知，A漂浮，排開液體的體積小于物體的體積，B懸浮，排開液體的體積等于物體的體積，所以A的體積大于B的體積，實心物體A、B由同種材料制作，則密度相等，根據ρ＝可知，A的質量大于B的質量，根據G＝mg可知，A的重力大于B的重力。故A錯誤；B、由圖可知，A漂浮，受到的浮力等于其重力，B懸浮，受到的浮力等于其重力，因為A的重力大于B的重力，所以A受的浮力大于B受到的浮力，故B錯誤；CD、由圖可知，A漂浮，A的密度小于甲液體的密度，B懸浮，B的密度等于乙液體的密度，實心物體A、B由同種材料制作，則密度相等，所以，甲杯中液體的密度大于乙杯中液體的密度；甲杯中液體的密度大于乙杯中液體的密度，靜止時液面等高，根據p＝ρ液gh可知，甲容器底部所受液體壓強大于乙容器底部所受液體壓強。故C錯誤；根據m＝ρV可知，甲液體的質量大于乙液體的質量，根據G＝mg可知，甲液體的重力大于乙液體的重力，因容器對桌面的壓力等于容器、液體和物體的重力之和，所以，甲杯對桌面的壓力大于乙杯對桌面的壓力，故D正確。故選：D。3．同一支密度計分別放在甲、乙兩種不同的液體中，靜止后如圖所示，密度計受到的浮力分別為F甲、F乙，液體的密度分別為ρ甲、ρ乙，則（）A．F甲＝F乙，ρ甲＞ρ乙 B．F甲＝F乙，ρ甲＝ρ乙 C．F甲＜F乙，ρ甲＝ρ乙 D．F甲＞F乙，ρ甲＝ρ乙【解答】解：由圖可知，密度計在甲、乙液體中處于漂浮狀態，由于同一支密度計的重力不變，所以密度計在兩種液體中所受的浮力相等，即F甲＝F乙；由于甲中密度計排開液體的體積小于乙中排開液體的體積，所以根據F浮＝ρgV排可知，甲液體的密度大于乙液體的密度，即ρ甲＞ρ乙，故A正確、BCD錯誤。故選：A。4．4月12日中國南海海上閱兵前夕，一艘潛水艇由長江入海口某潛水艇基地在水下潛行一直駛向南海海域，則在這一過程中該潛水艇所受浮力和重力大小將（）A．都減小 B．都增大 C．重力減小，浮力增大 D．重力增大，浮力減小【解答】解：潛水艇在江水中和海水中潛行時都處于懸浮狀態，浮力等于重力；潛水艇浸沒在水中，排開水的體積不變，海水的密度大，由F浮＝ρ液gV排可知，潛水艇在海水中潛行時所受的浮力大于在江水中潛行時所受的浮力；由二力平衡條件可知，潛水艇在海水中潛行時所受的重力大于在江水中潛行時所受的重力。故選：B。5．潛水艇的艇殼是用高強度的特種鋼板制造，最大下潛深度可達350m.潛水艇的總體積為1.5×103m3，艇內兩側有水艙，潛水艇截面如圖所示.通過向水艙中充水或從水艙中向外排水來改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上浮.已知海水密度為1.03×103kg/m3，g取10N/kg.（1）水艙未充海水時，潛水艇總重力為9.27×106N，此時，漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少？（2）為使潛水艇完全潛入水中至少應向水艙充入海水的重力是多少？（3）潛水艇的艇殼用抗壓的高強度特種鋼板制造的原因是什么？【解答】解：（1）潛水艇漂浮在海面上，則受到浮力：F浮＝G＝9.27×106N根據F浮＝ρ海水gV排可得，潛水艇排開海水的體積：V排＝＝＝900m3；（2）潛水艇完全潛入水中時，V排′＝V總＝1.5×103m3，則受到浮力：F浮′＝ρ海水gV排′＝1.03×103kg/m3×10N/kg×1.5×103m3＝1.545×107N，根據懸浮條件可知：F浮′＝G艇+G海水，所以，向水艙充入海水的重力G海水＝F浮′﹣G艇＝1.545×107N﹣9.27×106N＝6.18×106N；（3）因液體內部的壓強隨深度的增大而增大，所以，為了使潛水艇在深水處能承受更大的水壓，艇殼用高強度的特種鋼板制造。答：（1）漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是900m3；（2）為使潛水艇完全潛入海水中，至少應向水艙充入海水的重力是6.18×106N；（3）潛水艇的艇殼用高強度的特種鋼板制造的原因是為了使潛水艇在深水處能承受更大的水壓。板書設計10.3物體的浮沉條件及應用（一）物體的浮沉條件當F浮＞G物時，物體上浮漂浮時F′浮＝G物；當F浮＝G物時，物體懸浮；當F浮＜G物時，物體下沉。當ρ液＞ρ物時，物體上浮（漂浮時ρ液＞ρ物）；當ρ液＝ρ物時，物體懸浮；當ρ液＜ρ物時