人教版物理《物体的浮沉条件及应用》教案教学设计.docx
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人教版物理《物体的浮沉条件及应用》教案教学设计
第3节物体浮沉条件及其应用
【设计理念】
本节课主要指导学生
应用实验归纳总结本课的教学重点、难点,随着实验的总结、拓展,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,搜集整理浮力在生产、生活中的应用,培养了学生实验操作能力和团结协作的精神。
【三维目标】
1、知识与技能
理解物体浮沉的条件
知道轮船、气球、潜水艇,海底打捞的浮沉条件
2、过程与方法
能利用浮沉条件解决有关问题
3、情感态度与价值观
通过对轮船,气球,潜水艇,海底打捞的学习,能把所学知识运用到其它有关浮力利用的问题上,培养学生的知识迁移能力。
【教学重点】
通过受力分析,让学生总结规律,得出浮沉条件,会从力和密度两个不同角度分析物体的浮沉,并能自觉地将其迁移到其它有关浮力利用的问题的学习和解释有关现象上。
【教学难点】
(1)将物体的浮沉条件由力的关系转化成密度的关系,
(2)能分析物体在上浮和下沉过程中,重力和浮力的变化情况。
【教学准备】
烧杯、清水、盐水、橡皮泥、密度计、潜水艇模型、乒乓球。
教学过程:
一、物体的沉浮条件
1、新课引入:
播放“蛟龙号”载人潜水器视频,以世界第一的荣誉激发学生的民族自豪感和爱国之情,同时利用蛟龙号的沉浮引入新课-物体的沉浮条件。
2、新课教学
(1)讨论分析得出物体的浮沉与重力的关系
教师:
重的物体下沉,轻的物体上浮,这话对吗?
教师:
受到浮力大的物体上浮,受到浮力小的物体下沉,这话对吗?
教师:
物体的浮沉应该由该物体自身的重力和受到的浮力共同确定。
对浸入液体中的物体运用二力平衡,二力合成知识进行受力分析,引导学生自己得出物体沉浮的条件:
A、F浮 B、F浮>G时,物体上浮 C、F浮=G时,物体悬浮。 (2)讨论物体的浮沉与密度的关系 教师: 那物体的沉浮与密度有什么关系呢,下面我们来分析一下。 教师: 如果把阿基米德公式两端都换成密度表达式的话,会有怎样的表达方式? 学生: G物=ρ物gV物F浮=ρ液gV排 教师: 当物体浸没在液体中时,V物=V排=V,那么物体上浮时有什么结论呢? 学生: 上浮时G物 教师: 那悬浮时呢? 学生: G物=F浮ρ物=ρ液物体在水中静止或匀速运动。 教师: 还有一个什么情况? 学生: 下沉G物>F浮,ρ物>ρ液物体最终沉入水底。 演示: 三个不同乒乓球在水中的漂、悬、沉。 教师: 可知,物体的浮沉,也可由物体密度与液体密度相比较的大小关系来加以判断。 【例1】如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放 入另一种液体中,它却沉入底部。 则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较() A. 3 在水中受到的浮力较大 B.在液体中受到的浮力较大C.受到的浮力一样大 D.无法比较浮力大小 练一练 1、小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,对此,她作出了如下推断,其中正确的是() A.梨子所受的浮力比重力大B.梨子所受的浮力比重力小 C.苹果所受的浮力小于重力D.苹果所受的浮力大于重力 2、如图所示,完全相同的两个物体分别放在甲、乙两种不同液体中静止 后,两容器中液面相平,比较物体在两种液体中所受浮力F甲与F乙及两种液体对容器底部的压强P甲和P乙的大小,下列说法正确的是( ) A.F甲=F乙,P甲=P乙 B.F甲>F乙,P甲>P乙 C.F甲=F乙,P甲>P乙 D.F甲<F乙,P甲<P乙 二、浮力的应用 从殷商时期的独木船到周朝以后的浮桥再到汉代军事用途的孔明灯转变为现代 祈福许愿的用途,三国时期的“曹冲称象”,宋朝的怀丙和尚的浮力起重法。 古代劳动人民的智慧是无穷的。 到了近现代,随着科技的发展,浮力的应用也越来越多样化。 (1)轮船 讲述: 一段树干挖空成为独木舟,不但乘坐舒适,还能承载更多的人和物;轮船是用密度大于水的钢铁制成,即把它做成空心,使它的平均密度小于水的密度时,它就会漂浮在水面上。 分析: 从力的角度来看,空心物体受到的重力没有改变,但体积增大很多, 排开的水增多,所受浮力增大,所以能漂浮在水面上。 介绍“排水量”的概念: 轮船满载时排开水的质量,单位是“吨”。 问题: 轮船从海里开到河里,它受到的浮力有无改变,它是上浮一些还是下沉一些? 演示: 用密度计模拟轮船从海里开到河里时发生的变化。 (2)潜水艇 简单介绍潜水艇及水舱 设问: 潜水艇是用什么方法下潜、悬浮或浮出水面的? 演示: 模拟潜水艇的下潜、悬浮或浮出水面。 分析: 向水舱中充水时,潜水艇的重力加大,G>F浮,就逐渐潜入水中; 当水舱充适量水时,潜水艇的重力等于同体积的水重,G=F浮,潜水艇就可以悬浮在水中;当用压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇重力变小,G (3)气球(飞艇) 教师: 气球内充有密度小于空气的气体(如氢气、氦气或热空气),气球的总重力(包括球内气体、球囊及所携带的物品)小于气囊排开的空气重,即重力G小于浮力F浮气球就能上升;当上升到一定高度,由于大气密度减小,气球受到的浮力减小,浮力F浮等于重力G时,它就不再上升,停留在这个高度。 (4)密度计 用途: 测量液体密度 原理: F浮=G 在不同液体中,密度计受到的浮力大小是一样的,F浮=ρ液gV排,在液体密度越 大的液体中,V排越小,即密度计在液体中越往上。 刻度值的特点: ①上面读数小,下面度数大 ②刻度不均匀,上疏下密 【例2】小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中观察到静止时的情形如图所示,下列说法正确的是() A.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 B.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大 C.乙杯液体的密度较大甲乙 D.甲杯液体的密度较大 练一练 1、一艘轮船从长江驶入大海,下列分析正确的是() A.浮力变小,船体上浮一些B.浮力变大,船体下沉一些C.浮力不变,船体下沉一些D.浮力不变,船体上浮一些 2、2012年11月,我国自行研制的舰载多用途歼-15战斗机,首次成功起降在中国第一艘航空母舰“辽宁舰”上,歼-15战斗机飞离航母时相对于航母是的,当它飞离航母后,航母受到的浮力将(填“变大”“不变”或“变小”)。 三、总结提升,展示收获 四、随堂练习易错小结 【中考·临沂】“蛟龙号”载人潜水器于2016年5月18日在西北太平洋完成该海域的第三次科学应用下潜。 “蛟龙号”潜水器漂浮在海面上时,其受到的重力(填“大于”“等于”或“小于”)浮力;当“蛟龙号”下 潜至5000m深处时,受到海水的压强是Pa。 (ρ海水取1.0×103kg/m3,g取10N/kg) 当堂检测 1、(多选)用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述正确的是( ) A密度计漂浮的越高,所受的浮力越大 B密度计漂浮在不同液体中,所受的浮力都相等C密度计排液体积越大,液体密度越大 D密度计漂浮的越高,液体密度越大 2、排水量为1000t的轮船在河水中航行,满载时船及所装货物总共有多重? 所受河水的浮力是多少牛? 如果河水密度为1×103kg/m3,船排开河水的体积是多少立方米? g取10N/kg 3、某一木块的体积为200cm3,密度为0.8×103kg/m3。 把它浸没在水中后放手,为什么木块不能悬浮在水中? 木块最终漂浮在水面上静止时,浸在水中的体积有多大? 4、体积为120cm3的一块固体,重1.8N,放在密度为1.1×103kg/m3的盐水中为什么会下沉? 当固体浸没在盐水中静止时,容器底部对它的支持力有多大? 5、一个飞艇充入气体后的质量是1.5t,体积为1500m3。 当装入多少货 物时,气艇能够悬浮在空中? 空气的密度为1.29kg/m3。 6、油漂浮在静止的水面上,说明油的密度(填“大于”“等于”或“小于”)水的密度,一实心物体刚好能悬浮在水中,将此物体放入足够多的油中时,物体将(填“漂浮”“上浮”“悬浮”或“下沉”)。 7、2015年6月1日,由南京驶往重庆的“东方之星”旅游客轮突遇龙卷风 发生翻沉。 经过多方营救,截至6月3日,已有14人获救。 其中,张辉依靠救生圈在湍急的江水中漂流了10多个小时,终于在岳阳获救。 张辉在江水中漂流时,他与救生圈的总重力(填“大于”“等于”或“小于”)所受总浮力。 8、【中考·菏泽】新旧两只鸡蛋放入水中的状态如图所示。 两只鸡蛋的体积 分别是VA、VB,质量分别是mA、mB,两只鸡蛋受到的浮力分别为: FA= ,FB=(已知水的密度为ρ)。 9、如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为F浮(填“>”“<”或“=”)G。 当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将(填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。 10、如图所示,我国自行研制的飞艇悬浮在北京奥运会赛场上空,成为 北京奥运会的一道亮丽的风景。 图中飞艇自重1.2×104N,所携设备重8 000N,则其受到空气的浮力为N。 11、【中考·盐城】小明探究怎样使物体上浮或下沉,用手将质量为150g,体积为1.6×10-4m3的苹果浸没在水中,苹果受到的浮力为N。 松手后苹果将(填“上浮”“下沉”或“悬浮”),最后静止时,苹果受到的浮力是N。 (g取10N/kg) 12、【中考·扬州】我国自行设计的水下滑翔机“海翼”成功下潜至6329m 深处,打破了世界纪录。 “海翼”的外形设计成流线型,是为了;在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是因为碳纤维材料的小;“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来, 使浮力重力。 13、【中考·泸州】把重8N、棱长为0.1m的正方体物块投入装有足够多 水的大容器中,当物块静止时,处于(填“沉底”“悬浮”或“漂 浮”)状态,此时物块所受浮力大小为N。 物块下表面受到水的压强大小为Pa。 10N/kg) (已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取 14、【中考·达州】某同学设计了如图所示的装置测量盐水的密度,已知木块的重力为3N,体积为500cm3,当木块静止时弹簧测力计的示数为 2.5N,g取10N/kg,盐水密度是kg/m3;若剪断细绳,木块最终静止时所受浮力是N。 (一切摩擦与阻力均忽略不计,绳对物体的拉力等于弹簧测力计示数) 15、【中考·无锡】小明利用18cm长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度 计。 (1)制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器,现有250mL的量 筒和400mL的烧杯供选择,则小明应选择。 (2)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是。 改进后小明将密度计放入水中,用刻度尺测出吸管露出水面的长度是 10.8cm,则吸管浸入水中的深度h水=cm。 (3)小明将该密度计放入某液体中,吸管浸入液体的深度为9cm。 则此液体的密度是多少? (ρ水=1.0×103kg/m3,细铜丝及石蜡等材料的体积忽 略不计) 16、【中考·扬州】如图,有报道称奇男子方恕云凭借一根不经任何加工的 毛竹横渡富春江。 (g取10N/kg) (1)已知人与手上物体的总质量为80kg,他两只脚站在毛竹上 的受力面积是400cm2,求他双脚站立时对毛竹的压强。 (2)若他所用的一根毛竹质量为210kg,体积0.3m3,则他能否实现水上漂行? 17、如图所示,在空中匀速运动的热气球体积为1000m3,能载重6 900N,若空气密度ρ=1.29kg/m3,g取10N/kg,不计空气阻力。 则: (1)热气球受到的浮力为多少牛? (2)热气球自身的重量为多少牛? 拓展提升 1.煮饺子时你会发现这样的现象: 把包好的饺子放入锅中,饺子会沉到底 部,但过一会饺子会全部浮到水面上来,请你利用浮力的知识解释这一现象. 2.轮船的排水量 是指轮船所排开水的质量.一艘轮船空载时排水为2600t,满载时排水量为5800t.则轮船自身的质量多大? 该轮船最多能装货物的质量是多少千克?
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