8.7　物体的浮沉条件及其应用（教案）2024-2025学年度北师大版物理八年级下册.docxVIP

第七节物体的浮沉条件及其应用

1．物理观念：

(1)知道物体的浮沉条件。

(2)了解各种浮沉现象，规范描述各种浮沉状态的语言。

2．科学思维：通过对生活中常见物体的浮沉情况的判断，根据二力平衡的知识、阿基米德原理归纳出物体的浮沉条件。

3．科学探究：

(1)通过科学探究，总结交流后利用表格整理浮沉条件的相关规律，形成系统的知识。

(2)通过对轮船、潜水艇、热气球和飞艇等具体情境的模拟探究、信息处理、得出结论，加深对浮沉条件的理解。

4．科学态度与责任：通过浮力知识的应用实例培养理论联系实际的良好学风，体验科学、技术、社会的紧密联系，激发学习兴趣。

教学重点：浮沉条件；潜水艇、热气球、密度计的原理。

教学难点：探究浮沉条件；用浮沉条件解释简单的物理现象。

乒乓球、水槽、沙子、石蜡、弹簧测力计、细线、不同密度的小球、烧杯、多媒体课件等。

同学们，你们自己煮过饺子吗？下面我们就一起来观看一段煮饺子的视频，观察饺子在这个过程中的不同状态(下沉、上浮、悬浮、漂浮)。为什么饺子会下沉、上浮、悬浮，最终漂浮在水面上？它受到哪些力的作用？这些力的关系又是怎样的？让我们带着问题一起走进今天的物理课堂：物体的沉浮条件及其应用。

探究点一物体的浮沉条件

演示实验：将三个乒乓球浸没水中(一个充满沙子；一个中空；一个有部分沙子，用石蜡封住)，松手并观察现象。

思考：我们会看到，有的乒乓球会上浮，有的会下沉，有的会悬浮不动。为什么会出现这些现象？乒乓球分别受到哪几个力的作用？

学生讨论、分析：因为不同的乒乓球受力不同。它们都受到重力和浮力，但是重力和浮力的大小关系不一样。

教师引导交流讨论：物体在受到两个力(重力G和浮力F)的作用时，它的运动状态由这两个力的合力决定。

(1)如图甲，当FG1时，二力的合力方向向上，物体由静止开始上浮，最终处于漂浮状态。

(2)如图乙，当F＝G2时，二力的合力为零，物体静止不动，保持悬浮状态。

(3)如图丙，当FG3时，二力的合力方向向下，物体由静止开始下沉，最终处于沉底状态。

教师总结：将学生讨论的结果填入表格中：

状态

受力关系

合力

上浮

FG1

竖直向上

悬浮

F＝G2

为零

下沉

FG3

竖直向下

【补充】上浮后，物体会有部分露出水面，V排减小，浮力也减小，直到浮力大小等于重力时，保持漂浮状态；下沉后，物体最终会沉到容器底部，会受到容器底部提供的支持力作用，在三个力的作用下保持平衡状态。

思考：我们知道物体在液体中所受的浮力跟ρ液和V排有关，物体受到的重力跟物体自身的密度ρ物和体积V物有关，而物体浸没在液体中时，V排＝V物。那么可否只用物体和液体的密度关系来判断物体的浮沉状态呢？

学生活动：利用阿基米德原理的变形式F浮＝ρ液gV排和浮沉条件来分析浸没在液体中的物体的浮与沉。

上浮：F浮G，ρ液gV排ρ物gV物，ρ液V排ρ物V物，ρ液ρ物(因为V排＝V物)。

悬浮：F浮＝G，ρ液gV排＝ρ物gV物，ρ液V排＝ρ物V物，ρ液＝ρ物(因为V排＝V物)。

下沉：F浮G，ρ液gV排ρ物gV物，ρ液V排ρ物V物，ρ液ρ物(因为V排＝V物)。

教师总结：将学生讨论的结果填入表格中：

状态

受力关系

密度关系

合力

上浮

F浮G

ρ液ρ物

竖直向上

悬浮

F浮＝G

ρ液＝ρ物

为零

下沉

F浮G

ρ液ρ物

竖直向下

探究点二物体浮沉条件的应用

思考：你有没有办法让铁块漂浮或悬浮在水中？

学生回答：让铁块的密度变小，小到等于水的密度就能悬浮了，小于水的密度就能漂浮了。

思考：怎么才能使铁块的密度变小呢？

教师引导：根据ρ＝eq\f(m,V)可知有两种办法。

(1)在质量不变的情况下增大体积。可将铁块压成薄片，包成铁盒，增大体积。

(2)在体积不变的情况下减小质量。可挖掉铁块内部的铁，减小质量。

教师讲解：其实这两种办法都是将铁块制成“空心”。轮船能漂浮在水面上就是利用了这个原理。

(1)轮船能漂浮在水面上的原理：通过将密度大的钢铁制成空心状，增大体积，进而增大排开液体的体积，从而增大了浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

(2)排水量：轮船排开水的重力越大，受到的浮力就越大，就可以承载更多的货物。我们把轮船满载货物时排开水的质量叫作轮船的排水量。即m排＝m船＋m货。

思考：潜水艇受到的浮力和重力相等，所以可以悬浮在海水中，可是它如何才能浮出水面呢？

教师讲解：潜水艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜水艇加重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜水艇就可悬浮在水中；往水舱中充入压缩空气，水舱中的水会排出一部分时，潜水艇变轻，潜水艇就会上浮。

利用多媒体课件演示潜水艇的浮沉。

教师总结：潜水艇靠改变自身的重力来实现在水中的浮沉。

强调：潜水艇浸没在水下不同深度，所受浮力相同。

演示实验：释放一个氦气球，气