人教版八年级下册10.3 物体的浮沉条件及其应用教案

这是一份人教版八年级下册10.3 物体的浮沉条件及其应用教案，共12页。教案主要包含了物体的浮沉条件，浮力的应用等内容，欢迎下载使用。


主备人
学科
物理
时间
课题
第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用
教
学
目
标
知识与技能
1．知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉。
2．能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件.
3．能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
2．了解轮船、潜水艇、气球和飞艇的浮沉原理；
过程与方法
1．通过实验和理论分析,探究物体的浮沉条件；
2．通过对轮船、潜水艇、气球和飞艇、的浮沉原理的学习,体验科学，技术、社会的紧密联系。
情感态度与价值观
1．初步认识科学技术对社会发展的影响；
2．初步建立应用科学知识的意识。
教学重点
1．掌握物体的浮沉条件及浮力应用。
2．掌握改变物体的浮沉方法及应用。
教学难点
1．通过对常见浮力现象的分析得出物体的浮沉条件。
2．知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。
教具准备
三个乒乓球（一个完好，一个注入适量的盐水、一个装入适量沙子）、盛水水槽、、清水、盐水、烧杯、浓盐水、鸡蛋、橡皮泥、潜水艇模型
教学方法
讲授法、讨论法、探究法、实验法、启发法、归纳法、对比法
导
入
新
课
观察思考：浸没在液体中物体都受浮力，有的上浮，有的下沉，这是为什么？

漂浮在水面的冰山 沉在水底的石头 鱼儿能在水中自由的上浮和下沉
问题：物体的浮沉究竟取决于什么呢？

教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
新课学习
一、物体的浮沉条件
提出问题：物体的浮沉条件究竟取决于什么？
演示实验：三个外形完全相同的“乒乓球”浸没在在水槽中，松手后，状态会一样吗？

甲 乙 丙
问题：当这三个乒乓球完全浸没在水中还未松手时，它们受到的浮力相同吗？
现象：三只乒乓球发生了不同的运动。甲图：乒乓球上浮，最后漂浮在水面上。乙图：乒乓球下沉后，静止在水底。丙图：松手后，乒乓球悬浮不动。为什么呢？
总结易混淆的几个词语：
浸没：物体完全没入了液体中，整个物体在液面以下。
浸入：也就是“浸在”，包括完全浸没和部分浸没。
漂浮：物体在液面处，部分体积浸没。
悬浮：物体在液面以下，完全浸没，可以存在于液面下任何位置。
上浮：物体正在向上加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是漂浮。
下沉：物体正在向下加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是沉在液体底部。
分析：甲图中：在松手后，球受到浮力大于重力，所以上浮，当球逐渐露出液面V排减小浮力减小，减小到当浮力等于重力时，达到受力平衡，最终漂浮在水面上。
乙图中：浸在液体中的乒乓球所受重力大于浮力，所以下沉，到达容器底部后，受到浮力，重力，还有支持力的共同作用，我们说物体沉底。
丙图中：浸在液体中的球松手后，受力平衡，运动状态不发生改变，我们就说物体悬浮在液体中。其浮力等于重力。
原因：甲图中的乒乓球掉在地上能弹起来，是一只完好的乒乓球。乙图中的乒乓球打开蜡封的口，倒出不少沙子。丙图中的乒乓球打开蜡封的口，倒出的沙子比乙少。
受力分析：三个外形相同的乒乓球 （体积 相同）受到重力的大小不同：G甲>G乙>G丙;根据阿基米德原理F浮＝ρ液g V排 ＝ρ液g V ；体积相同的三个乒乓球所受浮力相等。所以，乒乓球的沉浮取决于：物体所受的浮力和重力的大小：
1. 浸没在液体中的物体：
(1)当F浮＞G时：物体上浮, 最后物体漂浮： F浮 = G（部分浸没）。
(2)当F浮 = G时 ：物体悬浮； 可停在液体内部任意位置。
(3)当 F浮＜G时：物体下沉； 最终沉在水底。
物体的浮沉是否跟密度有关系？
2.如果实心物体（质量均匀）浸没在液体中：
V排 = V物= V； F浮＝ρ液g V排 ＝ρ液g V ； G ＝ ρ物g V物＝ρ物g V
可以根据密度判断物体的状态：
(1)当F浮＞ G时 ，即：ρ液＞ ρ物： 物体上浮
(2)当F浮= G 时 ，即： ρ液 = ρ物 ： 物体悬浮
(3)当F浮＜ G 时 ，即： ρ液＜ ρ物 ： 物体下沉
3.悬浮和漂浮的比较：
(1)相同点：都是静止的平衡状态，受力特点相同：F浮＝G物．
2)不同点：①悬浮是物体完全浸没在液体中。 V排＝V物；
对于实心物体： ρ物＝ρ液。
②漂浮是部分浸没，V排漂浮：F浮＝G 悬浮：F浮＝G
二、浮力的应用
想想做做 盐水浮鸡蛋
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，又会发生什么现象？

水 浓盐水
现象：鸡蛋放在清水中先是沉底；加盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上；再加清水后，鸡蛋又下沉直至沉底。
分析：鸡蛋受到的重力不变。根据阿基米德原理ρ液变大，浮力变大了，鸡蛋的状态会发生变化。
结论：通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
中国古代很早就将浮力用于生产、生活中。从独木舟到郑和出使西洋用的大型”宝船“船队，从孔明灯到浮船打捞技术,从盐水选种到密度计，都体现出中华民族的智慧。
1.轮 船
轮船是钢铁制成的，钢铁的密度远大于水的密度，为什么可以漂浮在水面上，还能承载那么多货物呢？
想想做做 制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？

下沉 漂浮 能承载重物的橡皮泥船
橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。
（1）工作原理：
利用空心的方法，增大可以利用的浮力，漂浮在水面上。F浮=G
（2）排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量.
因为轮船漂浮： F浮=G ， F浮= m排g
所以：m排= m船+m货
讨论：一艘船从河水驶入海里，它受到的浮力变不变？它排开的水的体积变不变？它是沉下一些，还是浮起一些？为什么？
2.潜水艇
动手做 做一个潜艇
按图自制一个潜艇模型，把模型浸在水中,从管中抽气,模型将怎样运动？向管中打气,模型又会怎样？

(1)原理：靠改变自身重力上浮和下潜。
(2)方法：潜水艇体积不变，浸没在水中时浮力也不变。通过水箱的充水或排水来改变自身的重力,实现上浮和下沉。
3.气球和飞艇
(1) 原理：内部充有密度小于空气的气体（如氢气、氦气或热空气），使浮力大于重力而升空。
(2)氢气球利用氦气、氢气密度比空气的小，实现浮力大于重力。
(3)飞艇：通过改变自身体积，从而改变排开气体的体积实现上升和下降。
想想做做 做一个塑料袋热气球
1. 取一个大的薄塑料袋，用细铁丝编一个简单的小筐，再用几条胶带把小筐挂在纸袋下面，筐里放一团用酒精浸湿的棉花。
2. 把热气球拿到室外，点燃酒精棉，热气球就能升起来，你能解释热气球升起来的原因吗？
3. 想一想用什么办法能使升起的热气球降回地面？
下降时, 热气球停止加热（降温）,空气的密度增，浮力小于重力。
(4)热气球：利用热空气密度小，空气受热膨胀，热气球体积增大，也就是增大V排达到增大浮力的作用 .调节气囊中的空气的温度，控制气球的升降。
调大火焰上升：空气温度升高，热胀，部分气体被排出，重力小于浮力；
调小火焰下降：空气温度降低，冷缩，外面的空气进入球体，重力大于浮力。
4.密度计
工作原理：密度计漂浮在被测液体中,, F浮＝G ，浮力大小不变。
密度计漂浮在液体中，F浮=G物且不变，利用阿基米德推导式F浮=ρ液gV排，ρ液改变，V排改变，从而可以比较ρ液的大小，且可以读数。
刻度分布特点：上面刻度小，下面刻度大。
课堂小结
一、物体的浮沉条件。浸没在液体中时：
状态
F浮与G物的大小关系
如果物体是是实心的
结果
上浮
F浮＞G物
ρ物＜ρ液
漂浮
下沉
F浮＜G物
ρ液＜ρ物
沉底
悬浮
F浮＝G物
ρ液＝ρ物
悬浮
二、浮力的应用：
(1)重力不变，改变浮力：轮船
(2)浮力不变，改变自身重力：潜艇的沉浮
(3)同时改变重力和浮力的大小：氢气球、热气球
课堂练习
1.（2020常德）将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．鸡蛋在水中受到的浮力大
B．鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C．鸡蛋的密度大于水的密度
D．鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
【答案】C
【解析】AB．鸡蛋在水和盐水中排开的体积相同，而盐水的密度大于水的密度，据阿基米德原理得，鸡蛋在盐水中受到的浮力大，故AB错误；
CD．鸡蛋在水中下沉，在盐水中悬浮，据物体的浮沉条件知，鸡蛋的密度大于水的密度、等于盐水的密度，故C正确，D错误。故选C。
2.（2020连云港）下列关于浮力的说法正确的是（ ）
A．质量大的物体在液体中所受浮力一定大
B．码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小
C．物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态
D．潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，所受浮力不变
【答案】B
【解析】A．液体密度不变时，物体所受的浮力大小与其排开的液体的体积有关，与物体的质量大小无关，故A错误；
B．当停在码头上的轮船正在卸货时，质量减少，船的重力减小，船漂浮在水面上时，船的浮力等于物体重力，所以船所受到的浮力也减小，故B正确；
C．物体密度等于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态，故C错误；
D．海水的密度大于江水的密度，潜水艇在水面下，排开液体的体积不变，从大海潜行进入长江，由F浮=ρ液gV排可知浮力变小，故D错误。故选B。
3.（2020 临沂）2019年12月17日，我国第一艘国产航母山东舰（如图）在海南三亚某军港交付海军，下列说法正确的是（ ）
A. 停在静止航母上的舰载机受力平衡
B. 相对航母，起飞的舰载机是静止的
C. 舰载机起飞时，空气浮力大于重力
D. 舰载机起飞后，航母所受浮力增大
【答案】A
【解析】A．停在静止航母上的舰载机处于静止状态，受到的合力为0，受力平衡，故A正确；
B．相对航母，起飞的舰载机与航母之间有位置的变化，是运动的，故B错误；
C．起飞时，由于机翼的特殊形状，机翼上面的空气流动速度快，压强小，产生向上的升力，此升力大于重力，飞机才能够上升；飞机不是利用浮力升空的，故C错误；
D．航母静止在水面上，处于漂浮状态，浮力等于重力；舰载机起飞后，航母的重力减小，则所受浮力减小，故D错误。故选A。
4.（2020广东省）游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法，质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图所示，游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是（ ）
A．5000NB．500NC．50ND．5N
【答案】C
【解析】游泳圈浸没在水中的体积大概是5×10-3m3，则其受到的浮力：
忽略游泳圈的自重，则游泳圈对小蓉的作用力大小与游泳圈所受浮力大小相同，即为50N。故选C。
5.（2020牡丹江）如图所示，2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上，我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅，其满载排水量达12500t，有关该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是（ ）
A．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B．满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小
D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些
【答案】C
【解析】A．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向上，与重力方向相反，故A错误；
B．满载时的排水量指的是驱逐舰满载时排开的水的质量，故B错误；
C．发射导弹后，驱逐舰重量变小，仍漂浮在水面上，所受浮力等于自身重力，故也将变小，故C正确；
D．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小，由阿基米德浮力公式可知，排水体积变小，将会上浮一些，故D错误。故选C。
6.（2020赤峰）水平桌面上两只完全相同的杯子里分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中，静止后，在甲液体中的小球沉底，在乙液体中的小球悬浮，此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．甲液体的密度大于乙液体的密度
B．甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C．甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力
D．盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强
【答案】C
【解析】A．小球在甲液体中沉底，小球的密度大于甲液体的密度，小球在乙液体中悬浮，小球的密度等于乙液体的密度，所以甲液体的密度小于乙液体的密度，故A错误；
B．两个杯中的液面恰好相平，甲液体的密度小于乙液体的密度，由p=ρgh可知甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强，故B错误；
C．小球在甲液体中沉底，小球受到的浮力小于小球的重力，小球在乙液体中悬浮，小球受到的浮力等于小球的重力，所以甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力，故C正确；
D．由图可知，杯子中液体的体积相同，甲液体的密度小于乙液体的密度，由m=ρV可知甲液体的质量小于乙液体的质量，两个小球的质量相等，杯子的质量相等，所以杯子、甲液体和小球的总质量小于杯子、乙液体和小球的总质量，由G=mg可知杯子、甲液体和小球的总重力小于杯子、乙液体和小球的总重力，盛甲液体的杯子对桌面的压力小于盛乙液体的杯子对桌面的压力，两个杯子的底面积相等，由p=可知盛甲液体的杯子对桌面的压强小于盛乙液体的杯子对桌面的压强，故D错误。故选C。
7.（2020南京）如图所示，两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上，分别装有质量相等的两种液体，两个相同的小球分别放入容器中，一个漂浮，一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2，容器对桌面的压强分别为p1和p2，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】小球在甲容器中漂浮，所以:F1=G物
在乙容器中沉底，所以:F2＜G物
所以:F1＞F2
容器的质量相等，液体的质量相等，小球的质量相等，容器对桌面的压力等于容器、液体和小球的总重力，所以容器对桌面的压力相等，甲的受力面积大于乙的受力面积，由可知:p1＜p2故选B。
8.（2020乐山）如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中小球受到的浮力大B．乙烧杯中小球排开液体的质量大
C．甲烧杯中液体的密度大D．乙烧杯底部受到液体压强大
【答案】C
【解析】A．因为物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只小球在两杯中受到的浮力相等，都等于小球的重力，故A错误；
B．因为小球在两杯中受到的浮力相等，都等于小球的重力，小球在两杯中排开液体的质量相等，故B错误；
C．由图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。根据浮沉条件可知
ρ甲液＞ρ球，ρ乙液=ρ球 所以:ρ甲液＞ρ乙液 故C正确；
D．两杯中液面相平，ρ甲液＞ρ乙液,根据p=ρ液gh可知,烧杯底受到液体的压强:p甲液＞p乙液 故D错误。故选C。
9.（2020淮安）将一盛满水的烧杯置于水平桌面上，缓慢放入一质量为200g的木块，木块最终在杯中处于漂浮状态，此时木块所受浮力大小是______N，从杯中排出水的体积是______cm3，上述过程中水对杯底的压强______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
【答案】(1). 2； (2). 200 ； (3). 不变.
【解析】[1]因为木块在水中静止后处于漂浮状态，受到的浮力:F浮＝G＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N
[2]木块排开水的体积:V排＝＝2×10-4m3＝200cm3
[3]木块放入水中后，排开的水溢出烧杯，杯内水的深度不变，根据p＝ρgh可知，烧杯底部所受水的压强不变。
10.（2020福建）我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器，填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时，水的压强约为________Pa（ρ海水取1×103kg/m3 ，g取10N/kg）；在预定深度完成任务后，潜水器抛掉配重物，潜水器受到的浮力________（选填“大于”“等于”或“小于”）自重，从而上浮。
【答案】(1). 1.03×108 ; (2). 大于
【解析】[1]当潜水器号下潜至1.0×104m深处时，受到海水的压强
p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.0×104m=1.03×108Pa
潜水器受到海水的压强为1.03×108Pa。
[2]潜水器悬浮时，浮力等于自重，在预定深度完成任务后，潜水器抛掉配重物，自重减小，V排不变，所受浮力不变，浮力大于自重，从而上浮。
板
书
设
计
10.3 物体的沉浮条件及应用
一、物体的浮沉条件
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①当物体下沉时，F浮 < G物；；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②当物体悬浮时，F浮 = G物；；
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③当物体上浮时，F浮 > G物；；
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④当物体上浮到水面时，最终会漂浮在水面上，此时物体处于静止状态，此时F浮=G物；
二、浮力的应用
1.轮 船：工作原理：将钢铁做制成空心的轮船，
2.潜水艇： 工作原理：靠改变自身重力上浮和下潜。
3.密度计：工作原理：漂浮原理即G=F浮
4.气球和飞艇：工作原理：靠空气浮力升空
布
置
作
业
【必做题】
教材第60 页动手动脑学物理的3、4、5题.
【选做题】
教材第60页动手动脑学物理的1、2题.
课
后
反
思
本节课的教学围绕物体的浮沉条件及应用实例展开的，教学环节紧凑，实验到位，在学生的已有知识的基础上构建新的新的知识。重视培养学生的科学探究能力，激发学生学习物理的兴趣，训练学生的动手能力，培养学生运用知识的能力。通过实例分析，连接理论知识与应用，通过问题引导，激发学生的及思考，联想应用，将知识应用于解决实际问题中，提高学生的分析问题能力。