2021学年第三节 浮力的利用教学设计

第三节 浮力的利用

教学目标

1．知识与技能

（1）知道浮力的应用

2．过程与方法：

（1）通过观察、分析、了解轮船是怎样浮在水面的；

（2）通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。

3．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。

教学重难点

教学重点：

知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。

教学难点：

理解改变物体所受的重力与浮力的关系，能增大可利用的浮力。

教学过程

教学准备：

烧杯、水、体积相同的蜡块和铁块、两个铁罐子、沙子、潜水艇模型、热气球模型。

新课讲解：

（一）新课引入

[演示]：1．出示铁块和蜡块让学生观察发现它们体积相等。2．将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手。

[现象]：铁块沉入杯底而蜡块上浮最终浮在水面。

[提问]：1．浸没在水中的铁块、蜡块（松手后）各受到什么力？

（浮力、重力）

2．铁块和蜡块受到的浮力相等吗？（相等。因为V排相等，根据阿基米德原理可知浮力相等。）

3．既然铁块和蜡块受到的F浮相同，为什么松手后铁块沉底而蜡块上浮？

液体中，物体的浮沉取决于什么呢？

[讲解]：物体的浮沉条件：

分析蜡块：松手后，浸没在水中的蜡块所受到的F浮＞G蜡，所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面，V排减小，浮力减小，当F浮= G物时，蜡块最终漂浮在水面。即：F浮＞G物上浮，最终漂浮。

分析铁块：松手后，浸没在水中的铁块所受到的F浮＜G铁，铁块下沉。到达容器底部后，铁块受到F浮、G铁和F支，三力平衡，静止在容器底，我们说铁块沉底。即：F浮＜G物下沉，最终沉底。

若一个物体浸没在水中，松手后F浮=G物，受力平衡，物体的运动状态不变，我们说物体悬浮在液体中。即：F浮=G物，最终悬浮。

总结：通过上述分析，我们知道浸在液体中物体的浮沉取决于物体所受F浮与G物的关系。

（二）进行新课

1．讨论：

（1）木材能漂浮在水面，其原因是什么？

（2）把一根木头挖成空心，做成独木舟后，其重力怎么变化？它可载货物的多少怎么变化？重力变小，可以装载的货物变多。

[指出]：从浮力的角度看，把物体做成空心的办法，增大了可利用的浮力，而且这种古老的“空心”办法，可以增大漂浮物体可利用的浮力。

 [质疑]：密度比水大的下沉的物体有没有办法让它上浮或漂浮呢？

2．实验：

两个外形相同的铁罐子，一个空心，一个装满沙；同时按入水中，松手后实心的下沉，空心的上浮最终漂浮。

[质疑]：（1）铁的密度大于水的密度，空心的铁罐子为什么能漂浮呢？可能是                因为什么呢？

（因为它是空心的，F浮＞G物，所以能上浮，最终能漂浮。）

（2）要想让实心的铁罐子也漂浮，可以怎么办呢？（把沙取出来，变成空心的。）

（3）大家的想法是如何调节的铁罐子的浮沉的呢？（F浮不变，挖空使G物变小，当F浮＞G物，铁罐子自然就浮起来了。）

[指出]：上述实验告诉我们采用“空心”的办法，不仅可以增大漂浮物体可利用的浮力，还可以使下沉的物体变得上浮或漂浮。

3．应用

轮船

（1）原理：采用把物体做成“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

（2）排水量：满载时，船排开的水的质量。即：排水量＝m船+m货

[质疑]：1．轮船从河水驶入海里，它的重力变不变？它受到的浮力变大、变小还是不变？（不变，始终漂浮）

2．它排开的液体的质量变不变？（不变）

3．它排开的液体的体积变不变？（变，ρ海水＞ρ水，所以V排海水＜V排水）

4．它是沉下一些，还是浮起一些？（V排变小了，所以上浮一些）

[强调]：同一条船在河里和海里时，所受浮力相同，但它排开的河水和海水的体积不同。因此，它的吃水深度不同。

潜水艇

[演示]：

潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和袭击，是一种很重要的军事舰艇。它是怎么工作的呢？我们用打吊瓶用的小塑料管来模拟潜水艇。请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气。

现象：吸气时，水逐渐进入管中，管子下沉；吹气时，管中的水被排出，管子上浮；

 [质疑]：（1）小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化？（塑料管形变很小，V排基本不变，所以可以认为F浮不变）。

（2）那它是怎样上浮或下沉的呢？

（吹气时，水从管子中排出，重力变小，F浮＞G物，所以上浮；吸气时，水进入管子，重力变大，F浮＜G物，所以下沉）

[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；当压缩空气使水舱中的水排出一部分时，潜水艇变轻，就可上浮了。

潜水艇：

原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

[强调]：潜水艇在浸没在水下不同深度所受浮力相同。

·气球和飞艇

[演示]：“热气球”的实验。

 [质疑]：酒精燃烧后袋内空气密度怎样变化？

原理：ρ气＜ρ空气，（即利用密度小于空气的气体，通过改变气囊里气体的质量来改变自身体积从而改变所受浮力的大小来实现升降的。）使它受到的F浮＞G物而升空。

[讨论]：要使充了氦气、升到空中的气球落回地面，你们能想出什么办法？要使热气球落回地面，有什么办法？（放气或停止加热）

·其他应用

密度计、盐水选种等。

板书设计

复习：

1.物体的浮沉条件：

                    F浮＞G物  上浮 最终漂浮 ρ液＞ρ物

                    F浮＝G物  悬浮  ρ液＝ρ物

                    F浮＜G物  下沉  最终沉底  ρ液＜ρ物

2.通过调节物体受到的F浮或G物，可以调节物体的浮沉。

新课：

应用

1．轮船：把物体作为“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。

2．潜水艇：依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

3．气球和飞艇：ρ气＜ρ空气，使它受到的F浮＞G物而升空。