第六節(jié)浮力的應用 設計
一、設計思路
本節(jié)內(nèi)容是在對浮力已有一定認識的基礎上進一步了解浮力在實際生活中的應用。同學們已了解浸在液體中的物體都受浮力，但為什么有的物體在液體中下沉，有的物體能浮在液面上呢？由此引入對物體沉浮條的分析。通過引導學生對放在液體中的物體進行受力分析，抓住比較重力和浮力的大小關系，通過二力合成的知識，討論得出物體在什么條下下沉、上浮、懸浮或漂浮。在理解物體的沉浮條的基礎上，分析實際生活中的應用并推廣在氣體中的應用。
本節(jié)內(nèi)容較多地用到了受力分析和力的平衡的知識，教師在教學中要注意引導學生提出問題、分析問題，通過分析、推理去解決問題。
二、教學目標
知識目標
1.理解物體的沉浮條。
2.知道浮力的應用。
3.了解浮力的產(chǎn)生條。
能力目標
1.通過分析物體的沉浮條，具有一定的分析和推理能力。
2.通過收集、交流關于浮力應用的資料，了解浮力應用的社會價值，具有初步的收集信息的能力和初步的分析概括能力。
德育目標
初步建立應用科學知識的意識，有將科學服務于人類、振興中華的使命感和責任感。
三、教學重點
物體的沉浮條及浮力的利用。
四、教學難點
物體的沉浮條。
五、教學方法
分析討論法：通過對以前知識的再應用，分析浮力產(chǎn)生的原因，利用重力和浮力的關系討論物體的沉浮條及沉浮條在實際中的應用。
六、教具準備
木塊、燒杯、水、蠟燭、投影儀。
七、時安排
1時
八、教學過程
（一）引入新
[師]船可以浮在水面上，潛水艇能潛入水下，節(jié)日放飛的氣球可以升到空中，魚兒能夠輕盈地在水中上下自由地移動，這些都是和浮力有關系的，到底有什么樣的關系呢？
（二）新教學
1.物體的沉浮
[想想議議]
[師]我們已經(jīng)知道浸入液體的物體都要受到浮力的作用，但是為什么有的物體要上浮，有的物體卻要下沉呢？請同學們討論。
[生]力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。浸入液體中的物體同時受到重力和浮力的作用。因此，物體如何運動是由重力和浮力的合力決定的。
[生]如果浮力小于重力，物體就會下沉；如果浮力等于重力，物體就會靜止在液體中；如果浮力大于重力，物體就會上浮，最后浮力等于重力時，物體漂在液面。
[投影]
G>F 合力豎直向下，物體下沉。
G=F 合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，可以留在液體內(nèi)任一位置，懸浮在液體中。
G<F 合力豎直向上，物體上浮。（浮出液面后，浮力減小，直到G=F，合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，停留在液面上即漂浮）
[生]漂浮和懸浮時，都是浮力等于重力。兩種情況有什么不同嗎？
[生]漂浮和懸浮時物體所受合力為零，都處于平衡狀態(tài)。懸浮是物體全部浸入液體，是物體在液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)；漂浮是物體浮在液面上，部分浸入液體，是物體在液面的平衡狀態(tài)。
[師]同學們分析得非常好。在后大家還可以繼續(xù)探討物體在液體中下沉、懸浮、上浮及漂浮時，物體的密度與液體的密度的關系。阿基米德原理不僅適用于液體，而且還適用于氣體。人們正是利用了物體的沉浮條才有了現(xiàn)在用鋼鐵做成的輪船和潛水艇，才有了熱氣球和飛艇。請同學們關注教材P84的四幅圖，了解浮力的應用。討論一下它們是如何調(diào)節(jié)重力和浮力實現(xiàn)浮沉的，潛水艇及飛艇的工作原理是什么？
（學生活動，教師巡視并參與討論）
[投影]浮力的應用
⑴輪船在水上航行成漂浮狀態(tài)。航行時船體排開的水的重力（即水面以下部分船體積德水）等于輪船所受浮力的大小，常用“排水量”表示載貨時輪船的總重力。如：最大排水量為1萬噸的輪船，并不代表能裝1萬噸的貨物而是船體和貨物總計1萬噸。對于一條船講，自重是定值，因此設計時的排水量扣除自重，就是最大載貨量。
⑵潛艇為了能升、降自如，必須使浮力大小不等于重力。潛艇在水下時，由于艇殼不能任意變大或變小，因此浮力是不變的。要想控制上浮、下沉就只有控制自重。潛艇兩側都有水箱，與高壓艙相連，高壓氣作用時就能將水從水艙內(nèi)排出，減輕潛艇重力至小于浮力時潛艇就上��；若浮力大小等于重力時潛艇可在水面上保持靜止，即懸浮；關閉高壓氣艙使進水口打開，在水壓作用下水艙進水，自重增大到大于浮力時，潛艇開始下沉。
⑶氣球和飛艇是漂浮在空中的，內(nèi)部所充氣體密度必須小于空氣密度，一般充有氫氣和氦氣。充氣時體積增大，排開空氣，重力增大浮力也增大。當浮力增大到大于重力時，氣球或飛艇就上升；反之，排出一部分氫氣或氦氣是，氣球或飛艇就下降，因此，它們是通過改變浮力實現(xiàn)上升、下降的。要指出的是，有一種熱氣球只要停止加熱，氣球體積就會縮小而減小浮力，將回地面。
⑷核潛艇
核潛艇是以核能為動力的潛水艇。世界上第一艘潛艇是美國的“?魚”號和幾艘常規(guī)潛艇一起參加反潛艦隊演習，反潛艦隊友航空母艦和驅(qū)逐艦組成。在演習中，常規(guī)潛艇常常被發(fā)現(xiàn)，而核潛艇則很難被發(fā)現(xiàn)，即使被發(fā)現(xiàn)，核潛艇的高速度也可以使之擺脫追擊。由于核潛艇的續(xù)航力大，用不著浮出水面，因而能避免空中襲擊。
[師]同學們還了解生活中有哪些現(xiàn)象可以用浮力的知識解釋嗎？
[生]過年時常吃的餃子和正月十五吃的湯圓，在生的下鍋后都是沉在鍋底的，然而煮熟以后就會一個個浮到水面上。這就和浮力有關系。
[生]小時候玩的吹泡泡也和浮力有關系。從習慣吹出去的一串串泡總是先上升然后下降。
[師]同學們互相討論一下能解釋得具體些嗎？
[生]生餃子比較密實，密度比水大，放入水中時重力大于浮力，餃子就會沉在鍋底。餃子入鍋后隨著水溫的升高，餃子餡和皮吸飽了熱水以后會逐漸膨脹起，浮力大于重力，餃子就會浮起。所以看上去熟餃子比生餃子要大。
[生]吹泡泡時，在開始的時間里，肥皂泡是從嘴里吹出的熱空氣，肥皂膜把它與外界隔開，形成里外兩個區(qū)域，里面的熱空氣溫度大于外部空氣的溫度，此時把肥皂泡內(nèi)的空氣密度小于外部的空氣密度。根據(jù)阿基米德原理，浮力大于重力，因此上升。在上升的過程中，內(nèi)外氣體發(fā)生熱交換，因熱膨脹冷縮，肥皂泡體積減小，浮力變小而重力不變，重力大于浮力，肥皂泡就會下降。
2.浮力產(chǎn)生的原因
[師]通過同學們的努力我們知道了什么是浮力，了解了浮力的應用，但是浮力是怎么產(chǎn)生的呢？
[生]我認為是物體放進液體中時，物體對液體有壓力，力的作用是相互的，液體對物體也會產(chǎn)生壓力，這就是浮力。
[生]我認為是液體有壓強，液體壓強作用在浸入液體中的物體的表面就有壓力，這就是液體對物體的作用力即浮力。
[演示]
將正方體木塊浸沒在水中，放手后木塊豎直上浮。
[師]木塊在水中時個個面各個方向都有水的壓強，受水的壓力，為什么木塊不向前后或左右運動而要向上運動呢？大家討論。
[生]液體壓強的特點是在液體中同一深度液體向各個方向壓強相等。因木塊左右、前后對應部位在同一深度，受到的壓力大小相等、方向相反、互相平衡，所以木塊不會向前后或左右運動。
[生]浸沒水中的木塊上下表面所在的深度不同，水對上下表面的壓強不同，液體的壓強隨著液體深度的增加而增大，因此木塊上下表面的壓力差就是水對木塊上下表面受到的水的向上的浮力。
[生]浮力是由周圍液體對物體向上和向下的壓力差產(chǎn)生的，浮力的方向總是豎直向上。
[投影]浮力消失了嗎？
1874年8月的一天，在大西洋亞速爾群島的西南方，有一艘深海考察潛艇，為研究海底礦產(chǎn)資的分布，正在向深處下潛，艙內(nèi)的考察人員被海底迷人的景色陶醉了，致使下潛速度過大，船體猛然撞到海底，陷入海底的沉積物中了。船員把潛艇水艙中的水全部排出，企圖上浮。奇怪的是，潛艇絲毫不動，像被海底“吸”住一樣。這是為什么？難道浮力真的消失了嗎？怎么辦？你能替他們想出擺脫困境的辦法嗎？
[師]為了回答這個問題，我們做下面的小實驗，你一定會從中受到啟發(fā)。
[演示]如圖所示，找一個底面很平的容器，讓一個蠟燭頭緊貼在容器底部，再往容器里倒水，蠟燭頭并不會浮起；輕輕地把蠟燭頭撥倒，它立刻就會浮起。
[師]這樣的現(xiàn)象該如何解釋呢？為什么將蠟燭緊貼在容器底部時，蠟燭不會上浮，這時它受浮力作用嗎？
[生]蠟燭緊貼容器底部時，蠟燭的下底面沒有誰，因此不會受水向上的作用力但上面受水向下的作用力，所以蠟燭和容器底部密合時只有水對它向下的壓力，沒有浮力，因此不會上浮。
可見，當物體與容器底部緊密接觸時，兩個接觸面間就沒有液體滲入，物體的下表面不再受液體對它向上的壓強，液體對它就失去了向上托的力，浮力當然隨之消失了。
現(xiàn)在，你能提出為潛艇擺脫困境的措施了嗎？
[投影]
練習1.如圖⑴，將完全相同的兩物體A、B浸沒在水中，情況如圖，則他們上下表面受到水的壓力差FA和FB相比，F(xiàn)A______FB。
練習2.如圖⑵，長為l的木條直立在水面上，地面積為S，木條密度為 ，則木條下表面受到的水的壓強是多少？
當學生充分討論后，教師引導學生分析：從圖⑴中可知A、B兩物同處于懸浮狀態(tài)，所以 ，因兩物體完全相同，GA=GB，因此FA=FB。練習2中因上表面在水面上，因此上表面不受水的壓力，水對木條下表面的壓力即水對木條的浮力。又因為木條漂浮， 所以，木條下表面受到的水的壓強是 。
九、小結
本節(jié)主要學習的內(nèi)容：
1.物體的沉浮條。
2.浮力的應用。
十、板書設計
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chusan/36458.html
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