物体的浮沉条件及应用重难点突破 一、教学内容分析本节内容包括两个重要的知识点：一是物体的浮沉条件；二是运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。本节课是在前面学习了浮力概念及阿基米德原理的基础上展开的，并与前面的内容构成了完整的浮力知识体系，本节知识将浮力、重力、二力平衡、密度等知识紧密联系起来，是力学知识的综合运用。另外，物体的浮沉条件在实际中有广泛的应用，通过本节课的学习，可以使学生深刻地认识到物理学的重要性，激发对科学的兴趣。物体的浮沉条件是分析各种浮沉现象的基础，所以通过实验观察，认识物体的浮沉现象及探究物体的浮沉条件是本节课教学的重点。要弄清浮沉条件，关键是对浸没在液体中的物体进行受力分析。本节教材要运用阿基米德原理分析物体在液体中受到的浮力的变化，并比较浮力和重力的大小，需要较强的思维能力，因此是本节教学的难点。二、重难点突破1物体的浮沉条件突破建议：可以开门见山，直接引入课题，教师设疑：“浸入液体中物体都会受到浮力，为什么乒乓球会浮在水面，而小石块却沉入水底，物体的浮沉由什么决定？”也可以设置一些情境，引起学生的兴趣，并提出要探究的问题。例如：让学生将石块木块曲别针乒乓球等放入盛水的烧杯中，通过观察，学生会发现木块乒乓球漂浮，而石块曲别针却沉入杯底，自然就想知道：浸在水中的物体，都受到水对它的浮力，为什么有的上浮、有的下沉呢？在探究物体的浮沉条件之前，首先要使学生明确四种浮沉状态。教科书中“想想做做”采用改变盐水浓度的方法，让学生观察鸡蛋在液体中浮沉的几种情况。活动前教师要事先调配好大量浓盐水，提供给学生使用。除了教材提供的方法外，还可以用下面的方法，边演示边讲解四种状态：（1）在黄色乒乓球内注入适量的水，用蜡封住口，将乒乓球放入装有适量水的大量筒中，把乒乓压入水底，撤去压力后，乒乓球会缓慢向上运动，这种状态称为“上浮”。（2）乒乓球上浮到一定的位置后，最后会静止，一部分体积浸没在水中，另一部分体积露出水面，这种状态称为“漂浮”。（3）若将铁块放入水中，铁块将会向下运动，这种状态称为“下沉”，铁块最后会下沉到容器底部。（4）将灌满水的小气球（小气球内要尽可能灌满水，不留空气，必要时还要在口处绑一些细铁丝，否则不易浸没在水中）扎紧口，轻轻放入水中，小气球会停留在水中任何深度处，这种状态称为“悬浮”。做完鸡蛋浮沉的实验后，重点引导学生对鸡蛋进行受力分析，并运用阿基米德原理分析鸡蛋受到浮力的变化，再从运动状态出发，分析、比较重力和浮力的大小关系，得出物体的浮沉条件。此时教师要强调物体上浮、下沉是运动过程，物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。可再演示一下浸没在水中的木头的上浮过程，以加深对上浮和漂浮的印象。最后由师生共同归纳物体的浮沉条件：（1）当物体受到的浮力 F 浮 大于物重 G 时，浸在液体中的物体会上浮。（2）当物体受到的浮力 F 浮 小于物重 G 时，浸在液体中的物体会下沉。（3）浸在液体中的物体 F 浮 等于物重 G 时，物体悬浮在液体中或漂浮在液面。对于学生产生的“鸡蛋为什么既可在盐水中漂浮，又可悬浮”这类疑问，可引导学生讨论以下几个由浅入深的问题：鸡蛋从悬浮变为漂浮的过程中，鸡蛋浸入液体的体积是否变化？盐水的密度是否变化？鸡蛋受到的浮力是否变化？（浮力都等于重力，而它受到的重力没有改变，所以浮力的大小也没有改变。）然后再根据阿基米德原理的表达式 F 浮 =G排 = 液 gV 排 分析，若 液 变小，但 V 排 变大，可以使物体受到的浮力不变。这样，不需强调，学生自然能够明白，同一个物体在同一密度的液体中既漂浮又悬浮是不可能的；对于像“满载的轮船由内河驶入大海，受到的浮力大小是否改变？（不变）船应稍稍上浮一些还是下沉一些？（上浮一些）”这类问题也很容易理解了。通过以上的分析，学生就会知道：通过改变液体的密度可以改变物体的浮沉状态。还可引导他们根据物体的浮沉条件和阿基米德原理表达式进一步进行理论推导，得出如下结论：当 物 液 时，物体下沉；当 物 液 时，物体上浮直至漂浮在液面上；当 物 = 液 时，物体悬浮在液体中的任何深度里。2浮力的应用突破建议：关于轮船，可以组织学生利用橡皮泥开展“造船比赛”，无疑可以极大地激发学生的兴趣。在此基础上，可以进一步引导学生根据物体的浮沉条件，分析轮船漂浮的原因。要使学生认识到，对于钢铁制造的轮船，由于船体做出空心的，它排开水的体积增大，受到的浮力增大，所以能漂浮在水面上。关于潜水艇的浮沉原理，可以通过展示挂图，利用多媒体展示，让学生直观了解潜水艇是如何实现上浮与下潜的。此处要注意突出讲原理，不要纠缠技术问题，对潜水艇不必讲水箱的构造及怎样利用压缩空气把水箱中的海水排出等。为激发学生的学习兴趣，也可以让学生通过自制潜水艇模型来感受潜水艇的浮沉原理：器材：空塑料眼药水瓶一只，大铁钉一只，自行车气门芯皮一根，还有胶带、锥子、小刀等。制作：如图 1，用胶带将眼药水瓶和大铁钉缠在一起，在塑料瓶紧靠铁钉的侧壁上用锥子戳几个小孔，再用小刀将瓶口削尖，在瓶口处接上自行车气门芯皮，这就做成了潜水艇模型。思考：把模型进入水中，从管内吸气，模型将怎样？为什么？向管内吹气，模型又将怎样？为什么？学生通过实验就会发现：把潜水艇模型放入水中，向外吸气时，由于内部的压强减小，在外界大气压的作用下，水就会从侧壁上的小孔进入塑料瓶，使模型的重力增加，大于它受到的浮力，于是模型下潜；反之，向管内吹气，会把部分水排出模型，使模型的重力减少，小于它受到的浮力，于是模型上浮。由此总结出潜水艇的浮沉原理是：通过改变自重实现上浮和下沉。关于气球的浮沉原理，可以先演示以下实验引起学生的兴趣：找一个非常薄的塑料袋，口向下放置，并将袋口用透明胶带适当粘合变小（不要封死），使它变为上大下小的气球形状，用酒精灯在袋口处对空气加热，几分钟后，气球即可升空。在观察之后，请学生思考：（1）热气球为什么会升起来？（热空气的密度较小，使得热气球的重力小于它受到的浮力，所以上浮）（2）假如由你来设计一个吊篮的热气球，为了使它能降回地面，你打算采用什么办法？为什么？（停止加热，气球就会缩小体积，减小浮力，降回地面）并指出：热气球、氢气球、飞艇都是通过改变自身重力来实现上浮的。在学习浮沉条件的应用时，除了课堂内、外安排一些小制作、小实验外，还可以安排学生查阅有关浮力应用的资料（如盐水选种、深水打捞等），学生通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值，使学生开阔视野，培养发展学生获取信息的能力，并体会物理在科学、技术、社会中的作用。