八年级物理大单元设计第 十 单 元 浮力单元概述【单元内容】本章是前三章“力”“运动和力”“压强”内容的延伸。通过学习第七章，学生知道了力有大小、方向和作用点，知道怎样用力的示意图描述力，这些都为学生正确认识浮力和描述浮力奠定了基础。第八章，学生学习了二力平衡的状态和条件，本章中物体的浮沉条件就是二力平衡条件的具体应用之一。第九章，由固体的压强逐步过渡到液体的压强，最后延伸到流体的压强，这些内容为学生认识浮力，领悟物体在液体和气体中都将受到浮力的作用等奠定了基础。本章设有两个重要实验，一是探究浮力的大小跟哪些困素有关，二是探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。这两个实验侧重猜想和设计实验。通过一系列实验和推理，提出浮力的大小可能跟排开液体的重力有关的猜想、进而用实验检验这个猜想，得到阿基米德原理的结论。教科书的这种设计，一方面符合学生思维的逻辑，另一方面，跟前三章实验探究所侧重的能力形成互补，促进学生科学探究能力的全面发展。【课标要求】本章内容属于课程标准中科学内容的第二个主题“运动和相互作用”，是该主题下的二级主题”机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下：2.2.9通过实验，认识浮力。探究浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理，运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。【单元学习目标】1、通过实验，认识浮力，会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小；能利用压强等相关知识解释浮力产生的原因。2、经历浮力大小跟哪些因素有关的实验探究过程，认识物体所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。3、经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。做到会操作、会记录、会分析、会论证；4、能复述阿基米德原理并书写其数学表达式；能应用公式产浮=G排和尸浮可滤且丫钟计算简单的浮力问题。5、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，运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。【单元情境】辽宁舰行驶在海面上，巨大、漂亮的航空母舰会对学生有很强的吸引力。这既大又重的船只为什么能漂浮在海面上、舰的自重和载重与舰的形状间有何关系等一系列问题是学生们非常感兴趣的，也是学习这一章内容后能解决的问题。辽宁舰除与这一章所要学习的浮力内容有关外，还可激发学生的爱国主义热情、培养学生理论联系实际和关注科技发展的意识。【学习导航】单元名称学习内容学习任务学时_ _ _ _功能1.整体感知认识浮力0.5【学法指导】关系2.探究建构探究浮力的大小与那些因素有关、阿基米德原理_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1.53.应用迁移物体的浮沉条件14.重构拓展单元重构，拓展，过关11、“浮力”和“决定浮力大小的因素”这两部分内容，教师要引导学生开展好探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验。这样一方面有助于学生进一步认识浮力的概念；另一方面，为学习阿基米德原理作好准备。2、阿基米德原理是初中物理的一个重要规律，要让学生经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，概括、归纳出阿基米德原理。教学中，应该采采用实验探究的方式、强化学生建立阿基米德原理的认识过程。3、”物体的浮沉条件”和“浮力的应用”这两部分内容，以轮船、潜水艇、气球和飞艇为实例，让学生说出它们如何通过改变浮力或重力的大小实现浮沉。教学中，应注意引导学生运用浮力的知识解释生产、生活中常见的现象。【分节或者知识点】浮力【学习目标】1.认识一切浸在液体中的物体都要受到浮力的作用，浮力的方向是竖直向上的，能通过实验证明上述结论的正确性；2.能认识浮力产生的原因。会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小；3.经历浮力大小跟哪些因素有关的实验探究过程，认识物体所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。设置情景，引入新课图片展示日常生活中常见到的现象：鸭子、轮船漂在水面上：潜水艇在水中自由地上升和下潜；热气球载着重物飞上高空等。同学们猜想这里面可能蕴含着什么知识呢？学生活动：猜想包含的知识（液体或气体对物体有一个向上的力或提到“浮力”）。大家提到了一个新词“浮力”。“浮力”怎么有这么大的魔力，这一节课就让我们共同来研究。【使用说明】1、巩固前面所学受力分析和力的平衡知识，认识到浮力的存在。2、通过图片、录像展示生活中的浮力、教师设问的方式引入浮力，能够贴近学生的思维实际，使学生从生活中的浮力现象走向物理。活动一、认识浮力浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。思考：漂浮在液面的物体，我们结合这个物体的运动状态进行受力分析，即可判断出这个物体受不受浮力。但是，对于沉入在水中的物体，如沉入水底石块，沉入水底的铁块受不受浮力的作用呢？1、演示测量铝块浸没在水中所受的浮力的实验。（1）用弹簧测力计测量铝块在空气中所受的重力G（2）把铝块浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F拉分析论证对浸没在水中的铝块进行受力分析。弹簧测力计的示数变小了，表明铝块受到向上的浮力作用。浮力与弹簧拉力的合力与重力平衡，即F 部=G-F 归纳总结：（1）沉入到液体的物体也会受到液体对它的浮力。（2）这个实验也展示了测量物体所受浮力的一种方法，即称重法测量浮力。2、浮力的方向演示实验：找一段较细的红线，将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部。首先、将水缓慢注入大烧杯，直到水将乒乓球浸没，观察红线，发现红线在竖直方向被拉直。然后，将大烧杯底面的一端垫高，使大烧杯倾斜，观察红线，红线仍旧在竖直方向上被拉直。被拉直的毛线与重垂线的方向都是平行的，最后，分析两种情况下乒乓球的受力情况，应用二力平衡的知识得出浮力的方向总是竖直向上的。【使用说明】1、学生通过动手实验，认真观察实验现象，通过受力分析认识到浸没在液体中的物体受到浮力的作用，并理解称重法测浮力。2、提升学生的设计实验能力，形成严谨的实验思想。3、通过实验加深学生对浮力方向的掌握。【练习】1 .用弹簧秤在空气中称一物块,测得重为2 0 N,当将物体浸在水中时称弹簧秤示数为1 1.2 N,则物体受到浮力大小是 N,方向是 施力物是。2 .空气中用弹簧秤称质量为2 k g 的物体时示数为 N,当把这个物块的一部分浸在水中时,弹簧秤的示数为1 6 N,这时物块受到的浮力是 N。若将物块全部浸没在水中，物块所受浮力为1 5 N,这时弹簧秤的示数将变为 N【答案】：1、8.8 N 竖 直 向 上 水 2、2 0 N 5 N活动二、浮力产生的原因浸在液体中的物体为什么会受到向上的浮力？以浸没在液体中的长方体为研究对象。如右图所示，长方体左、右两个侧面的对应部分在液体中的深度相等，受到液体的压强也相等。由此可知，长方体左右两侧面受到的压力大小相等，方向相反。同理，长方体前后两个面受到的压力大小相等、方向相反。故而长方体在水平方向上所受液体压力相互平衡。将长方体上、下表面所处深度分别记为瓜、hz,hl”“V”或“=”)。（4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力尸浮与排出水的重力G排之间的关系：。（要求写出推导过程）【答案】：（1）=（3）=（4）7=G,T2=G+Gn-Ff,且 Tl=7,所以/泽=G技例5.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是2.7 N,当把零件浸没在水中时，弹簧测力计的示数是1.7N.求：（1）该零件浸没在水中时受到的浮力；（2）该金属零件的密度【答案】：1N；2.7 103kgm3【使用说明】通过例题练习及时巩固所学知识，加深学生对阿基米德原理的理解知识拓展（阿基米德的介绍）阿基米德是古希腊杰出的数学家和物理学家。他青年时代曾在古希腊世界文化中心亚历山大里亚学习，在那里研究天文学、数学和力学。他发明了阿基米德螺旋提水器和靠水力发动的天象仪;系统总结并严格证明了杠杆定律,为静力学奠定了基础;发现了阿基米德原理，奠定了流体静力学的基础。公元前212年，阿基米德所在的叙拉古城被罗马军队占领，正在沙地上画着几何图形聚精会神地思考问题的阿基米德，被闯进来的罗马士兵杀死。【使用说明】了解阿基米德一生伟大的成就物体的浮沉条件及应用【学习目标】1.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，并能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；2.运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。引入新课展示几幅图片，提问：浸没在水中的物体都受到浮力的作用，为什么有的物体要上浮,有的却要下沉呢？【使用说明】联系生活事例，激发学生的学习兴趣，引导学生去思考。活动一：物体的浮沉条件1、引导学生根据力与运动的关系分析浸没在液体中的物体不同状况下的受力情况。创设将一个物体浸没在中的情境。（1）设想将一个物体浸没在液体中，此物体上浮；（2）设想将一个物体浸没在液体中，此物体悬浮；（3）设想将一个物体放到液体中，此物体下沉。上浮悬浮iQ学生之间讨论分析浸没在液体中的物体在上浮时、悬浮时、下沉时的重力与浮力的大小关系。归纳总结：物体上浮时、悬浮时、下沉时重力与浮力的关系。当重力大于浮力时，物体下沉。当重力等于浮力时，物体悬浮。当重力小于浮力时，物体上浮。【使用说明】巩固受力分析及力与运动相关知识，初步推出物体的浮沉条件。2、通过推理分别得到上浮、悬浮、下沉三种情况下物体密度与液体密度的大小关系设想浸没在液体中的物体的体积为匕密度为0液体的密度为海。这个物体所受的重力为G=。物 VZ mg此物体所排开的液体的体积也为V,其所受的浮力为F浮=0沌gV W因为物体上浮时，F Q G,于是有Q 流gVz夕 物 V g解得O波 。同理可得，物体悬浮时 ,&-p,物体下沉时p m p.【使用说明】学生自己进行推导，最终得到物体不同浮沉情况下物体密度与液体密度的关系。知识小结，总结物体的浮沉条件上浮悬浮下沉尸浮 GF浮二G尸浮 Gp L液【练习】1把一个质量为IOOg的小球浸入一个装满水银的烧杯中，待小球静止后，有8 0 g的水银溢出，则该小球（）A.一定漂浮在液面上B.一定沉到烧杯底部C.可能漂浮在液面上D.可能悬浮在水银中【答案】：B活动二：物体的浮沉条件的应用1、轮船钢铁的密度远大于水，怎样用沉重而坚硬的钢铁制成可以承载那么多货物的船呢？原理：船体做成空心的，排开水的体积增大，受到的浮力增大。排水量：轮船装满货物时排开水的质量。例如：某轮船的排水量是2.O X 1 0 t,此船满载时，货物质量和船身质量之和为2.O X l O12、潜水艇上浮时，打开进气阀门，使高压空气进入潜艇两侧的水舱，将水排出，艇重变小。当重力小于浮力时，潜艇上浮。漂浮时，水舱里没有水，潜艇浮在水面上，这时潜艇所受的重力等于浮力。下潜时，打开进水阀门，使水流进水舱，艇重变大。当重力大于浮力时，潜艇下沉。3、气球和飞艇学生活动：结合所学物体的浮沉条件，手机上网查找相关资料，思考下列问题。（1）热气球升空的原理；（2）热气球水平移动的动力。学生活动：学生之间交流自己的看法，并作相关讨论，然后举手回答上面的问题。加热器加热球囊内的空气，使其受热膨胀，密度减小。持续加热使得热气球本身及球囊内的空气的质量减小，而其总的排开空气的体积不变。当其所受的重力小于其所受的浮力时,热气球就可以升起来了。热气球唯一的动力就是风，由于不同高度的气流的方向和速度是不一样的，故人们可以通过对热气球高度的控制来实现对热气球飞行速度和方向的调节。学生活动：结合所学物体的浮沉条件，手机上网查找相关资料，思考下列问题。（1）飞艇升空的原理；（2）飞艇水平移动的动力。4、鸡蛋的浮与沉播放实验视频（或老师进行演示实验），通过改变盐水的密度而实现鸡蛋的浮与沉。介绍盐水选种的大致过程（不饱满的种子漂浮，饱满的种子沉底）介绍密度计的相关知识，包括密度计的用途、原理及使用方法。用途：测量液体密度的仪器。原理：漂 浮 F j?=G 同一密度计在使用中所受浮力大小不变（漂 浮 F;；