人教版九年级物理第十四章第六节“浮力的应用”教学设计及评析

人教版九年级物理第十四章第六节“浮力的应用”教学设计及评析

艾　军　蔡传平

一、教材分析

“浮力的应用”是在学习了浮力的产生及其大小的基础上，进一步研究物体在液体中浮沉的条件，从而研究物体浮沉条件的实际应用。教材的这一安排，充分体现了从生活走向物理、从物理走向社会的课程理念。本节的学习要努力培养学生的实验探究能力和用所学知识解决实际问题的能力。

二、教学目标

（一）知识与技能

（1）知道物体的浮沉条件。

（2）知道浮力的应用。

（二）过程与方法

（1）通过实验，探究改变物体浮沉状态的方法。

（2）根据浮沉条件，分析研究轮船、潜水艇等的浮沉原理。

（三）情感态度与价值观

培养学生爱科学、用科学的热情。初步培养学生应用科学技术的意识。

三、教学重点与难点

（1）重点：物体的浮沉条件及其应用。

（2）难点：通过改变物体浮力和重力的大小关系，改变物体的浮沉状态。

四、教学准备

鸡蛋、塑料球、塑料袋、潜水艇模型、气球、多媒体课件等。

五、教学过程

（一）演示实验引入物体的浮沉状态

老师：同学们，今天，我和大家一起来学习《浮力的应用》。（板书课题）。

老师：老师带来了一个鸡蛋，现在我把它浸没到水中，如果我松开手，鸡蛋会怎么样呢？请同学们猜一猜。

学生：（略）

老师：（演示实验一。）鸡蛋既不上升，也不下沉，我们把鸡蛋的这种状态叫悬浮。（板书：悬浮。）

老师：现在我把鸡蛋再放入水中，松开手，鸡蛋又会怎样呢？

学生：（略）。

老师：（演示实验二。）鸡蛋上浮，最后漂浮在水面。（板书：上浮，漂浮。）

老师：现在，我把鸡蛋第三次放入水中，松开手，鸡蛋又会怎么样呢？

学生：（略）。

老师：（演示实验三。）鸡蛋下沉。（板书：下沉。）

老师：同学们也许会感到奇怪，鸡蛋3次浸没在水中，为什么会出现不同的状态呢？原来，我今天带来的是3个鸡蛋，其中，有两个被我挖了孔，抽出了部分蛋清，也就是说3个鸡蛋的重力不同，所以它们在水中的状态也就不同。

［评析：把鸡蛋先后3次放入水中，呈现出3种不同的运动状态，学生倍感惊奇。最后，教师揭底：原来放入水中的是3个轻重不同的鸡蛋。设悬，释疑，激趣。设计新奇精妙，引入新颖独特。］

（二）根据力和运动的关系分析物体的浮沉条件

老师：现在，我们根据力和运动的关系来分析鸡蛋在上述各种运动状态下的受力情况。

老师：把鸡蛋放在水中，松手后，鸡蛋受哪几个力的作用？

学生：重力、浮力。

老师：这两个力关系如何？

学生：上浮时，浮力大于重力；下沉时，浮力小于重力；悬浮、漂浮时，浮力等于重力。

老师：可见，物体的上浮、下沉、悬浮、漂浮由什么决定？

学生：由浮力和重力的大小关系决定。

老师：物体的上浮、下沉、悬浮、漂浮，由物体所受的浮力和重力两者的大小关系来决定。物体的沉浮条件是：F_浮＞G_物时，物体上浮；F_浮＜G_物时，物体下沉；F_浮＝G_物时，物体悬浮或漂浮。

［评析：分析物体的受力情况，根据力和运动的关系揭示物体处于上浮、下沉、悬浮、漂浮等运动状态的本质，严谨，深刻。］

（三）怎样控制物体的浮沉

老师：既然物体的浮沉由物体所受浮力和重力大小的关系来决定，那么，我们可以采取什么办法来控制物体的浮沉呢？

学生：可以通过改变物体所受浮力或重力的大小来控制物体的浮沉。

实验探究（一）

老师：现有密度略大于水的塑料小球、一端开口的塑料袋、盐、水、细线、小刀等。请大家设计实验进行探究，让沉入水底的塑料球浮起来，并总结出使它浮起来的方法。

（学生分组设计实验，并通过实验进行探究。）

老师：各组报告实验方法、过程和结论。

学生甲：我们小组的方法是向水中加盐，通过增大ρ液来增大浮力，当F_浮＝G_物时，球可悬浮于水中任意位置；当F_浮＞G_物时，物体上浮。

结论：改变液体的密度ρ_液，可改变浮力，从而控制物体的浮沉。

学生乙：我们小组的办法是把塑料球装入塑料袋中，用线扎紧袋口，通过增大V_排来增大浮力，当F_浮＞G_物时，塑料球上浮。

结论：改变物体浸入水中的体积V排，可以改变物体所受的浮力，从而控制物体的浮沉。

学生丙：我们小组的办法是用小刀把塑料球削去一些，减少球的重量，再把球放在塑料袋中，扎紧袋口，由于G_物＜F_浮，所以球上浮。

结论：改变物体的重力的大小，可以控制物体的浮沉。

老师：可见，改变物体浸在液体中的体积V_排，改变液体的密度ρ_液，改变物体的重力G，或者同时改变上述各量，都可以控制物体的浮沉。

［评析：围绕怎样控制物体浮沉的问题，学生通过让沉入水底的塑料小球浮起来的实验，探究总结出了改变浸没在液体中的物体的体积V_排、改变液体的密度ρ_液、改变物体的重力G等因素控制物体浮沉的诸多具体办法，有效地培养了学生的创新思维能力和实验探究能力，也为后续学习物体浮沉条件的应用奠定了基础。］

（四）浮沉条件的应用

老师：通过刚才的实验探究，我们已经知道，控制物体浮沉的方法很多。下面我们来具体研究、分析几个实际问题。

问题1：轮船为什么能承受巨大的载重量？

学生讨论：轮船是空心的，V_排很大，因而F_浮也很大，轮船漂浮时，F_浮＝G_船＋G_货，G_船是一定的，F_浮大，G_货也就很大。

问题2：潜水艇是怎样实现上浮和下沉的？

实验探究（二）

老师：现有器材：塑料注射器（潜水艇）、软管、打气筒。各组设计实验，探究使潜水艇上浮和下沉的方法。

（学生分组进行实验探究。）

老师：各组汇报展示本组实验的方法、过程和结论。

学生甲：我们先让潜水艇装满水沉入水底，再用打气筒打气排出潜水艇中的部分水后，G_物减少，F_浮＞G_物时，潜水艇上浮。

学生乙：我们的方法同上，潜水艇浮起来后，我们抽出潜水艇中的部分空气，使水进入潜水艇，G_物增大，F_浮＜G_物时，潜水艇下沉。

老师：潜水艇是通过排水或进水时改变自身重量来实现上浮和下沉的。

问题3：怎样打捞沉船？

实验探究（三）

老师：现有实验器材：沉船（长方体木块）、小气球、打气筒、细绳。设计实验，探究让沉船浮起来的办法。

（学生分组进行实验探究。）

老师：各组汇报实验过程和结论。

学生：我们将小气球绑在沉船上，然后给小气球充气，增大了沉船和气球的V_排，从而增大了F_浮，当F_浮＞G_船时，沉船便浮起来了。

问题4：氢气球为何能飞上天？

师生：（讨论。）气球在空气中受到空气的浮力作用，浮力大小为F_浮＝ρ_空气gV_排，气球重力G＝ρ_氢gV_排＋G_球，ρ_氢＜ρ_空气，当F_浮＞G时，气球可飞上天空。

问题5：了解水上汽车、海上房屋。

（视屏展示。）

［评析：浮沉条件的应用，举例典型，分析透彻，探究充分，归纳精炼，教学扎实、高效。］

（五）课堂小结（略）

［总体评析：引入新颖、生动，探究充分、透彻，流程顺畅、缜密，教学扎实、高效。］