物体的浮与沉
成都七中嘉祥外国语学校 宋玲琳
教学目标
1、知识与技能
①、知道物体的浮沉条件；
②、知道浮力的应用
2、过程与方法
通过观察、分析、了解轮船是怎样浮在水面的；了解潜水艇是如何实现上浮的；了解气球和飞艇能升空的道理。
3、情感态度与价值观
初步认识科学技术对社会的影响。
初步建立应用科学知识的意识。
学情分析
1、班级情况
我执教的七中嘉祥外国语学校初2009级5班属重点中学中居于年级中等的班，多数学生上进心强，学习态度端正，有良好的学习习惯，课堂气氛活跃，学生层次分布完整，也有一定的探索研究问题的能力，对教师的综合协调能力要求较高。
2、认知水平
浮力现象是学生在生活中比较熟悉的，也是他们容易发生兴趣的现象。教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥演示实验与学生实验的作用，迎合他们好奇、好动、好强的心理特点，调动他们学习的积极性和主动性。
初中生的思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中应注意积极引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识，发展抽象思维能力。当然在此过程仍需以一些感性认识作为依托，可以借助实验或多媒体电教手段，加强直观性和形象性，以便学生理解和掌握。
教材分析及教学思路设想
《物体的浮与沉》是初中物理教学的难点，也是中考中重要的考点，在教材中占有重要的地位。本节主要讲两个问题:第一,如何调节重力、浮力的关系来得到或增大可利用的浮力；第二，浮力利用的重要实例：轮船、潜水艇、密度计、气球、飞艇的原理。《浮力》部分知识的总体特点是：以阿基米德原理为中心，涉及物体的运动、质量和密度、力和二力平衡、压力和压强，以及简单机械等多种知识，因此，它是初中物理中力学知识的结合点。与浮力有关的问题综合性强，能力要求较高。学生要学好浮力知识，除应具备较扎实的质量和密度、力和力的平衡、压力和压强等的知识基础外，还应具备较清晰的学习解题方法和较高的学习解题技巧。对浮力这一节内容的研究是在前几节所学知识的基础上综合地应用液体的压强、压力、二力平衡和二力合成等知识来展开的。这一节是本章的重点和关键，对浮力的研究为学习阿基米德原理、浮力的利用奠定了基础。浮力知识对人们的日常生活，生产技术和科学研究有着广泛的现实意义。
物体的浮沉条件的应用是历届中考重要的知识点，它经常和阿基米德原理结合在一起出现在各类题型中。所以进行浮力知识的教学除应遵循循序渐进地原则外，还必须抓住一条主线，即以阿基米德原理为中心，紧扣受力分析和密度比较，充分利用二力平衡的条件和物体的沉浮情况来分析解决问题。进而理解浮力的应用。
现行教材对浮力知识的教学要求有所调整，主要表现在三个方面；①、对浮力大小的定量计算有所降低，对浮力问题的定性理解要求有所提高。②、取消了通过建模对浮力产生原因分析，而要求通过观察、体验来认知浮力存在的真实性。③、加强了浮力应用于现实生产和生活实际，进而认识浮力应用的社会价值方面的理解和领会，较好地体现了新课程改革的基本理念。
科学探究的能力形成依赖于学生的学习和探究活动，必须紧密结合学科知识的学习，通过动手动脑，亲自实践，在感知、体验的基础上内化形成而不是简单通过讲授交给学生的，要由学生自己形成概念，不能由老师一手包办，强行灌输。在本次教学设计中，是按科学探究的提出问题、设计方案、动手实验、讨论思考、得出结论这几个环节来进行的，让学生经历体验、探索的学习过程，同时培养了学生的创新能力和实践能力。下课并不意味着结束，而是生活中运用物理知识去探究的开始。
基于以上对教材的分析和理解,笔者认为这节课可综合应用分组实验、直观演示、讲授和讨论并辅以电教多媒体等多种形式的教学方法，提高课堂效率，培养学生对物理的兴趣，激发学生的求知欲望，充分体现以教师为主导，以学生为主体的原则。
教学互动流程
导入
演示实验
（1）出示铁块、蜡块和气球扎成的小水球，在量筒中当场测得体积相等。
（2）将体积相同的三个物体同时浸没在水中后松手。
[现象]：铁块沉入杯底，水球悬浮在水中，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？
学生回答：（浮力、重力）
2．它们受到的浮力相等吗？
学生回答（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？
环节设计意图
通过三组对比实验，设置悬念，调动学生积极性，促使学生搜索脑中的现有知识，初步引出物体的浮沉条件，温故而知新，为新课展开作好铺垫。
二、新课教学
（一）第一环节
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。
分析水球：松手后，浸没在水中的水球所受到的F浮=G球，所以水球因为受力平衡而静止，这种“随遇而安”的状态叫悬浮。
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。
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。
进一步分析,根据浮力和重力的计算公式，结合三种不同状态下V排和V物的关系，可以进一步引导学生得出在漂浮、悬浮、上浮和下沉时的物体密度和液体密度之间的关系。
（二）第二环节
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，古代的独木舟就是利用这种古老的“空心”办法，可以增大漂浮物体可利用的浮力。
[提问]：现代的远洋轮船都是由密度大于水的钢铁制造，那么我们是怎样让它上浮或漂浮呢？
2．演示实验：
两个完全相同的金属制造的牙膏皮，一个空心，一个揉成一团；同时按入水中，松手后揉成一团的下沉，空心的上浮最终漂浮。
[提问]：（1）金属的密度大于水的密度，空心的牙膏皮为什么能漂浮呢？可能是因为什么呢？
学生回答：（因为它是空心的，平均密度小于水，所以能上浮，最终能漂浮。）
（2）要想让实心的的金属也漂浮，可以怎么办呢？
学生回答（把它尽量挖空，变成空心的，减小平均密度。）
（3）大家的想法是如何调节的实心的密度大于水的物体的浮沉的呢？
（F浮不变，挖空使G物变小，当F浮＞G物，实心的金属物体自然就浮起来了。）
[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、 学生分组实验：
让学生分组实验,橡皮泥一块，装有水的烧杯一个，想办法运用手边的器材使同一块橡皮泥在水中下沉，漂浮和悬浮。
组织讨论：
①、橡皮泥的重力是否改变？
②、橡皮泥下沉时其所受浮力与重力的大小关系怎样？
③、橡皮泥做成空心后其排开水的多少怎么变化？所受浮力怎么变化？它漂浮时所受浮力与重力的大小关系又怎样？
环节设计意图
通过上一环节的学习，学生对于物体的浮沉条件已经有了一个较为完善的理论认识，但还没有用来解决实际问题，本环节从生活中船的发展和应用开始入手，先由教师演示实验，引导学生用平均密度解释漂浮现象，并由学生分组实验，自己动手体会在重力不变的情况下如何增大浮力，加深对“空心法”的理解。
环节实施预设
同学们在用橡皮泥模拟物体的漂浮时，大多数将可能采取空心的方法做成船的形状，模拟下沉时可将橡皮泥捏成实心球，这两个操作比较简单，大多数同学都可以想到，但做成悬浮的难度有点大，因为学生可以从理论上知道悬浮要使像皮泥的平均密度和水一样，但操作上困难较大，可提示学生用一个空心的饮料瓶盖作橡皮泥的内核，通过控制空心的多少来时物体悬浮。
（三）第三环节
1、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
[提问]：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？
学生回答：（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？
学生回答：（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。
2、潜水艇
[学生实验]：
潜水艇能潜入水下航行，是一种很重要的军事舰艇。它是怎么工作的呢？。下面我们一起来看看潜水艇的模型。
现象：针筒抽气时，水逐渐进入小球中，小球下沉；针筒推出气体时，小球中的水被排出，小球上浮；
[提问]：（1）小球浸没在水中所受F浮是否变化？
学生回答：（小球形变很小，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？
学生回答：（推出气体时，水从小球中排出，重力变小，F浮＞G物，所以上浮；抽气时，水进入小球，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。
3、 密度计
（1）、展示密度计实物，并用多媒体展示各种各样的密度计。
（2）、用一瓶盐水、水和硫酸演示并讲解密度计的用法，强调密度计只有漂浮时才可以使用。
（3）、原理：密度计在不同液体中漂浮时所受的合力为零。
思考：密度计的刻度有什么特点，为什么？
4、气球和飞艇
[演示]：“孔明灯”的实验。
[提问]：酒精燃烧后袋内空气密度怎样变化？
原理：ρ气＜ρ空气，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）
5、课件演示其他应用：如盐水选种等，学生阅读资料《古今中外浮力的应用》
环节设计意图
通过丰富多彩的演示实验和学生小组实验，了解了浮力在生活中的许多应用，增加了学习的实用性和趣味性，符合新课标中减弱机械的运算，提高物理学习中的解决实际问题的能力的要求。
（四）第四环节
小结本节所学的内容，回顾知识要点。
环节设计意图
完成新课，承上启下，激发学生继续探究的热情
附：课堂练习及作业
1、一艘轮船从海里航行到河里，其重力和浮力会怎么变化？
2、一艘潜艇从河里潜行到海里，其重力和浮力将会怎么变化？
3、鱼儿为什么会在水中自由地上浮、下沉、悬浮？
4、完成教材134页的课后作业，查阅资料，准备小组交流。
板书设计
物体的浮与沉
一、物体的浮沉条件
1、漂浮：F浮=G物 ρ物<ρ液
2、悬浮：F浮=G物 ρ物=ρ液
3、上浮：F浮>G物 ρ物<ρ液
4、下沉：F浮<G物 ρ物>ρ液
二、浮力的应用
1、轮船：
原理：空心法减小平均密度
最大排水量：满载时排开水的质量
2、潜水艇：
原理：改变自身重力
鱼：改变自身体积
3、密度计
原理：漂浮于被测液面，F浮=G物
刻度特点：上小下大且不均匀
4、气球和飞艇
原理： ρ内<ρ外
专家点评
本课重点解决两个问题:1、如何调节重力、浮力的关系来得到或增大可利用的浮力；2、浮力利用的重要实例——轮船、潜水艇、气球、飞艇的原理。教师以此为主线进行教学设计，创造性使用教材，达到学生主动学习的目的。如教师在引入环节设计的演示实验，通过三组对比实验，设置悬念，调动学生积极性，促使学生搜索脑中的现有知识，初步引出物体的浮沉条件，温故而知新，为新课展开作好铺垫。教学设计充分体现了现代教学理念，符合新课标的教学要求。
本节课教师采用了多样性教学方法，教学手段灵活：如让学生用橡皮泥模拟物体的漂浮分组实验；教师出示铁块、蜡块和气球扎成的小水球，在量筒中当场测得体积相等的演示实验等。让学生在各种老师设计的活动中获取知识，逐步培养学生的观察、分析、解决问题的能力。
教师在每个板块力的设计时，应尽量设计好师生双边活动，预留学生的活动空间，如师生之间的交流、学生之间的交流等，在交流中发现问题，解决学生还存在的疑难。本节课在引入环节时间过长，导致正课时间紧，学生活动时间不够，缺少足够的讨论时间。