如何利用物体的沉浮条件
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发布时间：2022-04-29 19:17
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时间：2022-06-20 14:01
初中八年级科学学科
物体沉浮条件及应用
【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。
2、知道物体在液体里浮沉的种基本状态：上浮及下沉，是物体的一个运动过程；而漂浮及悬浮
是静止的一种状态。
3、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。
4、运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。
【先学任务】
任务一：石头投进湖里沉没了，而木头却能浮起来，小明说因为“石头重，木头轻”，你觉
得他的表述正确吗？如果是你，会如何解释呢？
意图：学生对日常生活中的有关物体沉浮条件的判别的标准是根据物体所受到的重力的，教
师在教学过程中不但要使学生学到科学的知识，更要将学生头脑中原有错误的观念与想法纠正过
来，故先学任务中利用学生原有的这种“生活经验”开头，是有一石二鸟之功效的。
任务二：将一个空矿泉水瓶浸没在水中后松手，瓶子会浮起来，试一试：
⑴如何使瓶子能在水中下沉？
⑵有没有可能瓶子静止在水中，既不上浮也不下沉？
⑶在这个过程中，你是通过改变什么从而改变物体的沉浮的？
意图：为了激发了学生的学习兴趣，在科学探究活动中，以实验活动为主，适合中学生好动、
好奇心重的心理特点，容易唤起学生学习的兴趣和动机。同学们早已把实验看作是“游戏”，这
个“游戏”的设计让学生在实践中构建重力导致沉浮改变这一知识结构。
任务三：讨论潜水艇的工作原理
阅读课文潜水艇部分完成下列问题：
⑴ 潜在水下的潜水艇受_____力和______力作用，画出潜水艇上浮、下沉、悬浮、漂浮的受力示
意图。
上浮 下沉 悬浮 漂浮
物体向下动停在水面下在水面上静
⑵ 潜在水面下的潜水艇在上浮和下沉的过程中受到的浮力是否变化？(写出判断依据)
⑶ 潜水艇原理：潜水艇是靠改变________________实现上浮和下沉的。
⑷ 总结物体的浮沉条件。(方法一、受力分析法)
浸没在液体里的物体
当F浮______G，物体上浮，
当F浮______G，物体下沉，
当F浮______G，物体悬浮，
上浮的最终结果是________，此时F浮______G
意图：从知识基础上看，学生已经学习了受力分析，二力平衡，阿基米德原理和浮力的相关
知识。他们对生活中物体的浮沉现象是比较熟悉的，但是对物体的浮沉条件并没有深刻的理解，
让学生对物体进行受力分析，培养学生的理论分析能力，通过受力分析解释物体的浮沉条件，将
抽象的物理情境清晰地展现出来，有利于让学生的把感性认识上升到理性认识。
【教学过程】
环节一：预习交流
【设计】
学生： 以四人小组为单位，站立形式进行交流，以落座表示该组交流完毕。在小组交流时，
要求小组内必须由小组长负责、快速有效的进入交流状态，可以一人讲解，也可以多人交流、讨
论。交流过程中，发言人不仅要说明答案，而且要说明解题思路、方法、应该注意的问题以及从
该题中得出的一些规律。其他人要学会聆听，注意做好笔记；学会质疑，能够大胆提出自己的见
解。同时提出本小组内交流也解决不了的问题和老师探讨。
教师：教师巡视学生的交流，把这个过程当作进一步了解学情的机会，当作“二次备课”过
程，当作诱导学生学习的过程，这样，教师就能及时掌握学生的学习动态，明白学生学习的难点
及易错点，收集整理学生学习中的疑难问题，从而触发自己教学灵感为精讲打下基础。
为了量化预习交流的成效，教师根据A为3分，B为2分，C为1分，把本组预学总得分记录在
黑板的预学成绩栏中。
【现场】
各小组开始激烈地讨论交流，以某一小组的讨论片段为例：
组长：先由生1发表一下自己的见解，其他同学做好笔记
生1：我们生活中一般是重的物体容易沉，轻的物体容易浮，但是还有一种情况是大的容易浮，
小的容易沉，小明没有考虑物体排开液体的体积。
生2：那即使是排开相同体积的水，还是石头沉下去，所以我觉得这和物体的密度有关，石头的
密度比木头的大所以沉下去了
生3：密度大的也不一定就是沉的，像轮船都是钢筋做的，它怎么就浮了呢？
生2补充：那就是说在都是实心的情况下可以比密度，不是实心那就比浮力和重力的大小好了。
生3总结：其实小明指的应该是密度，说明我们平常生活中的说法不够科学。
另一小组提问片段
生1：老师我们有疑问：漂浮与悬浮的物体都满足F浮=G的条件，为什么物体却一个漂浮于水面，
一个悬浮与水中？
教师：根据阿基米德原理进行分析，有的物体只有部分浸入水中，就能使得其受到的浮力等于重
力，这样的物体可以漂浮在水面；而有的物体要全部浸入水中，他要排开水的体积，才能使其受
到的浮力等于重力。所以虽然都是F浮=G，有的物体能漂浮，有些物体能悬浮。借此强调：漂浮
与悬浮是物体在液体中的两种状态，而下沉和上浮则是两个过程。
【反思】
根据学生已有的概念设计任务来纠正学生的认知错误，学生的发散性思维超出教师的想象，
认为影响沉浮的条件很多，思考问题就会因此而混乱，需要提醒学生抓住主干，受力分析才是最
科学的方法。在探讨物体的沉浮条件的过程中又通过控制变量的实例帮助学生建立正确的知识。
画受力分析时有些学生认为除了重力和浮力意外，还有来自两侧的压力，有这样的想法教师应该
肯定，从合力的角度去解释其实这些来自两侧的压力都可以相互抵消。
另外，学生探讨的氛围还是不够浓烈，成绩较差的同学不够自信，往往成了默默的听众；而
成绩较好的同学往往成了“一言堂”，所以今后在交流环节应鼓励成绩较差的同学先来，至少简
单的可以自己解决。
环节二：预习展示
【设计】
学生：分小组展示本组成果，每个小组的代表向全班展示并讲解本小组探讨的问题，本组或
其他组成员可以补充或纠正。可以是口头展示，也可以是板书展示。
教师：⑴组织各小组进行有效的全班展示。⑵及时板书各小组提炼的结论，并记录各小组的
展示和点评得分。
意图：此环节，先安排组间展示，目的是培养学生善于用科学语言表达对科学问题的理解，
增强学生学习的自信心。通过其他成员的补充和纠正，养成学生思辨的逻辑思维能力。
【现场】
在经历小组讨论后，每位学生预学稿中的问题已得到初步解决，但对于一些共性的问题、归
纳性的结论等问题需要进行全班的集体展示，便于学生开阔思维，增长知识。教师分配好小组展
示任务后分小组进行展示。
第一小组组员代表说：“我代表我们小组发言，在解决任务一时，我发现平常我们的确存在
着和小明一样的想法，但是举一个简单的例子，如果这块木头很大，而石头很小，从重力的角度
来讲应该是木头重，但它却是浮的。所以我们觉得应该是从密度的角度来解释，因为石头的密度
大所以它沉了。”其他小组的同学站起来补充“我觉得还可以从重力和浮力综合起来考虑，因为
重力大于浮力，所以石头沉了”
教师根据学生的回答及时板书，物体沉浮的原因
第二小组组员代表说：“我代表我们小组发言，在解决任务二时，我们通过矿泉水瓶内的水
量的改变，来实现物体的沉浮，但是不上浮也不下沉的状态我们很难做到，这个活动的原理应该
是通过改变重力来改变沉浮的。
教师根据他所提出的问题，询问了其他组的完成情况，有一半左右的小组经过多次摸索，试
验了不上浮也不下沉的状态，即悬浮状态。
第三小组组员代表把她的受力示意图投影给大家，并解释“一开始我们认为物体除了受重力
和浮力，还受到来自四面八方的水对它的压力，但经过老师的讲解我们知道其实这些里都可以相
互抵消。我们觉得潜水艇所受的浮力是不变的，因为根据阿基米德原理：F浮=G排=p液·g.v排
液，密度和排开液体的体积是不变的，所以浮力不变，变得是重力。”
为了使学生有更直观的印象，教师找学生来展示台用潜水艇模型演示潜水艇的沉浮，让学生
感受到潜水艇充水、排水的过程，加深对潜水艇改变自身重力来实现沉浮的理解。最后教师评分，
并征询同学们的意见。
【反思】
预习的交流，让学生从学习结果的展示为主变为以思考过程的呈现；让学习从训练为主变为
学法指导为主。学生在这过程中畅所欲言，自信心得到了提高，教学目标也得到了很好的达成。
环节三：学生演示实验：多变的铝箔纸
【设计】
1. 你能让铝箔纸沉下去吗？你还能让它浮在水面上吗？
2. 你是通过什么方法改变物体的沉浮的
3.“漂浮的铝箔纸”和“下沉的铝箔纸”那个受到的浮力大？为什么？
意图：通过潜水艇的例子，可能有些同学会觉得物体的沉浮与重力有关，越重的物体越容易
下沉。演示实验用积极的方式让他们 “纠正”自己的想法。所以，得出物体的沉浮条件取决于
物体所受的重力和浮力的大小这个结论就水到渠成了，学生错误的思维定式也得到了很好的解
决。
【现场】
学生用自己的生活经验完成这个任务。知道改变物体的浮力可以改变物体的沉浮，并得出物
体的沉浮条件取决于物体所受的重力和浮力的大小这个结论。
在问及“漂浮的铝箔纸”和“下沉的铝箔纸”那个受到的浮力大？大部分学生迟疑了，很多
甚至说出来“下沉的铝箔纸所受浮力更大，因为全部浸没排开水的体积更大”。对于“漂浮的铝
箔纸排开水的体积”的判断，指出学生忽略的空气的体积，其实这里从力的角度考虑问题会更简
单，教会学生思考问题的方法。
【反思】
科学很注重逻辑的严密性和语言的精准性，通过这个例子，反应出学生思考问题时的片面性，
认为“全部浸没的体积肯定比不完全浸没的体积要大”忽略了物体的特殊形状，忽略了空气排开
的体积。
环节四：探究活动
【设计】
如何让鸡蛋在液体中呈现三种不同的沉浮状态？(下沉、悬浮、上浮)，提供的仪器：烧杯、
浓食盐水、药匙、、水、鸡蛋。
这个活动分小组进行，为了让小组实验更加高效，教师事先配置好了浓盐酸。
意图：推导物体的浮沉和密度的关系这是一个难点环节，在此之前我们学的绝大多数物理公
式比如说密度、速度、重力、压强等等，都是通过实验得出的，而今天用密度判断物体沉浮却是
用理论来推导的。为了突破这个难点，让学生有更感性的认识，我用这个活动作为铺垫，让学生
认识到改变液体的密度可以改变物体的沉浮。
【现场】
上浮和下沉两种状态学生都轻而易举地完成了。而悬浮的呈现是具有一定难度的，要通过一
系列的尝试和改进才能成功，这个探究活动在不到五分钟的时间里，所有的小组都最终呈现鸡蛋
在水中的三种状态。
这时，教师让学生来分享成功的经验，因为有动手解决问题亲身体验，学生都表示只要将清
水和浓盐水以“合适”的比例混合，就能调出让鸡蛋悬浮在液体中的一个密度。这个密度其实就
等于鸡蛋的平均密度，并最终形成密度和沉浮之间的关系。有了这个基础后，公式的推导和结果
就可以理解了。
环节五：小组合作，推导公式
【设计】
在关系式推导的过程中为了降低难度，一方面教师做了必要的提示，即阿基米德原理和重力
的公式。另一方面以小组为单位进行合作。四人一小组，每个人负责一种状态的推导，最后讨论
修改小组内的推导过程，集合群众的智慧，最终拿出一份满意的讨论结果。
意图：物理公式的推导并不仅仅是为了让大家记住公式或是结果，其根本目的是培养大家的
物理思维模式，以便大家能很好地应用物理知识来解决所遇到的问题！
【现场】
学生小声讨论，认真书写推导的过程，结束后进行互阅和修改。
教师对学生的推导格式进行投影展示并分析讲解，使学生熟练掌握“悬浮”“下沉”“上浮”
“漂浮”这四种状态的关系式推导。
最后，教师根据本节课的重难点设计了一张表格，即表1。
当学生阅读完表1中的文字并完成填空任务后，对判断物体沉浮的方法以及其中的异同点等便直
观地呈现在眼前，同时表格还为学生提供了精简而概括的记忆性材料。
表1 判断物体沉浮的方法
表示的物理意义;只会硬代硬搬公式,不会灵活应用，今后要加强这方面的训练。
环节六：拓展提高
【设计】
探讨轮船的工作原理
1. 轮船原理：采用________的办法，增大可以利用的________，使密度大于水的钢铁能漂浮在
水面上。
2. 同一艘轮船从河流驶入海里的过程中，轮船的重力、轮船受到的浮力、轮船的排水量、轮船
排开液体的体积、轮船的吃水线这几个量中哪些没有变化？哪些有变化？怎样变化？（小组
讨论）
3. 同一艘轮船从河流驶入海里是浮起一些还是沉下一些？
【现场】
生1：轮船从河流驶入海里，水的密度变大，根据阿基米德原理受到的浮力变大，所以船上
浮。
生2：我觉得浮力是不变的，因为船还是漂浮，浮力等于重力。
教师：我们来看下这两个同学的观点，首先他们的出发点不一样，一个是从液体的密度的角
度考虑，一个是从力学的角度考虑，应该说这两种方法都可以，但是有没有在思考的过程中忽略
了什么呢？
C同学：A同学仅从液体密度变大得出浮力变大是不科学的，因为还有一个变量排开液体的
体积也在改变，所以我赞成B同学的观点。
【反思】
判断物体沉浮时，切入点很重要，到底是从力学的角度还是密度的角度入手，关系到解题的
正误，需要多加练习提高敏锐度。另外，通过同学之间的驳辩，能加强他们思维的严谨性。
环节七：检测单
【设计】
1．如图所示，将一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮于水面；把它放入另一种液体中，它却沉入
底部。则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较（ ）
A.在水中受到的浮力较大 B.在液体中受到的浮力较大
C.受到的浮力一样大 D.无法比较浮力大小
反思：我所用到的方法是
我选择这种判断方法的原因是
2. 一块马铃薯恰好能悬浮在某一浓度的盐水中，如果将这块马铃薯切成大小不等的两块，仍放
到该盐水中，则（ ）
A大的一块下沉小的一块漂浮 B两块都下沉
C两块都上浮 D两块都悬浮
反思：我所用到的方法是
我选择这种判断方法的原因是
3、甲、乙两同学对“物体的上浮或下沉与哪些因素有关”进行了探究。他们各自将一根新鲜萝
卜浸没在水中，松手后，发现萝卜要上浮直至漂浮在水面上（如图1所示）.为了使漂浮的萝卜
沉下去，两同学分别进行了实验：
甲、将一根铁钉全部插入萝卜中（如图2所
示），将萝卜浸没水中松手，发现萝卜沉入水
底。乙：也用同样的铁钉，但只将其一半插入
萝卜中（如图3所示），将萝卜浸没水中松手，
发现萝卜叶沉入水底。（6分）
请回答下列问题：
（1）从物体受力的角度看，他们在萝卜中插入铁钉是为了改变 的大小。
（2）结合两位同学的实验目的、过程及现象，可以得出的结论是
（3）虽然两同学的实验结果基本一致，但老师认为甲同学的方法更科学。你认为老师这样评价
的主要理由是
这个例子，对你今后判断物体沉浮有什么启示
意图：这几个问题是再现性问题，学生对方法的学习，总有一个模仿的过程，力图实现解题
的类化。因此，笔者问题的设计紧紧抓住活动中得出的判断物体沉浮的方法，让学生根据实际情
况选择合适的方法。
【现场】
学生在独立完成这几个题目后，主动举手发言回答，正确者小组加3分，基本正确还需补充
的加2分，补充的同学加1分。
【反思】
本节课最后一个重点内容是“物体沉浮条件的应用”，这块内容笔者将它列入检测单的范围。
检测单的设计，并不一定要局限在做练习题上，它的形式和内容也应该是多样的，它可以是练习
题，也可以是为进一步理解概念或规律而设置的问题。问题的设计需要教师精心的策划，让学生既有一定的思考方向又有足够的自主探索的空间，使问题起到“引导而不强迫，诱导而不灌输”的作用。
【课后作业】
简述热气球和密度计的工作原理
【板书设计】
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物体的浮沉条件及应用有哪些事例
基本上在流体中，密度小于基质密度的物体在体积力作用下会上浮（体积力反方向），反之则会下降。这就是沉浮条件。
应用比如船舶建设，海底管道安装过程和立管上的浮筒，都是浮力的积极利用。而海底管道的压重铺盖、混凝土衬层则是尽量消除浮力影响的案例。
热心网友
时间：2022-06-20 14:02
浮力>重力：上浮 物体密度<液体密度
浮力=重力：悬浮 物体密度=液体密度 ρ液gV排 =ρ物gV物
浮力<重力：下沉 物体密度>液体密度
漂浮的物体
浮力=重力 ： 物体密度<液体密度 ρ液gV排 =ρ物gV物 （V排<V物）
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