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2019-2020年九年级物理第十四章压强和浮力教案新课标人教版第一节压强教学目标⒈理解压力的概念,知道压力的作用效果跟压力的大小和受力面积的大小有关⒉掌握压强的概念,知道压强的计算公式,国际单位制中压强的单位及其意义,会进行压强的简单计算⒊知道减小和增大压强的办法,并能对一些简单现象进行解释⒋通过本课的学习,使学生进一步懂得物理知识不仅有趣,更是有用的教学重点压强概念的形成教学难点正确理解受力面积,应用知识解释简单的现象教学方法实验探索法、类比法教学用具压力小桌、塑料泡沫、质量为200克的砝码2个、细砂、玻璃杯课时安排2课时教学步骤
一、导入新课⒈请同学们阅读本节课文开头的“?”说明什么?⒉请同学们观察自己的书包带子想一想平时背书包时,觉得宽带子好,还是细带子好,为什么?⒊对以上问题,可能同学们现在还不能得出正确结果,自己猜的是否正确,要经过事实来检验同学们学习了本课的知识,就会得到满意的回答
二、新课教学压力⒈受力分析
①物体A放在海绵B上,A、B的受力情况如何?
②要将钉子钉入墙内,钉子、墙面的受力情况如何?以上两个例子中,海绵和墙面都发生了形变,因为它们受到了物体A和钉子对它们挤压的力⒉定义垂直压在物体表面上的力叫做压力⒊压力的三要素
①大小压力由其它力产生,如重力、推力等,大小与产生它的力有关;
②方向垂直于被压物体表面,指向被压物体;
③作用点在被压物体的表面上⒋压力与重力的区别
①物体由于受重力的作用而对支持它的物体表面产生压力但压力并不一定都是由重力产生
②重力的方向是竖直向下,压力的方向是垂直于被压物体表面,指向被压物体⒌压力的作用效果使被压物体发生形变
①作用效果的影响因素演示实验用手指同时用力压笔的两端演示实验压力小桌实验
②压力的大小,压力越大,效果越明显;
③受力面积的大小,受力面积越小,效果越明显
三、压强㈠、为了比较压力的作用效果,必须比较单位面积上受到的压力⒈意义压力的作用效果;⒉定义单位面积上受到的压力叫做压强;⒊定义式(类比于密度、速度的定义)●当F一定时,p与S成反比;当S一定时,p与F成正比●受力面积S是指两个物体相互接触的那一部分的面积⒋单位帕斯卡(帕斯卡是法国科学家,为了纪念他在物理学研究方面作出的贡献,以他的名字作为压强单位的名称)1Pa=1N/m2只有压力的单位用牛顿,面积单位用m2时,得到的压强单位才是帕斯卡⒌例题㈡、增大和减小压强的方法⒈增大压强(举例说明,结合生活实例)增大压力或减小受力面积,如磨刀、钉钉子等⒉减小压强任何物体能够承受的压强都有一定的限度,超过这个限度物体将会被压坏房屋建设中,楼层修得越高,楼体对地面的压力就越大,如果墙基的受力面积不足够大,楼房对地的压强就很大,可能会使地面下陷,楼房倒塌,造成损失,所以修建高楼大厦,必须加宽地基,以减小楼房对地面的压强学生阅读课本图10—6,读后说一说履带拖拉机和雪上飞机是采用什么办法来减小压强的?教师对学生回答补充、完善后板书“在压力不变时,利用增大受力面积的办法,可以减小压强”
四、小结⒈压力是垂直作用在物体表面上的力只有在物体放在水平面上时,水平面上受到的压力大小才等于物体的重力⒉压强是用来表示压力作用效果的物理量⒊压力不变时,利用增大受力面积的办法,可以减小压强;压力不变时,利用减小受力面积的办法,可以增大压强
五、作业⒈P79⒉练习册
六、板书设计第二节液体的压强教学目标⒈知道液体压强的产生;理解液体内部压强的规律⒉在理解液体内部压强的规律的基础上学会对液体压强的计算,并能利用公式进行简单的计算;⒊知道连通器的应用;知道船闸是连通器的应用之一,知道船只通过船闸的简单过程⒋培养学生观察实验能力,会在实验中记录必要的数据,能通过对数据的分析得出正确的结论初步培养学生由形象思维过渡到抽象思维的分析、推理能力教学重点通过实验,认识液体压强的特点和影响液体压强的因素教学难点液体压强的规律探索实验教学方法实验探索法、讨论法逻辑推理讲授法教学用具两端开口的玻璃圆筒、侧壁开口的玻璃圆筒、橡皮膜、压强计、水、盐水连通器装置、用橡皮管连接的U形管、漏斗、茶壶、船闸的活动挂图课时安排2课时教学步骤
一、导入新课复习提问⒈什么叫压强?写出压强大小的计算公式⒉压强的单位是什么?15帕斯卡表示什么意思?以上问题,由学生回答,回答有错的请另外的学生纠正或补充,然后由教师评讲
二、新课引入放在水平面上的固体,由于受到重力作用,对支承它的物体表面有压强液体也受到重力作用,液体没有固定的形状,能流动,盛在容器内对容器底部、侧壁和内部有没有压强?如果有压强,会有哪些特点呢?
三、新课教学㈠、研究液体对容器的压强⒈演示实验将少量水倒在平放在桌上的玻璃板上,水在玻璃板上散开;将水倒入上端开口、下端扎有橡皮膜的玻璃圆筒内(倒水前,让学生观察橡皮膜表面与筒口相平),请同学们说一说,观察到什么现象?(橡皮膜向下凸出);把水倒入侧壁开口处扎有橡皮膜的圆筒(倒水前,也让学生观察橡皮膜表面与侧壁筒口相平),又请同学说一说,观察到什么现象?(橡皮膜向外凸出)根据以上实验表明,液体由于受重力作用,对容器底部有压强;由于液体具有流动性,对阻碍液体散开的容器壁也有压强⒉演示实验装置如右图,指导观察,得出实验结论液体对容器侧壁的压强随着深度增加而增大㈡、研究液体内部的压强⒈介绍压强计介绍时,用手指轻轻按一按金属盒口的橡皮膜(不宜重按,避免U形管中的水冒出管口),请同学们观察压强计U形管中两管液面出现的高度差,力稍大点,两管液面的高度差也增大,表明U形管两管液面的高度差越大,橡皮膜表面受到的压强也越大⒉实验步骤
①将水倒入水槽,观察U形管两边的液面,将金属盒放入水中,再观察液面的变化情况;逐渐将金属盒放入水中的不同深度,观察在此过程中,U形管中液面高度差的变化情况;保持金属盒在液体中的同一深度,调节金属盒朝着各个方向,观察U形管中的液面变化情况;比较金属盒在水和盐水中同一深度时,U形管中液面的高度差⒊课堂讨论
②当把压强计连着的扎有橡皮膜的金属盒放入水中(或盐水)时,在U形管中观察到什么?(U形管的两管液面出现高度差)
③出现这个高度差,说明什么问题?(学生答表明液体内部有压强)
④把橡皮膜朝不同的方向,U形管两管液面还有没有高度差?又说明什么问题?(仍有高度差,表明液体内向各个方向都有压强)
⑤将橡皮膜保持在同一深度,朝着不同的方向,这个高度差是否相等?说明什么问题?(这个高度差相等,表明液体内同一深度处向各个方向的压强相等)橡皮膜在3厘米、6厘米、9厘米处时,这个高度差有什么不同?又说明什么问题?(6厘米处这个高度差比在3厘米处大,9厘米处这个高度差更大,表明液体内的压强随深度的增加而增大)
⑥用水和盐水做实验的U形管两管液面的高度差,在同一深度为什么盐水比水大?又说明了什么问题?(因为盐水的密度大于水的密度,表明在同一深度处,液体密度越大的压强也越大)⒋通过讨论、归纳得出液体内部各个方向上都有压强,随着深度的增加液体的压强增大同一深度上各个方向的液体压强大小相等,液体的压强还与液体的密度有关㈢、液体压强的特点和规律液体对容器底和侧壁都有压强(由于受到重力和有流动性)液体内部向各个方向都有压强;液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等,液体的密度越大,压强越大
四、液体压强的计算公式㈠假设既然液体内,在同一深度处向各个方向的压强相等,只要计算出向下这个方向的压强,这一深度向各个方向的压强都知道了要计算液面下深度为h处A点受到的压强,可设想从水面到A处有一液柱,底部有一液片,其面积S等于该液柱的横截面积,液片在水中所处深度等于液柱长,这个液片受到的向下的压强只与液片上方的圆柱形液柱有关,这个压强是由此液柱的重力产生的㈡公式推导过程㈢、液体压强的计算公式⒈式中p为液体的压强(帕斯卡);ρ为液体的密度(kg/m3)g为常数
9.8N/kg;h为深度,指液面到该处垂直距离⒉公式的物理意义对于同一种液体,压强与深度成正比;对于不同液体同一深度处,压强与液体密度成正比;公式中不包含面积S,表示液体的压强与所取的受力面积大小无关、与容器的形状、液体的质量、重力、体积均无关系⒊做模拟帕斯卡桶实验,加深印象(用塑料小瓶代替桶,用1米长的乳胶管代替长玻璃管用刀片在塑料小瓶壁上竖划几条缝,把乳胶管密接在瓶口上把少量水倒入乳胶管,把胶管提起到一定高度,瓶壁上的缝即被水压开,水沿缝流出)㈣例题做题前提醒学生注意统一单位ρ用千克/米3,h用米根据计算结果进一步强调p与S无关,而压力与S有关系㈤归纳液体的规律⒈利用公式p=ρhg计算⒉一定要按规定使用单位,即ρ——千克/米
3、h——米、g——牛顿/千克,压强p的单位就是帕斯卡⒊根据液体压强公式可知液体压强跟液体的深度和液体的密度有关;跟液体的总重、盛液体的容器形状无关
五、连通器㈠、连通器的定义问茶壶壶咀和壶把与壶身连接有什么不同?(学生答出壶咀与壶身下部相连通后提示学生比较该图片与图1后问锅炉(水位计)与茶壶的形状、大小不同,结构上有什么相同之处?引导学生回答出上端开口,下部相连通的容器叫连通器㈡、连通器的规律⒈演示连通器内盛有液体时会出现什么情况?提示学生注意观察连通器的各容器中水面的高低关系后演示
①给课本图10—22所示装置中灌水,使玻璃管升高、下降或倾斜;
②给形状和大小不同的容器组成的连通器演示仪中灌水⒉规律同种液体在连通器里不流动时,各容器中的液面总保持相平⒊分析连通器中水面相平的原因设想连通器下部有一液片AB,分析AB液片在液体不流动时两侧受到的压力和压强提出下列问题,供学生思考、讨论
①液体不流动时,AB处于什么状态?
②AB左右侧面的受力情况怎样?
③AB左右侧面承受的压强多大?
④AB所在处液体的压强多大?
⑤AB两侧面所处的液体深度有什么关系?设液片AB的面积为S,左、右两管内水深分别为h左和h右,由于液体不流动,即液片AB左、右两面所受二力平衡,这两个力同作用于液片AB上,则左、右两管中的液体对液片AB的压强相等;因为两管中是同种液体(即液体密度相同),只有两管液体深度相等,压强才能相等即h左=h右,所以左、右两管液面总保持相平同样,装有同种液体的多个容器的底部相连,只有液面相平时,才能保持液体处于静止状⒋连通器原理的实质是压强平衡⒌知识外延如果连通器里装的不是同种液体,液体不流动时,两边的液面是否还是相平?㈢船闸首先讲述船闸就是一个巨大的连通器,根据连通器的特点,船只在修筑了大坝的江河中航行,必须修建船闸然后介绍我国三峡工程中的葛州坝的二号船闸(参看彩图2,葛州坝二号船闸和它的人字闸门)出示船闸活动挂图,讲述船闸的简单结构和船只从上游经船闸航行到下游的过程(讲述时,请同学看清“闸门”和“阀门”的位置和它们的开闭情况,明确船闸就是一个巨大的连通器)
六、总结
七、作业
1、P
852、练习册
八、板书设计第三节大气压强教学目标⒈知道大气压强产生的原因,了解大气压强存在的实例;能解释有关现象,激发学习物理的兴趣⒉知道托里拆利实验的方法及结果,记住大气压强的值;知道测大气压强的仪器有水银气压计和金属盒气压计;⒊知道大气压强随高度的增加而减小;⒋了解抽水机的原理教学重点理解大气压强的现象教学难点大气压强知识的应用教学方法实验探索法自学指导法类比法教学用具玻璃杯、硬纸片、水、托里拆利实验装置、皮碗等课时安排2课时教学步骤
一、导入新课实验置疑,激发学生的求知欲将硬纸片平放在平口玻璃杯口,用手按住,并倒置过来(提醒学生注意观察),放手后看到什么现象?(硬纸片掉下)将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖往玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后看到什么现象?(硬纸片没有掉下来)再慢慢按下图1把杯口向各个方向转一圈,又看什么现象?(硬纸片仍没有掉下来)
二、引入是什么力支持住了水呢?硬纸片为什么不会掉下来呢?
三、新课教学大气压强的存在⒈大家阅读了马德堡半球实验,空气把两个铜半球紧紧地压在一起,16匹马都很难把它们拉开⒉学生实验学生照课本中图11—2做实验,两个皮碗口对口挤压然后两手用力往外拉,不容易拉开(用较大的力才能拉开)⒊地球周围被厚厚的空气层包围着,这层空气又叫大气层空气由于受重力作用,而且能流动,因而空气内部向各个方向都有压强大气对浸在它里面的物体的压强,叫做大气压强,简称大气压⒋奥托·格里克做的马德堡半球实验,充分证明了大气压强的存在⒌解释现象刚上课时,老师演示的实验,表明玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内水对硬纸片的压强小于大气压强,由于大气压强的作用,托住了硬纸片,所以硬纸片不会掉下来
四、大气压的测定⒈根据奥托·格里克的马德堡半球实验,不仅证明了大气压强的存在,还表明大气压强是很大的那么大气压强有多大呢?伽俐略的学生托里拆利解决了这个问题⒉演示托里拆利实验引导观察管内水银柱先下降,降到一定程度后停止⒊思考并回答
①管内水银柱为什么会下降?
②水银柱上方有空气吗?为什么?
③为什么水银柱下降到一定程度后停止?什么力支持着水银柱使之停止下降?管内原来是灌满水银,水银下降后,上方形成了真空,没有空气的压强作用在水银面上,而管外的水银面却受到大气压的作用在管内取一液片A与管外水银面在同一水平线上,A上下两面都受到水银的压强,而且都相等,等于管外水银面上受到的压强管内的水银柱不落下来,是因为被管外的大气压支持住了,这说明了管内水银柱产生的压强和大气压强大小相等⒋托里拆利实验中,使玻璃管倾斜,进入管中水银多一些,尽管水银柱的长度增加了,但是管内外水银面的高度差保持不变⒌大气压强相当于760毫米水银柱产生的压强⒍760毫米水银柱的压强有多少帕呢?请同学们根据液体压强的计算公式p=ρhg算一算(学生演算,教师巡视)学生算出结果后,接着讲述760毫米水银柱产生的压强约为105帕,这就是托里拆利实验测出的大气压强的值(简要说明这个值是“海平面”所测的值,不同的地方大气压强不同,将在下一节课学习)⒎托里拆利实验测量出了大气压强的大小⒏思维扩展
①大气压这么大,为什么没有把我们压瘪呢?
②自来水笔吸水时,把笔上的弹簧片按几下,墨水就被吸到橡皮管中,为什么?
五、大气压与高度的关系⒈大气压强是因为空气受重力作用,又有流动性对浸在大气里的物体有压强大气压强与液体压强的产生原因具有共同点,液体压强随着深度的增加而增大,那么大气压强会随着高度而变化吗?地面附近空气稠密、密度大,越到高空,空气越稀薄,密度减小,那么地面附近和高空的大气压强有什么变化呢?又是怎样变化的呢?
①人们是生活在大气海洋的哪个位置?
②高度和深度有什么不同?
③大气压随着高度如何变化?为什么会有这样的变化?这种变化会均匀吗?为什么?
④标准大气压的值可用几种方法表示?
⑤氢气球上升到一定高度后为什么会爆裂?⒉大气压随高度的变化人们生活在大气层的最底部,此时相当于在大气海洋的最深处;高度越高,在大气海洋的深度就越小,反之亦然;大气压随着高度的增加而减小大气压与液体压强有相似之处,大气压可用来粗略计算随着高度的增加,h减小,同时高空空气的密度减小,从而大气压p减小由于h和ρ同时发生变化,所以p与h的变化并不均匀,不是成正比的关系⒊气压计测大气压强的仪器叫气压计气压计有水银气压计和金属盒气压计⒋标准大气压大气压强不但随高度、天气而变化,在同一地点也不是固定不变的,通常把760毫米水银柱的大气压叫标准大气压,1标准大气压一般取
1.01×105帕,如果粗略计算可取105帕(或100千帕)气压有三种单位Pa、mmHg、标准大气压1标准大气压=760mmHg=
1.013×105Pa由于大气压强随高度的增加而减小,在同一地点也不是固定不变的,因此,对人们的生活,健康有重要影响
六、总结
七、作业⒈P90⒉练习册
八、板书设计第四节流体压强与流速的关系教学目标⒈了解气体的压强跟流速的关系⒉了解飞机的升力是怎样产生的⒊了解生活中跟气体的压强与流速相关的现象⒋通过观察,认识气体压强跟流速有关的现象体验由气体压强差产生的力⒌初步领略气体压强差异所产生现象的奥妙,获得对科学的热爱、亲近感教学重点气体压强与流速的关系教学难点气体压强与流速的关系教学用具硬币、铅笔、纸等教学安排1课时教学步骤一.引入新课通过课本P79图
13.4-1实验硬币“跳高”比赛,提出问题,是什么力使得硬币向上“跳”起来了?引出本节课来研究§
13.4气体压强与流速的关系二.新课教学
(一)气体压强与流速的关系分析上述实验的原理,硬币向上“飞”的过程中,只有空气与它接触,是不是硬币上下的压强不一样使它向上运动?由于吹气,上面空气的流速大,压强是不是与流速有关系?是不是由于上面空气的流速大,压强变得比下面小了?于是下面的空气把硬币托起来了?探究气体压强与流速的关系1.提出问题2.猜想3.设计实验4.进行实验5.分析实验6.得出结论在气体和液体中,流速越大的位置压强越小练习课本P81--1
(二)飞机的升力如图
13.4-5面,迎面吹来的风被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状不一样,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大因此在机翼的上下表面产生了压强差,这就是飞机向上的升力练习练习册P61—A组1—
4、B组三.小结四.巩固练习尽可能穿插在相关知识的讲授中完成对应的练习五.布置作业课本P81—
3、4六.教学后记第五节浮力教学目标⒈理解浮力的产生原因、实质;⒉知道验证阿基米德原理实验的目的、方法和结论;知道影响浮力大小的因素⒊会运用阿基米德原理解答和计算有关浮力的简单问题教学重点⒈浮力的产生原因⒉阿基米德原理与密度知识的结合应用⒊明确公式中各量的关系教学难点影响浮力大小的因素教学方法实验探索、讲授教学用具演示弹簧秤、水槽、乒乓球2个其中一个装细砂、铁块、木块、泡沫溢水杯、烧杯、水、小桶、细线、牙膏管课时安排2课时教学步骤
一、导入新课演示实验不同物体在水中的浮沉情况
二、问题引入浮在水面上的木块处于静止状态,说明受到的F合=0它除了受到重力G之外,还要受到另外一个力的作用,这个力由什么产生呢?在水中搬动石块,感觉与在空气中搬动石块有什么不同?用手拿住铁块、木块、泡沫放置于水中,松开手之后,会发生什么现象?
三、新课教学㈠、浮力⒈定义一切浸入液体内的物体,都受到了液体对它竖直向上的浮力⒉施力物体液体受力物体液体中的物体⒊方向竖直向上⒋浮力的大小⑴物体浮在水面上时木块受到重力、浮力,木块处于静止,说明这二力平衡,∴F浮=G物体在水中下沉时⑵演示铁块受到的重力,进行受力分析当铁块挂在弹簧秤下时,处于静止,受到F拉和重力G,且F拉=G;当铁块放置于水中时,也处于静止,受到F、F浮和G,且F+F浮=G;∴F浮=G-F=G-G水中又∵F拉>F,说明了铁块受到水施加的浮力⒌浸在液体中的物体,无论是上浮还是下沉,它都受到液体施加的浮力的作用,此力方向是竖直向上⒍练习有一小球挂在弹簧秤上,在空气中称小球时读数是40牛,把它浸没在水中称时,弹簧秤的读数是25牛,小球受到的浮力是多大?分析小球挂在弹簧秤上放入水中,此时小球受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮和弹簧秤的拉力(F拉),所以小球受到的浮力F浮=G-F拉=40牛-25牛=15牛㈡、浮力产生的原因⒈设想一个立方体浸没在水里(用课本P142图12-4说明)立方体的六个表面都处于液体内部不同的深度处,根据液体内部压强的特点,立方体的六个表面都受到水的压力,每个表面受到液体的压力方向总是垂直与物体的表面而它的前、后、左、右的侧面受到的压力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,互相平衡因为它的上下两个面所处的深度不同,根据,p向下<p向上,上下表面的受力面积相等,又根据F=pS,因此F向下<F向上,在竖直方向上向上和向下两个压力差不等于0,这就是水对浸入其中的物体所产生的浮力的原因,即F浮=F向上-F向下⒉浮力产生的原因液体对物体存在向上和向下的压力差,F浮=F向上-F向下,浮力的方向总是竖直向上的
①演示把表面很光滑的石蜡块紧贴在玻璃片上,将玻璃片及蜡块放入水槽,让蜡块与水槽底部紧密结合,蜡块并不上浮(如图5),轻轻拨动蜡块,让水进入蜡块底部蜡块就会上浮加深对浮力产生的原因的理解
②产生浮力的条件物体的上下表面都要和液体相互接触,要判断一个物体在液体中是否受浮力,关键是看清这个物体是否受到来自液体向上的压力,浮力的大小等于向上和向下的压力差,这个压力差方向是否竖直向上
③学生练习两个正方体物体分别与容器底部和侧壁紧密接触,往容器中倒水,两物体是否受到浮力作用?⒊物体在气体中也受浮力
①演示氢气球脱手后上升,就是因为受到空气对它的浮力
②思考吹了空气的气球是否受浮力?为什么气球不上升呢?㈢、影响浮力大小的因素⒈问题讨论从水中浮上来的皮球,从它刚露出水面到最后漂在水面不动的过程中,它受到的重力如何变化?浮力如何变化?浸在水中的体积如何变化?浮力的大小可能跟什么因素有关?⒉物体排开液体的体积V排当皮球从它刚露出水面到最后漂在水面不动的过程中,重力G大小不变;浮力F浮原来大于G,后来等于G,浮力变小了,此时皮球在水中部分的体积V排也减小了由此说明F浮可能和物体排开液体的体积V排有关⒊与物体所处的深度无关假设物体受到的浮力与物体所处的深度有关那么如果深度越深,浮力可能越大,例如铁块就可能在水中某一深度时,浮力等于重力,将会悬浮,这是不可能的现象;如果深度越深,浮力越小,例如木块就可能在水中某一深度时,浮力等于重力,将会悬浮,这也是不可能出现的现象所以物体受到的浮力与物体所处的深度无关㈣、浮力的大小与排开液体体积有关⒈演示1将一个瘪的空牙膏管放进一个盛水的容器里,则见它沉入水底提问这个瘪的空牙膏壳为什么沉下去呢?⒉演示2将瘪的牙膏管整成鼓状,再放进水里,鼓的牙膏管却浮于水面并未下沉提问为什么同一个牙膏管(其重力不变),瘪的就下沉,而鼓的就可以漂浮在水面上呢?学生进行讨论,启发学生思考,提出问题牙膏管浮在水面时,它受到几个力的作用?它们之间的关系怎样?⒊演示3在空牙膏管中加一些细砂粒,并引导学生观察牙膏管将随着加进去的重物的增多而逐渐下沉⒋结论物体的重力逐渐增大,但是它还是处于漂浮状态,它受到的浮力也变大了,所以浸在水中的物体受到的浮力的大小跟它浸在水中的体积有关,浸入的体积越大,它受到的浮力越大㈤、实验探索实验一
①简介溢水杯的使用将水倒入溢水杯中,水面到达溢水口将物体浸入溢水杯的水中,被物体排开的这部分水从溢水口流出用空小桶接住流出的水,桶中水的体积和浸入水中物体的体积相等
②按本节课文实验1的说明,参照图
14.5—3进行实验用溢水杯替代“作溢水杯用的烧杯”简介实验步骤说明注意事项用细线把物体拴牢物体浸没在溢水杯中,不要使物体触及杯底或杯壁接水的小桶要干净,不要有水
③实验现象及实验分析小桶和物体的体积相等将小桶和物体挂在弹簧秤下,此时弹簧秤的读数F1,且F1=G桶+G物,如图1;将物体浸没溢水杯中,水被物体排出,且V排=V物=V桶,此时弹簧秤读数为F2,且F2=F1-F浮,如图2;将水加满小桶,物体仍然浸没水中,此时弹簧秤读数为F3,且F3=F2+G排,如图3;比较F
1、F
2、F3得到F1=F3数据分析实验结论说明如果换用其他液体来做上述实验,结论也是一样即使物体不是浸没,而是一部分体积浸入液体中,它所受的浮力的大小也等于它排开的液体受到的重力实验二
①实验目的浮在水上的木块受到的浮力跟它排开的水重有什么关系?
②实验步骤按课本图
14.5—3进行
③将实验数据填在下表中,并写出结论木块重力木块受到的浮力小桶重小桶和木块排开水总重木块排开水重结论漂浮在水上的木块受到的浮力等于它排开的水受到的重力说明实验表明,木块漂浮在其他液体表面上时,它受到的浮力也等于木块排开的液体受到的重力教师总结以上实验结论,并指出这是由xx多年前希腊学者阿基米德发现的著名的阿基米德原理㈥、阿基米德原理⒈内容浸入液体中的物体受到竖直向上的浮力,其大小等于它排开液体受到的重力⒉公式⒊适用范围适用于计算液体对物体的浮力,也适用与计算气体的浮力⒋公式的物理含义F浮与V排、ρ液成正比物体受到的浮力与物体的密度、物体的形状、浸没后的深度无关㈦、例题解析有一个重
7.02N的实心铁球,把它放在足够多的水中时受到多大的浮力?如果是一个重
7.02N的铝球呢?如果是一个重
7.02N的木球呢?分析根据阿基米德原理,铁球、铝球受到的浮力等于它所排开的液体的重力由于铁球、铝球在水中下沉,它们排开水的体积就等于它们的体积,而铁球、铝球的体积可以用V=m/ρ求得木球在水中是处于漂浮状态,利用二力平衡的知识知道它受到的浮力等于它的重力,此时就没有必要用阿基米德原理来求了解㈧、推理法导出阿基米德原理除了用实验可以得到阿基米德原理,利用浮力产生的原因也可以推导得出阿基米德原理如图所示,一正方体浸没某液体中,上下底面积都为S,设正方体上底面距离液面深度为h1,下表面距离液面深度为h2,正方体的高为h2-h1,则其体积为V=S(h2-h1),则液体对上底面的压力p1S,液体对下底面的压力为p2S由浮力产生的原因可知浸在液体中的物体所受浮力是由上下两底面的压力差产生的即F浮=F向上-F向下,而F向上的方向竖直向上,F向下的方向竖直向下,且F向上>F向下故浮力的方向与下底面所受压力的方向一致,竖直向上浮力大小为㈨、浮力问题的一般解题思路⒈判断物体在液体中的位置,得出V物和V排的大小关系;⒉判断物体的浮沉情况⒊找出等量关系,例如利用力的平衡、体积的关系等,列出等量关系式㈩、计算浮力大小的四种方法⒈应用弹簧秤进行测量F浮=G-G水中G为物体在空气中的重,G水中为物体浸入液体中时弹簧秤的示数⒉根据浮力产生的原因,求规则固体受到的浮力F浮=F向上-F向下⒊根据阿基米德原理F浮=G排液=ρ液gV排此式可计算浸在液体中任意物体受到的浮力大小⒋根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件F浮=G物,应用二力平衡的知识求物体受到的浮力
(十一)、例题解析例1有一个空心铝球,重
4.5N,体积是
0.5dm3如果把这个铝球浸没在水中,它受到的浮力是多大?它是上浮还是下沉?它静止时受到的浮力是多大?若铝球静止时漂浮,铝球露出水面的体积多大?解由于铝球全部浸没在水中,所以V排=V球=
0.5dm3=
0.5×10-3m3F浮=G排=ρ水gV排=
1.0×103kg/m3×10N/kg×
0.5×10-3m3=5N∵F浮>G球,所以铝球上浮铝球在水中上浮,一直到露出水面,当F浮´=G球=
4.5N时,铝球静止在水面上此时铝球受到的浮力大小等于铝球的重小结解答此类问题,要明确铝球是研究对象判断上浮还是下沉以及最后的状态要对研究对象进行受力分析,应用公式计算求解例2一个冰山,露出海面的体积为10m3,那么这个冰山的总体积是多大?分析冰山是处于漂浮状态,所以受到的浮力等于冰山重力,根据阿基米德原理,可知G与V排有关系,同时G又与V有关,而V=V排+V露解∵冰山处于漂浮状态,∴F浮=G=G排,例3一个体积为2m3的氢气球,球皮重10N,地面附近所受的空气浮力多大?它最多能吊起多重的物体?解教师告诉学生阿基米德原理同样适用与气体,用公式计算时,ρ表示被排开的气体的密度气球的载重量为浮力与本身重力的差,要注意气球的总重力包括了球皮和球内气体的重力
四、总结⒈浮力产生的原因⒉阿基米德原理的内容及公式⒊影响浮力大小的因素⒋计算浮力的方法
五、作业⒈P97 ⒉练习册
六、板书设计第六节浮力的应用教学目标⒈知道物体浮沉条件;知道物体的浮沉情况的影响因素及利用物体密度与液体密度的大小关系来判断物体的浮沉⒉知道轮船、气球、气艇、潜水艇的浮沉原理教学重点如何调节G和F浮的关系得到(增大)可利用的浮力教学难点力的平衡知识和浮力知识的综合应用教学方法自学指导法、问题讨论法教学用具铁块、木块、废牙膏皮、玻璃水槽、水、自制潜水艇模型课时安排1课时教学步骤
一、导入新课复习提问物体的浮沉情况可以用什么方法判断?
二、新课学习㈠、物体的浮沉条件⒈浸入液体里的物体,均受到液体对它竖直向上的浮力但是有的物体在液体中下沉,有的却上浮,这是为什么呢?⒉物体的浮沉情况⒊浸没在液体中的物体例子浮力与重力关系浮沉情况结果铁块F浮<G下沉沉到底部鱼F浮=G悬浮悬浮在液体中乒乓球F浮>G上浮漂浮乒乓球F浮´=G漂浮⒋小结物体在液体中的浮沉情况与F浮、G的大小有关⒌容易混淆的几个物理概念
①“浸没”是指物体全部浸入(在)液体里,被液体全部包围
②“浸入(在)”是指物体部分或全部浸在液体里,部分或全部被液体包围
③“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体里,V物>V排
④“悬浮”是指物体全部浸入液体里,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排
⑤“上浮”和“下沉’”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,即F浮>G,物体上浮,F浮<G,物体下沉㈡、物体浮沉情况的判断⒈利用F浮与G物的关系进行判断上浮的物体受到的浮力未必大于下沉的物体,物体的浮沉与受到的浮力和物体的重力同时有关⒉利用ρ液和ρ物的关系进行判断⒊同理可证其他两种情况
三、浮力的应用㈠、采用“空心”的办法能增大可以利用的浮力⒈提问实心铁块密度大于水的密度,下沉可否让密度比水大的铁块在水中上浮或漂浮在水面?启发学生回答轮船是钢板焊成的,采用空心的办法,使物体的密度小于水,它就可以浮在水面⒉演示把卷紧的牙膏皮放入水中,放手后可观察到它下沉空心的牙膏皮能漂浮在水面上密度比水大的物质,做成空心,就可以浮在水面上这时,这个物体受到的重力虽然没变,但它排开水的体积增大了,受到的浮力增大了密度小于水的物质,像木材,做成独木舟——“空心”,能增大可以利用的浮力,运送更多的人和货物密度大于水的物质,像橡皮泥、铝,做成空心,也能调节它受到的重力和浮力的关系,使它下沉、悬浮或漂浮⒊问轮船是钢铁做的钢铁的密度比水大还是比水小?轮船为什么能浮在水面上呢?采用“空心”,同样多的铁制造成轮船,铁的质量不变,但是体积增大了,虽然ρ铁>ρ水,而船的总体密度ρ船<ρ水,因此轮船可以漂浮在水面上⒋小结采用“空心”的办法能增大可以利用的浮力㈡、轮船⒈轮船的原理⒉轮船的排水量为了保证安全,轮船满载货物时,船弦的最大吃水线与水面相平吃水线下船体所排开水的质量叫做排水量容易证明,最大载货量=排水量-m船体⒊问如果一只轮船,它本身和装的货物总重100000牛,它受到的浮力多少牛?它排开的水重多少牛?它排开的水的质量是多少吨?⒋讨论这只船如果从河水驶入海里,它受到的浮力变不变?它排开的水的体积变不变?它是沉下一些,还是浮起一些?为什么?⒌可介绍“曹冲称象”的故事中包含的物理知识,“轮船的沉没”等知识提高学生的学习兴趣㈢、潜艇⒈学生自学本段内容,请学生上台说明潜艇浮沉的原理“下潜”向潜水艇水舱中充水,潜水艇逐渐加重,潜水艇重大于它受到的浮力,就逐渐潜入水中“悬浮”当水舱中充满水时,潜水艇重等于浮力,潜水艇可以悬浮在水中“浮出水面”用压缩空气将水舱中的水排出一部分,潜水艇变轻,潜水艇重小于它受到的浮力,从而浮出水面⒉潜水艇的下潜和上浮是靠用改变水舱中水量的办法,使潜水艇受到的重力大于、等于或小于受到的浮力来实现下潜、悬浮、上浮㈣、气球和气艇⒈问气球、气艇采用了什么办法使它能够受到空气的浮力而升空呢?⒉用充密度小于空气的气体的办法,使气球受到的浮力大于重力而升空⒊讨论要使充了氢气、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?㈤、密度计总是漂浮在液体表面,F浮=G,ρ液越大,G不变,F浮不变,V排越小,密度计浮起越高,所以密度计的刻度越靠下面越大
四、总结⒈物体的沉浮条件⒉浮力的利用
五、作业⒈P100⒉练习册《综合练习》
六、板书设计习题课教学目标牢固掌握本章各知识点之间的联系,能熟练应用于解题;学会正确审题,理清解题思路,训练解题技巧教学重点对物体进行受力的分析,找出题目中力的平衡关系教学难点解浮力题的方法、技巧教学方法讲授法教学用具小黑板课时安排1课时教学步骤
一、新课教学例题解析例1一个物体漂浮于水面,有1/5的体积露出水面,将食盐熔解在水中后,物体露出部分的体积为原来的2倍,物体的密度为多少?盐水的密度呢?分析本题的物体是处于漂浮状态,受到的浮力总是等于重力,由此可得到等量关系,再根据阿基米德原理进行解题解∵物体处于漂浮状态,∴F浮=G,例2将一重力为39N的金属浸没于水中后,弹簧秤的示数为34N,求金属的体积、密度?分析利用F浮=G-G水中,求出金属所受的浮力,再利用阿基米德原理可求得V排,由于金属浸没,所以V排=V再利用已知的金属重力求得质量,最后利用求得金属密度解F浮=G-G水中=39N-34N=5N例3底面积为100cm2的容器内装880g水,将体积为200cm3的木块放入水中,水面升高到10cm,木块的密度是多少?分析木块在水中处于漂浮,F浮=G,且V排<V,要求得木块密度必须从F浮=G出发得到木块和水的密度大小关系解∵木块在水中处于漂浮,∴F浮=G例4甲、乙两个实心物体,,甲物体漂浮在某液体表面,有1/3的体积露出液面求乙物体漂浮在该液面时,露出部分占其总体积的几分之几?分析本题中的两个物体都是处于漂浮,F浮=G,利用第1题的解题思路,由甲露出液体部分的体积求得甲和液体的密度大小关系,从而得到乙和液体的密度大小关系,由此关系得到结果解∵两个物体都是处于漂浮,∴F浮=G例5质量为
2.7kg的冰块投入水中,此时水深
1.5m求
①冰块露出水面体积?
②冰块完全熔化后,水对容器底部的压强?分析本题难点在于判断冰完全熔化后,水面是否会变化这一现象冰块的密度小于水,先判断出冰块在水中处于漂浮,冰受到的浮力等于冰的重力,也等于冰所排开水的重力得出冰的质量等于排开水的质量,又根据质量是物体的属性,不随状态而变化,可知冰熔化形成的水的质量等于冰未熔化时排开的水的质量也就是说冰熔化形成的水刚好将原来排开水的那部分体积填满,所以冰完全熔化后,水的深度不会变化解∵冰块处于漂浮,∴F浮=G∵冰完全熔化后,水的深度不会变化,水对容器底部的压强为
二、小结对于浮力的计算,应先认真审题,判断出物体的浮沉情况,找出题中的等量关系(利用力的平衡找力相等,利用体积的大小等等)以及各已知量之间的关系,然后利用公式进行变形计算所以力的分析是关键,熟记各个公式是解题的根本
三、作业复习本章知识,熟记本章公式ABF
3.定义式
4.单位帕斯卡1Pa=1N/m2
三、增大和减小压强
1.增大压强增大压力或减小受力面积;
2.减小压强减小压力或增大受力面积
一、压力
1.定义垂直压在物体表面上的力叫做压力
2.方向垂直于被压物体表面,指向被压物体
二、压强
1.意义压力的作用效果
2.定义单位面积上受到的压力hAS⒊公式的物理意义A.对于同一种液体,压强与深度成正比;B.对于不同液体同一深度处,压强与液体密度成正比;C.公式中不包含面积S,表示液体的压强与所取的受力面积大小无关、与容器的形状、液体的质量、重力、体积均无关系㈢连通器
1、概念上端开口,下部相连通的容器
2、连通器的特点同种液体在连通器里不流动时,各容器中的液面总保持相平连通器原理的实质是压强平衡液体压强㈠液体对容器的压强
1.对容器底部有压强(重力).对容器的侧壁有压强(流动性)⒉液体对容器侧壁的压强随着深度增加而增大⒊各个方向上都有压强⒋同一深度各个方向上的压强大小相等⒌压强还与液体密度有关㈡液体压强的计算公式⒈⒉式中p为液体的压强(帕斯卡);ρ为液体的密度(kg/m3)g为常数
9.8N/kg;h为深度,指液面到该处垂直距离76cmA
三、大气压的变化规律随着高度增加而减小,也会随着天气而变化
四、测量方法
1.托里拆利实验(水银气压计)
2.金属盒气压计
五、大气压的单位Pa、mmHg、标准大气压大气压
一、大气层
二、大气压强
1.大气压的存在马德堡半球实验证明了大气压的存在
2.大气压产生的原因大气具有重力和流动性
3.大气压的值⒈托里拆利实验测量出了大气压的值⒉大气压强相当于760毫米水银柱产生的压强,约为105帕⒊1标压=760mmHg=
1.013×105PaF浮GF拉GFeq\s\do2\d\ba4拉GF浮AEBDCF2F1小桶物体F3图1图3图2h1h2F1F
22.公式
3.适用范围适用于计算液体对物体的浮力,也适用与计算气体的浮力
4.公式的物理含义F浮与V排、ρ液成正比物体受到的浮力与物体的密度、物体的形状、浸没后的深度无关
五、物体在气体中也受浮力
六、浮力的计算方法
1.F浮=G-G水中
2.物体漂浮时,F浮=G
3.F浮=F向上-F向下⒋浮力
一、浮力的产生
1.施力物体液体受力物体浸入液体中的物体
2.产生当物体浸入液体中时
3.方向竖直向上
二、浮力的大小测量
1.物体浮在水面上时F浮=G
2.物体在水中下沉时F浮=G-G水中
二、浮力产生的原因液体对物体存在向上和向下的压力差,F浮=F向上-F向下,浮力的方向总是竖直向上的
三、影响浮力大小的因素
1.物体排开液体的体积V排
2.与物体所处的深度无关
四、阿基米德原理
1.内容浸入液体中的物体受到竖直向上的浮力,其大小等于它排开液体受到的重力F浮F浮F浮F浮GGGG漂浮上浮悬浮下沉
(2)最大载货量=排水量-m船体
2.潜艇潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的
3.气球、飞艇用充密度小于空气的气体的办法,使气球受到的浮力大于重力而升空
4.密度计总是漂浮在液体表面,F浮=G,ρ液越大,G不变,F浮不变,V排越小
一、物体的浮沉情况当物体浸没在液体中时,
1.下沉F浮<G
2.悬浮F浮=G
3.上浮F浮>G
4.漂浮F浮´=G
二、浮力的应用⒈利用“空心”增大可利用的浮力“空心”使物体的平均密度减小,ρ物<ρ水时,物体就可以漂浮轮船1。