物理实验创新 潜水艇的浮沉
《浮沉潜水艇》教学设计
《浮沉潜水艇》教学设计一、教材分析1、教学内容：①继续巩固利用阿基米德原理来计算浮力大小②结合二力平衡的条件、物体浮沉条件，解释物体的上浮和下沉运动2、教学重点：①理解物体的浮沉条件②能够解释物体上浮、下沉的原因③用浮沉条件来解释潜水艇的基本工作原理3、教学难点：①将SYEM教育理念中科学、技术、工程和数学四个维度，有效渗入教学过程，突出体现STEM在物理教学中的跨学科、趣味性、多维性理念。
科学（S）：阿基米德原理、沉浮条件、弹簧测力计测量物体浮力技术（T）：潜水艇内水量的控制、艇身密封方法、进水和出水的路径、气球内置与外置的区别工程（E）：潜水艇外壳形状的特点、外壳材料的选择、载重的选取数学（M）：潜水艇浮力与重力的关系变化、估算真实材料与空洞部分的体积比例等②使学生感受到多角度知识板块的交叉合作，对认识复杂事物具有重要意义③学生掌握潜水艇设计中的简单计算二、学情分析1、兴趣特点：八年级学生思维较活跃、想象丰富，具有较强求知欲和探究欲，尤其对物理实验表现出浓厚兴趣。
2、知识基础：本节作为第十章浮力教学的最后一节，在前面章节的理论知识基础上，对浮力的生活应用加以深化。
3、认识特点：①八年级学生在智力、思维、认知等方面不够全面，需要借助具体实验材料、从形象思维逐步转入抽象思维，进而提高综合思维能力。
②八年级学生在理解和解决实际问题方面，需要教师的细化引导、逻辑解释来帮助完成学习过程。
三、教学目标1、知识目标①掌握浮力大小计算(阿基米德原理的运用)②理解物理浮沉条件③理解自制潜水艇时，涉及科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）等学科知识的综合运用④利用浮沉条件简单解释生活实例2、能力目标：①使学生能够在自主实验中，体验工程设计和技术应用的过程；②促进学生对浮力知识内容和应用，产生更深层次的理解；③发挥STEM教育在浮力教学中的学科整合优势，为学生综合素养的培养，埋下伏笔。
潜水艇沉浮的原理
潜水艇沉浮的原理
潜水艇沉浮的原理是通过控制艇体的浮力来实现的。
首先，潜水艇的艇体内部设计有多个密封的舱室，这些舱室里充满了空气或水。
当艇体内的舱室充满了空气时，浮力会使得潜水艇浮出水面。
相反，当舱室充满水时，潜水艇会下沉到水下。
为了控制潜水艇的浮力，潜水艇通常使用称为球astuta的装置。
这些球astuta是中空的球形容器，可以在压力作用下充气或排气。
当球astuta充气时，压力会将水排出，从而增加了潜水艇
的浮力。
当球astuta排气时，压力会将水注入，从而减小了潜
水艇的浮力。
另外，潜水艇还可以通过使用可变重量块来调节浮力。
这些块可以在艇体内部移动，改变潜水艇的重心位置。
当块位于艇体底部时，潜水艇会下沉；当块位于艇体顶部时，潜水艇会浮出水面。
除了控制浮力外，潜水艇还通过调节推进器的力量来实现沉浮。
当潜水艇需要浮出水面时，推进器提供向上的推力；当潜水艇需要下沉到水下时，推进器提供向下的推力。
综上所述，潜水艇沉浮的原理是通过控制艇体的浮力和推进器的力量来实现的。
这种沉浮控制技术使得潜水艇能够在水下和水面之间自由移动。
潜水艇浮沉原理的一个新观点
潜水艇浮沉原理的一个新观点
作者：宋馨瑶
来源：《中学物理·初中》2015年第01期
关于潜水艇浮沉原理的论述，各个版本的物理课本观点都是一致的：潜水艇是通过改变自身重力来控制浮沉的.然而在实际的教学过程中，一些思维比较灵活的学生提出了另外一种新的观点：潜水艇也可以看成是靠改变排开水的体积进而改变浮力来控制浮沉的.这个新观点也在很多论文中也曾被提及并得到肯定.
1 两个观点的比较
2 新观点在数学形式上的合理性F浮=ρ液gV排=ρ液g（V空+V液）。
G=G艇+G液=G艇+ρ液gV液。
若按新观点，将水舱内的水当成是外界水的一部分，则浮力和重力的表达式。
F浮=ρ水gV排=ρ液gV空。
G=G艇。
根据两种方法的表达式对比可以看出，它们的区别就是F浮和G都多了一个ρ液gV空项.而决定浮沉的是F浮和G的大小比较，由于这个ρ液gV空项是可以消去的，不影响浮沉结果的判断，所以新观点有它合理的地方.
3 新观点在实际中不能普遍适用3.1 潜水艇惯性质量的分析
3.2 水舱内外海水密度的分析3.3 实际潜水艇排水量的规定。
2024年大班科学活动让潜水艇下沉教案
2024年大班科学活动让潜水艇下沉教案一、教学内容本节课选自《幼儿科学探索》教材第五册第十五章《浮力小秘密》，围绕潜水艇的沉浮原理展开。
详细内容涉及浮力与重力的关系，潜水艇通过调整自身重量实现上浮与下沉，以及实践活动中的观察与操作。
二、教学目标1. 知识目标：学生能够理解潜水艇下沉的原理，掌握浮力与重力的基本概念。
2. 技能目标：学生通过实践操作，能够运用潜水艇沉浮原理进行简单的模型制作。
3. 情感目标：培养学生对科学探索的兴趣，激发创新思维和动手操作的欲望。
三、教学难点与重点教学难点：潜水艇通过调整重量实现上浮与下沉的原理。
教学重点：浮力与重力的关系，以及潜水艇模型制作。
四、教具与学具准备1. 教具：潜水艇模型、浮力演示装置、电子秤、水桶、调重物等。
2. 学具：潜水艇模型制作材料（塑料瓶、气球、剪刀、胶带等），电子秤，水盆。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示潜水艇模型，引导学生观察潜水艇在水中上浮与下沉的现象，提出问题：“为什么潜水艇能在水中上浮和下沉？”2. 例题讲解：通过浮力演示装置，讲解浮力与重力的概念，阐述潜水艇调整重量实现上浮与下沉的原理。
3. 随堂练习：学生分组，利用电子秤、水盆等测量潜水艇模型的重力和浮力，探讨如何使潜水艇上浮和下沉。
4. 制作潜水艇模型：学生按照步骤，分组制作潜水艇模型，并进行调试。
5. 交流与展示：各小组分享制作过程和心得，展示潜水艇模型上浮与下沉的效果。
六、板书设计1. 浮力与重力2. 潜水艇上浮与下沉原理3. 潜水艇模型制作步骤七、作业设计1. 作业题目：制作一个简单的潜水艇模型，并记录调试过程。
2. 答案：潜水艇模型制作步骤及调试方法。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生掌握了潜水艇沉浮原理，制作过程中遇到的问题及解决方法，培养学生的动手能力和团队协作精神。
2. 拓展延伸：鼓励学生查阅资料，了解潜水艇在生活中的应用，探讨浮力与重力的其他实例，激发学生对科学探索的兴趣。
潜水艇的沉浮原理实验
潜水艇的沉浮原理实验
潜水艇的沉浮原理实验可以通过模拟潜水艇的舱内和舱外的水体密度差异来展示。
以下是一个简单的实验方法：
材料：
1. 一个透明的玻璃容器或水槽
2. 水
3. 一些小型塑料容器或杯子（作为模拟潜水艇）
步骤：
1. 将水槽填满水。
2. 将小型塑料容器或杯子放入水槽中作为模拟潜水艇。
3. 确保容器中的水量和模拟潜水艇的重量平衡，使其在水中悬浮。
4. 向容器中添加一些物质，如盐或糖，以增加水的密度。
5. 观察模拟潜水艇的沉浮情况。
当水的密度增加时，模拟潜水艇将会下沉；当水的密度减小时，模拟潜水艇将会上浮。
在这个实验中，增加水的密度可以模拟潜水艇在舱内注入大量水来增加重量，从而引起下沉；减小水的密度可以模拟潜水艇在舱内排水，减小重量，从而引起上浮。
这样的实验可以帮助理解潜水艇的沉浮原理。
潜水艇浮沉的模拟试验应用二
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 排水量
诺克耐维斯号
诺克· 耐维斯号（Knock Nevis）是一艘新加坡籍、属于超大型原油运 输船（Ultra Large Crude Carrier，ULCC）等级的超级油轮，也是世 界上最长的船只与最长的人工制造水面漂浮物，船长超过1/4英里， 比横躺下来的艾菲尔铁塔还长。 中文名诺克· 耐维斯号/海上巨人号/快乐巨人号 Nevis/Mont 建造时间1976年12月 国 外文名Knock
•在物体体积不变的情况下，物体越重越容易 下沉 •在物体重力一定时，物体的体积越大，受到 的浮力越大越容易上浮
沉浮条件
完全浸入液体内的物体的受力分析 F浮 F浮 F浮 F浮 G
悬 浮 体
G
F浮>G 上升
G
F浮=G 悬浮（静止）
N支持 F浮 G G<G F浮
下沉
上升到液面呈漂浮状态，下沉至容器底部,F浮不变, F浮逐渐减少到F浮=G 但F浮+N支持=G
盐
水
选
种
盐水选种的道理：饱满种子的密 度要大于盐水的密度而下沉。
打捞沉船
现代打捞沉船的方法是:将几个充满 水的大型浮筒 沉入水底,用钢缆把浮 筒与沉船紧紧地拴在一起,然后用高 压空气把浮筒中水排出,沉船就随着 浮筒一起浮出水面.请解释这样打捞 沉船的道理 答：浮筒中水排出后重力大大减少，浮力 却没有减少，即使拴上沉船也是G<F浮，因 此能浮上水面
两力关系 密度关系 运动状态
G < F浮 G =F浮 G > F浮
ρ物＜ρ液 ρ物=ρ液 ρ物>ρ液
上升直至漂浮 悬浮 下沉至容器底部
思考
改变物体浮沉的方法有哪些？
改变自身的重力大小。 改变自身的体积大小或改变液体密 度大小从而改变浮力大小。
潜水艇上浮下沉的原理
潜水艇上浮下沉的原理
潜水艇上浮下沉的原理是通过控制艇体内外的浮力来实现的。
潜水艇通常由多个密封的舱室构成，其中一个或多个舱室内充满了空气或其他轻质气体，称为浮力舱。
在船体底部还配备了重物舱，内充满了水或铅块等重物，以增加潜水艇的重量。
当潜水艇需要上浮时，通过泵将浮力舱内的空气抽出，使得舱内的浮力减小。
与此同时，可以将重物舱内的水排放出去，使潜水艇的总重量减小。
减小的浮力和重量之差使得潜水艇所受的浮力大于重力，从而使得潜水艇向上浮起。
而当潜水艇需要下沉时，相反的过程发生。
通过泵将海水注入浮力舱，增加舱内的浮力。
同时，将水注入重物舱，增加潜水艇的总重量。
增加的浮力和重量之差使得潜水艇所受的浮力小于重力，从而使得潜水艇向下沉。
通过控制浮力舱和重物舱的水平，可以调整潜水艇的浮力和重量，从而实现上浮和下沉的控制。
此外，还可以通过调整潜水艇的舵和螺旋桨，控制潜水艇的前进和转向。
科学实验潜水艇原理
科学实验潜水艇原理潜水艇是一种具有封闭式船体，可以在水下自由航行的水下航行器。
它的主要功能是进行科学实验和探索海底世界，为科研人员提供一个观察和研究海洋的平台。
本文将介绍科学实验潜水艇的原理和工作机制。
一、浮力和重力平衡科学实验潜水艇需要在水下航行，必须解决浮力和重力之间的平衡问题。
潜水艇通过设计合理的船体结构，利用船体内外的压力差，调节艇体的浮力和重力。
艇体内的空气容积可以通过调节船体内部的球astat密封器和船体外的控制阀来控制，从而改变潜水艇的浮力和下沉速度。
二、动力和推进系统科学实验潜水艇的动力系统通常使用电力推进，这样可以减少排放物对海洋环境的影响。
潜水艇的电力系统由电池组成，通过电能转化为机械能驱动螺旋桨推进。
螺旋桨的旋转可以产生推力，推动潜水艇在水下进行前进。
潜水艇还配备了方向舵和操纵系统，用于控制潜水艇的航向和深度。
三、氧气供应和环境控制科学实验潜水艇需要提供船员们在水下生存所需的氧气供应和环境控制系统。
艇体内设置有氧气储存罐和氧气供应系统，通过压缩空气供应各个船舱，以保证船员的正常呼吸。
同时，艇体内也会装配温度控制和湿度控制系统，以维持适宜的舒适度和工作环境。
四、探测器和科学仪器科学实验潜水艇的另一个重要组成部分是各种探测器和科学仪器，用于收集和记录海底的各种信息。
潜水艇通常装备有高分辨率的摄像机、声纳、测温设备、流速计等设备，用于观察和测量海洋生物、地质和水文学数据。
这些数据可以用于研究海洋生态系统、海底地质结构等科学问题。
五、安全系统为了确保潜水艇在水下的安全运行，科学实验潜水艇配备了各种安全系统。
其中包括防压系统、气体检测系统和紧急救援系统等。
防压系统可以保证压力在艇内和外的均衡，避免压力过大对艇体造成损坏。
气体检测系统用于监测艇内环境的氧气浓度和有害气体的积累情况，确保船员的安全。
紧急救援系统包括应急通道和救生艇等设备，以备不时之需。
综上所述，科学实验潜水艇通过浮力和重力的平衡、动力和推进系统、氧气供应和环境控制、探测器和科学仪器以及安全系统等多个方面的工作机制，实现了在水下进行科学实验和探索的目的。
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如何挤压矿泉水瓶增大瓶内压强笔帽都会一直漂浮，这可能导致 不够耐心学生自己做该实验不成功。再就是笔帽内的水柱长短变 化在课堂上很难让所有学生都看清楚，应强调学生做该实验时要 观察水柱的长短变化
学而不思则惘，思而不学则怠。在以后的教学中,我会进一 步研究教材，充分了解学生的学情，从学生的兴趣和已有的感知 水平出发，全面提高课堂效率。
同学们,我们在前面学习了物体 说明：
的浮沉条件,你能说出其条件吗?
为下面即将
学生回答： 上浮 F浮>G物 研究的潜水艇浮
悬浮 F浮=G物 沉条件提供理论
下沉
F浮<G物 依据。
（板书：潜水艇的浮沉条件）
二、创设情境导入新课：
播放中国潜艇的一段视频
单击播放视频
导入新课的情境设计及想法：
导入：视频播放完，简单介绍潜艇的军事地位，然后问同学： 你想不想做一名海军，驾驶先进的核潜艇在辽阔的大海保卫祖国海 域？表扬学生们的爱国主义精神后，继续问：可是你知道潜艇是怎 样实现上浮和下沉的吗？学习了本节课后，你就能清楚的解释这个 问题了。
说课结束
谢谢大家！
二、【教法与学法】
教法：实验演示、指导实验探究、用多媒体课件演示、语 言引导等。
学法：认真观察老师的演示实验。在实验之前做好自己 的猜想，针对实验结果与自己猜想的不同努力思 考，分析原因。敢于发表自己的看法，积极与同 学展开良好的合作。勤于思考，善于把学到的知 识应用到生活中去，从生活中发现问题，解决问题。
三、【教学设计思路】
教学过程如下：
复习检测打好基础后，通过潜水艇的视频创设情境导 入新课。提出课题后，先让学生对照两幅图片进行有依据 的猜想，再让学生自己设计实验方案后动手实验，然后教 师带领学生用课本上潜水艇的浮沉图片分析浮沉过程，最 后师生共同分析实验现象得出结论。
四、【教学过程】
一．复习问题的提出
五、 【创新实验的设计思想】
物理新课程标准明确指出：知道潜水艇的浮沉条件，物理中 考题紧扣新课程标准，对该知识重点考察。教学中我发现只让学 生单纯记忆结论，效果不理想，所以我选取此实验加深学生对该 知识的理解，感受到力学作用的巨大，激发学习物理的兴趣。
本实验设计是受法国物理学家笛卡尔所创制浮沉子的启发， 主要依据液体传递压强、气体的压缩性质及物体的浮沉条件来设 计，但实验器材我选择了生活中更容易准备的矿泉水瓶、笔帽、 橡皮泥，更加降低了学生实验器材的准备难度。
小组合作交流，实验分析得出结论
说明：学生在做该实 验时教师要给予学生
恰当的指导，充分相
（1）选择一个实验成功的小组，
信自己的学生。从实
把他们的实验在全班交流。
验课堂结果来看，有
一部分小组可以在短
时间内完成该实验，
个别小组因为橡皮泥
用量把握不好，不能
一次成功，教师在这
（2）分析得出结论（可以参照课本上 里应拿出足够的耐心
五、课后活动：
巩固复习本节内容；自制潜水艇模型，探究浮沉条件。 【板书设计】
潜水艇的浮沉条件:
潜水艇靠改变自身重力实现浮沉
教学评价与反思
优点： 本实验使用透明的矿泉水瓶和笔帽做实验，节约环保，
实验现象直观，效果明显。实验器材制作简单，实验方便，每个 同学都可以自己动手制作，这样可以很好的锻炼学生的动手能力 和激发其求知欲望。
水量不同）提出猜想：潜水艇靠改变水舱 中水量不同实现浮沉。
说明： 对比课本中的
两幅图片猜想，使 学生的猜想有所依 据，避免胡乱猜想， 脱离实际。
教师：下面通过实验来验证这一猜想是否 正确
学生设计实验方案：
学生观察桌上的实验器材:矿泉水瓶、 笔帽、橡皮泥及上面的图片简要回答该实 验的步骤。
说明：
该实验只让学 生自主设计方案难 度较大，教师应给 予适当的指导和演 示，这里学生只要 能简单说出实验的 步骤指导下面的操 作即可。
想法：选择这样的导入方式，一是可以迅速集中学生的精力， 调动他们学习的积极性；二是可以为后面研究潜水艇的浮沉条件做 好铺垫，提高学生对本节课学习的欲望，有利于他们以积极的精神 状态进入到学习中去；三是可以借用中国核潜艇的先进性激发学生 的爱国心和自豪感，潜移默化中渗透德育教育。
三．新课教学
学生提出猜想： 学生对比这两幅不同的图片（水舱中
教师整理总结学生所说的实验步骤：
1、将笔帽放入墨水后用适量橡皮泥堵住口，放 入矿泉水瓶内，使其直立漂浮在水中，盖紧瓶盖。 2、用力捏矿泉水瓶压缩瓶内气体，使笔帽下沉 至瓶底。观察笔帽内的水柱长度______ 3、松手使矿泉水瓶恢复原状，当笔帽漂浮在水 面静止时观察笔帽内的水柱长度______
教师提出实验的注意事项: （1）橡皮泥要适量，开始时笔帽要漂浮在水面 上。 （2）放入笔帽后，矿泉水瓶要盖紧瓶盖。 （3）注意观察笔帽内墨水柱的长短变化
的图片）：
和鼓励。教师简单分
析该有趣实验的原因，
潜水艇靠改变自身重力实现浮沉。
并告知学生大气压的 作用不可忽略，和前
面所学压强的知识做
好呼应。
四、课堂小结：(学生反思交流收获，教师补充） • 1、知道了潜水艇的浮沉条件。 • 2、明白了潜水艇有一个特殊构造：水舱。 • 3、锻炼了自己的观察能力和分析能力。 • 4、见识到了物理学的力量，培养了热爱科学的精神。 • 5、……
本节课位于浮力和阿基米德原理之后，既是对前面所学浮沉条 件知识的自然延伸，也带有总结的意味，新课程标准对本节课的要 求是：知道潜水艇浮沉的原理。本节课的内容充分体现了“从生活 走向物理，从物理走向社会”的新课程理念，其中既有实验探究， 又有思考分析，还可联系大量的社会、生活实例，是一堂课程资源 十分丰富的课，也是对学生进行新课改理念教育极好的机会。本节 课不仅要让学生学到新知识、培养其基本的探究能力，而且要努力 体现出物理学的力量及由此产生的重大社会现实意义，激发学生学 习物理的兴趣与积极性，培养他们热爱物理、热爱科学的精神。
初中物理实验创新第八章 浮力 ຫໍສະໝຸດ 浮力的利用》—潜水艇的浮沉
潜水艇的浮沉说课
01
教材分析
02
教法
03 教学设计思路
04
教学过程
05 创新实验设计思想
一、【教材分析】
本节课的主要内容是浮力的利用。课本首先介绍了潜水艇能潜 入水下航行，然后直接点出课题：向潜水艇的水舱中充水和排水实 现浮沉，接着可以通过分析对应的图片加深对其浮沉条件的理解。