北师大版物理八年级下册8_5学生实验：探究——影响浮力大小的因素 学案课件(共35张PPT)

(共35张PPT)
学生实验：
探究影响浮力大小的因素
导学设计
学点1　浮力
观察：如图所示。
思考：
问题1：将一石块悬挂在弹簧测力计下端，此时弹簧测力计的示数等于石块所受的_______。将石块浸没在水中时，会看到弹簧测力计的示数________，当我们用手向上托石块时，会看到弹簧测力计的示数也________。这个现象表明浸没在水中的石块受到水________托的力。
问题2：浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力，叫________。它的施力物体是________。
重力
变小
变小
向上
浮力
液体
观察：如图所示。
思考：
问题：游泳运动员能浮在水面上游泳，是因为浸在水中的运动员受________的作用。
浮力
学点2　浮力产生的原因
观察：如图所示。
思考：
问题：将玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F左_____F右，其合力F水平＝_____；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上________F向下，其合力F竖直＝__________，方向___________。
＝
0
＞
竖直向上
F向上—F向下
观察：如图所示。
思考：
问题1：把一个正方体物体放入液体中，正方体前、后、左、右四个侧面浸入液体中的深度相同，根据液体压强的计算公式 p＝________可知，四个侧面所承受的压强相等，由于四个侧面的受力面积相同，根据F＝______可知四个侧面所受压力相等，其水平方向压力的合力F水平＝______。
ρgh
pS
0
但竖直方向上由于下表面浸入液体的深度大于上表面浸入液体的深度，所以下表面受到的向上的压强大于上表面受到的向下的压强，而上、下表面的受力面积相同，所以下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，这个压力之差就是________。
问题2：浮力的方向：________。
浮力
竖直向上
学点3　浮力的大小
阅读教材P76～P78，探究浮力的大小与什么因素有关。
[问题与猜想]
问题：浮力的大小与哪些因素有关？
猜想：可能与排开液体的重力有关。
依据：如图所示，在盆中放一个装满水的塑料桶，用手把空的矿泉水瓶按入水中。随着按入深度的增加，矿泉水瓶排开的水也增加。
[制订计划]
实验器材：体积相同的铁块和铝块、体积较大的一个铁块、弹簧测力计、溢水杯、一杯水、量筒、小烧杯、一杯盐水、细线。
[实验过程]
1．如图所示，用弹簧测力计分别测量出铁块在水中所受的______和铁块排开水的______，比较它们的大小关系。换用铝块、大铁块重复上述实验。
2．把水换成盐水重复实验
浮力
重力
[收集证据]
实验数据记录表：
研究对象 物体的重力/N 浸入液体中 后弹簧测力 计的示数/N 浮力/N 空桶的重力/N 桶和液 体的总 重/N 溢出液体的
重力/N
铁块
铝块
大铁块
[分析与结论]
物体所受的浮力________物体排开的液体所受的重力。
问题：________________________________________________________。
这个规律叫作阿基米德原理。表达式：F浮＝________。
等于
G排
浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它所排开的液体所受的重力
观察：如图所示。
思考：
问题：物体在气体中也受到浮力的作用。节日里放飞的气球，是受到空气对它的浮力而飞上天的。阿基米德原理不但适用于液体，同样也适用于________。
气体
类型一　浮力产生的原因
应用示例
例1 如图所示，浸没在水中的正方体物块，边长为10 cm，物块上表面距水面10 cm，问：(g取10 N/kg)
(1)物块上表面受到水向下的压强和压力分别是多少？
(2)物块下表面受到水向上的压强和压力分别是多少？
(3)物块受到水的浮力是多少？
[方法指导]
对浮力产生原因的理解：
(1)当物体上表面露出液面时，F向下＝0，则F浮＝F向上。
(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密粘合，水对其向上的压力F向上＝0，故它们不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是F向上－F向下>0，即F向上>F向下。
(3)同一物体浸没在液体的不同深度处，上、下表面所受的压力差不变，物体所受浮力不变。
(4)浮力的实质是液体对物体上、下表面压力的合力。因此在分析物体的受力情况时，浮力和液体对物体上、下表面的压力不能同时考虑。
类型二　探究影响浮力大小的因素
例2 在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：
A．可能与物体浸没在液体中的深度有关。
B．可能与物体的密度有关。
C．可能与物体的体积有关。
D．可能与物体浸在液体中的体积有关。
E．可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想，小明利用下列器材做了如图所示的实验。
器材：体积相等的铁块和铜块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等。
(1)分析比较实验①③④，可以验证猜想_____是正确的；分析比较实验①④⑤，可以验证猜想_____是错误的。(均选填“A”“B”“C”“D”或“E”)
(2)分析比较实验①⑤与②⑥，可以验证猜想____(选填“A”“B”“C”“D”或“E”)是错误的。
(3)分析比较实验________可得：浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(4)该实验探究主要运用的科学探究方法是____________。
D
A
B
②⑥⑦
控制变量法
[实验点拨]
探究浮力的大小跟哪些因素有关时，通常采用“控制变量”的思想去分析和设计，还采用“称重法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，还能准确地测出浮力的大小。称重法测浮力：F浮＝G－F示，具体分析如下：对物体进行受力分析，如图所示，物体受到自身的重力G、液体对它的浮力F浮以及弹簧测力计对物体的拉力F拉，F拉的大小等于弹簧测力计的示数F示，根据物体在平衡状态下所受合力为0，则有F示＋F浮＝G，所以F浮＝G－F示。
类型三　阿基米德原理
例3 如图所示是小新同学验证阿基米德原理的实验过程图：
(1)如果是你做这个实验，为了减小误差，则图中的操作步骤顺序为____________。
(2)图中________两个步骤是为了测量浮力的大小。
DABC或ADBC
A、B
实验 次数 物重G/N 物体浸没水中 测力计示数F/N 桶与排开水 总重G1/N 空桶重 G0/N 浮力 F浮/N 排开水重
G排/N
1 1.2 0.7 1.1 0.6 0.5 0.5
2 2.0 1.5 1.0 0.6 0.5 0.4
3 2.4 1.7 ______ 0.6 0.7 0.7
1.3
(3)下面是小新同学实验时设计的表格及填写的实验数据。
①请你将该表格第三行数据补充完整。
②小新同学在进行数据分析时，发现第2次实验数据与其他两次反映的规律不相符，为了得到结论，他将第2次实验中G1的数据改为1.1 N，G排的数据改为0.5 N。请你对他的做法进行评估：_________________________________；如果是你，对这种情况采用的做法是__________________。
没有实事求是的科学态度，做法不正确
分析原因，重新实验
[实验点拨]
验证阿基米德原理实验分析
注意：①、④实验顺序不能颠倒，若先测G桶水总重，倒出水后，再测G空桶，水会倒不干净，使G空桶偏大，G排偏小
F浮=G排
称重法
G-F示
=
G桶水总重- G空桶
①
④
②
③
实验顺序：
注意：实验前一定要在溢水杯中装满水，这样才能将物体排开的水全部收集。
类型四　浮力的计算
例4 将边长为2 dm、密度为3×103 kg/m3的立方体浸没在水中，它的上表面距离水面20 cm。试用两种方法计算出它所受到的浮力。(g取10 N/kg)
[易混辨析]
(1)阿基米德原理中的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体全部浸入液体中，即物体浸没在液体中；二是物体的一部分浸入液体中，另一部分露出液面。
(2)G排指被物体排开的液体所受的重力，F浮＝G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
(3)V排表示被物体排开的液体的体积，当物体浸没在液体中时，V排＝V物；当物体只有一部分浸入液体中时，V排(4)由F浮＝G排＝ρ液gv排可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体的体积、密度、形状，物体在液体中的深度，以及液体的多少等因素无关。
课堂小结
浮力
定义：浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力
产生原因：物体受到向上和向下的压力差
浮力的三要素
作用点
方向：竖直向上
大小：F浮＝G排（阿基米德原理）
课堂反馈1
1.下列有关浮力的说法正确的是(　　)
A．浮在液面上的物体受到浮力，而下沉的物体不受浮力
B．浮力是浸在液体(或气体)中的物体对液体(或气体)施加的力
C．在不同液体中浮力方向会不同
D．浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托的力
D
2．小明用弹簧测力计吊着一物块在空气中称时，示数为3 N，当把物块浸没在煤油中称时，示数为2.5 N，此时物块受到煤油的浮力为________N。
0.5
3．如图甲所示，将一石块悬挂在弹簧测力计下端，此时弹簧测力计的示数_____(选填“大于”“小于”或“等于”)石块所受的重力；如图乙所示，当我们用手向上托石块时，此时弹簧测力计的示数_____(选填“大于”“小于”或“等于”)石块所受的重力。如图丙所示，当我们将石块浸没在水中时，此时弹簧测力计的示数_____(选填“大于”“小于”或“等于”)石块所受的重力。实验表明浸没在水中的石块受到水给它的一个向上托的力，这个力叫______，施力物体是______，受力物体是________。
等于
小于
小于
浮力
水
石块
4．如图所示，将玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜，将其浸没在水中。当玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F左______F右，其压力差F＝______；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F上_____F下，其压力差F＝________，方向_________。浮力实质上是物体受到______和_____的压力差。
＝
0
<
F下－F上
竖直向上
向上
向下
5．如图所示，某物块浸没在水中时，下表面受到水的压力为2.3 N，上表面受到水的压力为1.5 N，则该物块受到水的浮力为________N，方向____________。
0.8
竖直向上
1.如图所示为小明同学探究浮力大小与_________________的关系实验，请将该实验的正确顺序补充完整：c、____________(填入实验序号)，这就是著名的_______________实验，其内容是：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它______________所受的重力，写成公式就是____________。
课堂反馈2
排开液体的重力
b、a、e、d
阿基米德原理
排开的液体
F浮＝G排
2．把一个实心金属球放入盛满酒精的烧杯中，金属球沉入杯底，从杯中溢出80 g酒精，金属球排开酒精的重力是______N，金属球在酒精中所受的浮力是______N。(g取10 N/kg)
3．把体积为300 cm3的石块浸没在水中，石块排开水的体积是______ cm3，石块受到的浮力为______N。(g＝9.8 N/kg)
0.8
0.8
300
2.94
4．如图所示，用细绳系住体积为3×10－4 m3的物体A，使它竖直下垂且全部浸入水中静止，此时绳子的拉力是1.5 N。求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)物体A受到的浮力。
(2)物体A的密度。
答案: (1)3 N　(2)1.5×103 kg/m3
再见