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【大单元整体教学】物理学科人教版八年级下册
第十章 分课时设计
课题 阿基米德原理
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《阿基米德原理》是初中物理知识中的一个重要规律，是初中物理课程的重要教学内容。本节课教学内容是对上一节课探究浮力的大小与什么因素有关这一问题的基础上，进一步做的完善和具体化，是理解和把握浮力知识应用的基础，也是本章教学内容的核心。学生已经明确物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。本节由“阿基米德的灵感”“浮力的大小”两部分内容构成。教材在实验环节并没有将最终的实验步骤展示出来，而是从如何测量浮力，如何测量排开液体受到的重力这个角度进行了实验的初步说明，这就为学生学习如何设计实验指明了方向，教师在教学中可以利用教材的这个设计特点强化学生的设计思想。
2.学习者分析 学生在日常生活的积累中对浮力已有了一定的感性认识,但要把有关浮力的认识从感性提高到理性，需要综合运用各方面的知识，如力的测量、重力、二力平衡、密度等重要知识，还需要对这些知识进行科学的分析、推理、归纳等。现实存在的问题是部分学生实验设计能力不足，进行实验是跟着教材中的现成步骤进行，没有自己的明确思路。
3.学习目标确定与教学重难点 （1）经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程，培养探究意识，提高科学探究能力；（2）通过实验过程，学习从实验数据分析，归纳物理学规律，培养学生初步的科学探究能力；（3）能复述阿基米德原理并书写出其数学表达式，能利用公式F浮=G排和F浮=ρ液gV排计算简单的浮力问题；本节教学的重点是阿基米德原理的实验探究及其应用，理解阿基米德原理并应用阿基米德原理进行相关计算。教学难点是阿基米德原理的理解和应用。
4.评价量表 《阿基米德原理》的评价量表任务列表任务要求（满分：20分）学生自评同学互评教师评价任务一：浮力大小能参与实验设计，进行实验，说出阿基米德原理的内容及公式（10分）任务二：利用F浮=G排和F浮=ρ液gV排计算浮力能熟练应用公式进行浮力相关判断和计算（10分）
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：引入新课
通过上一节的探究我们知道，浸入液体中的物体受到浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。那么浮力与这两个因素之间有怎样的数量关系呢？对于液体的密度我们查密度表可以得到，对于物体浸在液体中的体积，我们不容易知道。能不能把它转化成容易测量的东西呢？ 学生聆听、思考。 激发学习兴趣。
任务二：阿基米德的灵感
让学生阅读阿基米德的灵感，两千多年以前，希腊学者阿基米德为了鉴定金王冠是否是纯金的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，他忽然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？让学生做将空易拉罐按入水中的实验，进一步体会物体浸入水中的体积跟物体排开水的体积的关系。因为物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积，所以我们就把决定浮力的两个因素就改成：物体排开液体的体积和液体的密度。请大家思考：物体排开液体的体积和液体的密度，跟液体的质量有什么关系？跟液体的重力有什么关系？进一步思考浮力和物体排开的液体的重力可能是什么关系呢？明确实验要探究的问题就是浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系。 让学生将空易拉罐慢慢按入水中，学生在实验时观察易拉罐浸入水的多少与排开水的多少的关系，同时感受浮力的大小。分析推理：易拉罐浸入水中的体积越大，排开水的体积就越大即：物体浸入水中的体积=物体排开水的体积。学生回答：物体排开液体的体积和液体的密度的乘积就是物体排开液体的质量。物体排开液体的质量跟物体排开液体的重力成正比。 学习一些科学史知识，又为下面的探究做好铺垫。联系前面学习过的知识，获取新的知识。
任务三：浮力的大小
探究的问题：浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系。引导学生思考设计实验方案需要解决的两方面的问题：①如何测量物体受到的浮力。②如何测量被物体排开的液体的重力。在此基础上确定实验器材，设计实验步骤，需要记录的实验数据和表格。实验所需的器材：弹簧测力计，石块，盛有液体的烧杯，溢水杯，小桶等。指导学生按步骤实验：①用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶；②用弹簧测力计测出小石块的重力G物；③将石块体浸没在盛满水的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F拉；④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G桶+水；⑤计算出小石块受到水的浮力F浮和排出水的重力G排。实验数据记录在表格中。把上面的数据填入到下面的表格中次数物体所受重力/N物体在水中弹簧测力计读数/N浮力/N小桶和排开的水受到的重力/N小桶的重力/N排开水所受到的重力/N1 2 师生分析数据，总结归纳出阿基米德原理：（1）内容：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体的重力。（2）表达式：F浮=G排（3）导出式：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 学生思考讨论并回答：可以用“称重法”测量浮力。要测量被物体排开的液体的重力，学生能够想到可以采用不同的方法：一种方法是让排开的液体流进小桶，用弹簧测力计测出小桶和液体的总重力，减去空桶的重力就是被物体排开的液体的重力。另一种方法是让排开的液体流进量筒中，利用公式计算出排开液体的质量，再根据求出排开液体的重力。还有一种方法是利用重力可以忽略的塑料袋。让排开的液体流进塑料袋，用弹簧测力计测出塑料袋中液体的重力，其数值约等于被物体排开的液体所受的重力。学生分组实验，归纳总结得出阿基米德原理。 培养学生设计并进行实验的能力。【评价标准】能参与实验设计，进行实验，说出阿基米德原理的内容及公式（10分）能完整进行实验，说出阿基米德原理的内容及公式（8分）能熟记阿基米德原理的内容及公式（6分）
任务四：利用公式F浮=G排和F浮=ρ液gV排计算
结合例题指出利用阿基米德原理解决浮力问题时需要注意以下几点：（1）原理中的“浸入液体里的物体”包含两种状态，一是物体的全部都浸没在液体中V排＝V物；二是物体的一部分浸在液体中，一部分露出液面V排6.板书设计1．阿基米德的灵感影响浮力的因素2．浮力的大小（1）阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力（2）用公式表示为F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排
7.作业与拓展学习设计 1．如图所示，将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶过程中（未浸没），桶中水不断溢出，手用力的将越来越大。这是因为饮料罐受到浮力大小 ，饮料罐底部受到水的压强将 。水桶底部受到桶内水的压力将 （均选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 变大 变大 不变【详解】[1]将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中（饮料罐未浸没），饮料罐排开的液体的体积逐渐变大，根据浮力大小逐渐变大。[2]由于将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中，饮料罐底部在水中的深度增大，故根据饮料罐底部受到水的压强将增大。[3]饮料罐是按入装满水的桶中，水溢出，桶中的水的深度不变，故根据可知水桶底部受到桶内水的压强将不变，根据水桶底部受到桶内水的压力将不变。2．在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，小凯同学将重为4.5N的物体挂在弹簧测力计下浸没在盐水中，弹簧测力计的示数如图所示，则物体受到的浮力为 N，现向盐水中再加入适量的盐，弹簧测力计的示数会 （选题“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】 2.3 变小【详解】[1]由图示可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.2N，则物体受到的浮力F浮＝G﹣F＝4.5N﹣2.2N＝2.3N[2]向盐水中再加入适量的盐，盐水的密度将变大，由于浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关，由式子可知，当排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力将越大，所以弹簧测力计的示数将变小。3．将边长为的一个立方体铜块浸没在水中，它排开水的质量是 ，排开水的重力是 N；如果把它浸没在酒精中，它受到的浮力 （选填“变大”或“变小”）。（，g取）【答案】 1 10 变小【解析】略4．将重力相等的实心铜球、铁球、铝球浸没在水中，它们受的浮力（ρ铜＞ρ铁＞ρ铝）（ ）A．相等 B．铜球最大C．铝球最大 D．铁球最大【答案】C【详解】实心铜球、铁球、铝球重力相等，则质量相等，ρ铜＞ρ铁＞ρ铝，根据可知铝球的体积最大，则铝球排开液体的体积最大，根据，铝球受的浮力最大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。5．如图所示，体积相同的铁球、铝块和木块，浸在液体中的情况如图所示，则（ ）A．木块受到的浮力最大 B．铁球受到的浮力最小C．铝块受到的浮力最大 D．它们受到的浮力一样大【答案】D【详解】由阿基米德原理可知，浸在液体中的物体受到的浮力大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。由图可知，三个物体的形状、密度和所在位置不同，但都完全浸在同种液体中，排开液体的体积相同，所以三个物体受到的浮力大小相同，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。6．用弹簧测力计悬挂一实心物体，将物体从水面上方某一高度匀速下降，如图甲所示，物体下放过程中，弹簧测力计示数F与物块下表面下降高度h的关系如图乙，根据图中信息，可知（ ）A．物体受到的最大浮力是5NB．物体的体积是500cm3C．物体的密度是kg/m3D．物体浸没后，下表面受到水的压力保持不变【答案】C【详解】A．由图乙可知，物体的重力为9N，当物块下表面浸入水中的深度大于8cm时，弹簧测力计的示数不变，表明物块全部浸没于水中，排出水的体积最大，受到的浮力最大，对物块进行受力分析，可得G=F+F浮代入数据可得浮力为4N，故A不符合题意；B．由阿基米德原理可得物体的体积为故B不符合题意；C．物块的质量为物块的密度为故C符合题意；D．物体浸没后，其下表面受到的水的压力与水在该处的压强有关，液体压强随着深度增加而增加，所以深度越深受到的水的压力越大，故D不符合题意。故选C。7．为验证阿基米德原理，小明用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶、水、细线进行操作，实验步骤如图A、B、C、D、E所示。（1）他的操作步骤中有一处错误，请帮他指出，错误步骤： （只要填图所标的序号）。（2）改正错误后重新进行实验，A、B、D、E四幅图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。①由A图和 图中弹簧测力计的示数可以求出小石块受到的浮力；②如果关系式 （用测量符号表示）成立，就可以验证阿基米德原理。要想全面验证阿基米德原理，接下来应该 。（3）若小明在D步骤中，小石块未能完全浸没到液面下，其它测量均正确，是否也能得到③中所填写的关系式？ （选填“能”或“不能”）【答案】 C D 更换小石块，多次实验 能【详解】（1）[1]由图可知，C图为溢水杯，其中水面没有达到溢水杯口，当物体排开水时，水不会马上溢出，测得排开水的重力变小，故错误。（2）[2]由A图可知小石块重力F1，由D图可知小石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F3，则小石块受到的浮力[3]由B图可知小桶的重力F2，由图E可知溢出的水和小桶的总重力F4，则被排开液体的重力如果排开水所受的重力等于物体所受的浮力，就应有F浮=G排，即如此就验证了阿基米德原理。[4]上述步骤不能全面验证阿基米德原理，因为测量了一组数据，具有偶然性，不能得出普遍规律，故应更换其它石块，多次实验。（3）[5]小石块未完全浸没，排出液体的重力减小，所受浮力减小，但仍然符合阿基米德原理，就可以得到关系式。8．在学习浮力时，小明在家里做了一些有趣的小实验。（1）把鸡蛋放入清水中，发现它会沉在水底，不断在清水中加盐，下沉的鸡蛋会浮到水面上。根据这个现象，我们可以猜想，物体受到的浮力大小可能跟 有关；（2）将浮于水面的盆子向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多（如图乙）。针对这一现象，小明做了如下猜想：“物体在水中所受浮力大小可能与 有一定关系”；（3）经过进一步思考后发现，盆子浸入水中的部分越多，盆子排开的水就越多，排开水的重力就越大。浮力大小与排开水的重力有什么关系呢？在老师的帮助之下，小明又继续进行了实验。图丁是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的情景。请根据图示完成下面的填空。①石块排开的水所受的重力G排= N；②实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受到的重力；（选填“大于”、“等于”或“小于”）③在实验中，小明发现石块排开水的重力明显小于所受的浮力，排除测量误差因素的影响，造成这种结果的原因可能是： 。（写出一种即可）（4）这次实验完成后，还应 才能得出普遍性结论。【答案】 液体密度 排开液体的体积有关 1.2 等于 见解析 见解析【详解】（1）[1]把鸡蛋放入清水中，发现它会沉在水底，此时浮力小于重力。不断在清水中加盐，盐水的密度逐渐增大，下沉的鸡蛋会浮到水面上，此时浮力等于重力，重力不变，故这个过程中浮力变大，根据这个现象，我们可以猜想，物体受到的浮力大小可能跟液体密度有关。（2）[2]将浮于水面的盆子向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多时，手感受到的反作用力越大，故猜想物体所受浮力可能与物体排开液体的体积有关。（3）[3]空桶的重力为1N，桶与排开水的重力之和为2.2N，则排开水的重力为 [4]物体在水中所受浮力所以，浮力等于排开水所受重力。[5]小明发现石块排开水的重力明显小于所受的浮力，可能是因为溢水杯中没装满水，石块开始进入水中时排开的水没有溢出来。（4）[6]为了避免偶然性，得出普遍性结论，还应换用不同种类的液体，重复实验。
8.教学反思与改进本节课采用探究教学方法，使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程，从而更深刻地理解这一原理的内涵，同时有利于学生对科学本质的认识。学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去验证这一假设。在教学的各个环节中，有意识地引导学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。
作业设计
10.2阿基米德原理课时作业（时间：40min）
【基础训练】
知识点1：探究物体的浮力和物体排开液体受的重力大小的关系
1．图是验证阿基米德原理的实验步骤示意图，依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分别为、、、。
（1）物块受到的浮力 ；
（2）物块排开的液体受到的重力 ；
（3）若 则说明本次实验结果符合阿基米德原理。（选填“=”或“≠”）
【答案】 =
【详解】（1）[1]由称重法知道，物块受到的浮力
（2）[2]石块排开的水的重力为
（3）[3]基米德原理反映了物体所受浮力与排开液体重力的关系，即
F浮=G排
若验证成功，则F1、F2、F3、F4之间应满足关系式是
2．如图是小青“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验，弹簧测力计示数的大小关系是：．
（1）乙图中物块受浮力大小的表达式， ；
（2）小青比较甲、乙、丙三图，得出浮力大小与深度有关的结论，有同学指出这个结论不可靠，原因是 ；
（3）如果实验中水的密度大于液体的密度，则弹簧测力计示数大小关系应满足 （选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 没有控制物体排开液体的体积相同 小于
【详解】（1）[1]甲图中物体的重力大小等于，乙图中弹簧测力计对物体的拉力大小为，根据称重法物块受浮力大小的表达式
（2）[2]比较甲、乙、丙三图可知，液体的密度不变，金属块排开的液体的体积不同，由于没有控制物体排开液体的体积相同，所以不能探究浮力大小与深度的关系，因此，结论不可靠。
（3）[3]丙、丁两图物体全部浸没，排开液体体积相同，由于
根据可知
根据可知，在水中受到的浮力
在某液体中受到的浮力
则
因此
知识点2：阿基米德原理
3．将一重为100N的物体，放入一盛满水的溢水杯中，从杯中溢出了50N的水，则物体受到的浮力是（ ）
A．100N B．50N C．60N D．110N
【答案】B
【详解】阿基米德原理的内容是：浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体受到的重力。因此物体受到的浮力为
故选B。
4．下列关于浮力的说法正确的是（ ）
A．只有浸在液体里的物体才受到浮力，浸在空气中的物体不受浮力
B．只有漂浮在液体表面的物体才受到浮力，下沉的物体不受浮力
C．物体在液体中浸没得越深，所受浮力越大
D．浸没在液体中的物体受到的浮力大小取决于液体的密度
【答案】D
【详解】A．浸在液体里的物体受到浮力，在空气中的物体也受到浮力，故A错误；
B．漂浮的物体受浮力，下沉的物体也受浮力，故B错误；
C．当物体完全浸入液体中时，V排不变，由阿基米德原理可知浮力不变，与深度无关，故C错误；
D．浸没在液体中的物体，排开液体的体积不变，由阿基米德原理可知受到的浮力大小取决于液体的密度，故D正确。
故选D。
【能力提升】
1．水下飞天洛神舞《祈》深受观众好评，如图所示，当演员何灏浩从水中向水面“飞行”，但未露出水面的过程中，她所受水的压强 （填“变大”“不变”或“变小”）；若她潜在水中时，排开水的体积约为，则她在水中所受浮力为 N（g取10N/kg）。
【答案】 变小 800
【详解】[1] 当演员何灏浩从水中向水面“飞行”，但未露出水面的过程中，她所处的深度变小，由可知她所受水的压强变小。
[2] 她排开水的体积约为80dm3，则浮力为
2．如图所示，一个重10N的铁块挂在弹簧测力计上，将它浸没在盛满水的溢水杯中，静止时弹簧测力计的示数为6N。则铁块受到的浮力是 N，溢出水的质量是 kg。（g取10N/kg）
【答案】 4 0.4
【解析】略
3．在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是，当把零件浸没在水中时，测力计的示数为，金属零件受到的浮力是 ；此金属零件的体积是 。
【答案】 1 1×10-4
【详解】[1]由称重法可知，零件所受的浮力
F浮=G-F示=7.5N-6.5N=1N
[2]零件的体积
4．如图所示，用细线把同一物体，以甲种方式浸没入水中时其向上、向下的压力差为F甲；以乙种方式浸没入水中时其向上、向下的压力差为F乙。则：F甲 F乙（选填“>”、“<”或“=”）。
【答案】=
【详解】同一物体以两种方式浸没在液体中，排开液体的密度和体积不变，由阿基米德原理可知，物体以两种方式浸没在液体中，受到的浮力不变，由浮力产生的原因可知，物体受到向上和向下的压力差将不变，故F甲=F乙。
5．关于物体受到的浮力，下列说法不正确的是（ ）
A．液体的密度越大，物体受到的浮力越大
B．物体排开水的体积越大，受到的浮力越大
C．浮力的方向与重力的方向相反
D．在液体中上升的物体受到浮力，下沉的物体也受到浮力
【答案】A
【详解】A．物体受到的浮力与液体密度和排开液体体积有关，排开液体体积未知时，液体的密度越大，物体受到的浮力大小不能确定，故A错误，符合题意；
B．同一液体中，物体排开水的体积越大，受到的浮力越大，故B正确，不符合题意；
C．浮力的方向竖直向下与重力的方向相反，故C正确，不符合题意；
D．在液体中上升的物体受到浮力，下沉的物体也受到浮力，受到的浮力方向总是竖直向上，故D正确，不符合题意。
故选A。
6．形状不同的铝块、铜块和铁块都浸没在水中时，受到的浮力相同。由此可以断定这三个金属块的（ ）
A．质量相同 B．体积相同 C．密度相同 D．无法确定
【答案】B
【解析】略
7．小杰同学在游玩海底世界时，观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示，对气泡上升时受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是（ ）
A．浮力不变，压强不变 B．浮力变小，压强变小
C．浮力变大，压强变大 D．浮力变大，压强变小
【答案】D
【详解】气泡上升时，h变小，由得气泡受到水的压强变小，因此气泡的体积变大，由于一定质量的气体，体积变大，压强变小，所以气泡内的压强变小；由于气泡在上升过程中体积变大，所以根据阿基米德原理可知，气泡所受的浮力在变大。
故选D。
8．如图所示，物体和物体用细线连接悬浮在水中，物体重力为25N，物体重力为20N，物体体积为3.5×10-3m3，细线质量忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．细线对的拉力为15N
B．物体受到的浮力为15N
C．物体的体积为1×103m3
D．物体的密度为2.5×103kg/m3
【答案】A
【详解】A．物体a的体积为3.5×10-3m3，则物体a受到浮力
物体a静止，处于平衡状态，细线对a的拉力
Fa=F浮-Ga=35N-20N=15N
故A正确；
B．细线对b的拉力等于细线对a的拉力，等于15N，物体b静止，处于平衡状态，物体b受到的浮力
F浮b=Gb-Fb=25N-15N=10N
故B错误；
C．由阿基米德原理可得，物体b的体积
故C错误；
D．物体a的密度
故D错误。
故选A。
9．如图甲所示，立方体木块下端用一段细线与之相连，细线另一端固定在容器底（容器高比细线与木块边长之和大得多）。现向容器中慢慢加水（如图乙），直到装满容器。细线的拉力用F表示，容器中水的深度用h表示，则拉力F随深度h的变化关系图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】向容器中慢慢加水，物体浸入水中，一开始因为排开水的体积小，物体受到的浮力小于重力，细线没有被拉直，拉力为0；随着水的增多，排开水的体积越来越大，当物体受到的浮力大于物体重时，物体开始上升，当细线被拉直，细绳的拉力增大；当物体全浸入水中，排开水的体积不变、浮力不变，细线的拉力不变；由此可见细线的拉力是先为0，不断增大，最后不变。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
10．向两个完全相同且质量不计的轻质塑料瓶中装入体积相等、密度为ρA的液体后密闭，把它们分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中。如图所示，两容器内液面刚好相平，且两个塑料瓶的瓶底和瓶口均相平。若塑料瓶在甲、乙两种液体中所受浮力分别为F甲、F乙，甲、乙两种液体对容器底部的压强分别为p甲和p乙，则以下判断正确的是（ ）
A．p甲＜p乙，F甲＝F乙 B．p甲＝p乙，ρ甲＞ρ乙
C．p甲＞p乙，ρ甲＜ρ乙 D．p甲＝p乙，F甲＝F乙
【答案】A
【详解】如左图所示，可得在甲中受到浮力为
F甲＝ρ甲V排甲g＝ρAVg
因为V排＞V，所以ρA＞ρ甲；同理右图中乙受到的浮力为
F乙＝ρ乙V排乙g＝ρAVg
因为V排乙＜V，则ρA＜ρ乙，故ρ甲＜ρ乙。因为塑料瓶漂浮，所以F甲＝F乙＝G总瓶。由于瓶子的总重力相等，所以浮力相等即F甲＝F乙。已知液面相平即液体的深度相等，又ρ甲＜ρ乙，根据液体压强公式p＝ρgh，可知深度相等，压强越大，即p甲＜p乙。故A正确，BCD错误。
故选A。
11．小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。
（1）金属块浸没在水中所受的浮力是 N；
（2）观察A、B、C、D四个图（填图的序号）可得出金属块受到的浮力大小与 有关；
（3）小明还想在实验室中验证阿基米德原理
①方案一，小刚用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知，石块浸没在水中受到的浮力F浮= N，排开水的重力G排= N，发现F浮≠G排，造成这种结果的原因不可能是 （填字母）；
A．整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零
B．步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部
②方案二，如图乙，小明将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A的示数 （选填“增大”、“减小”或“不变”），且弹簧测力计A的示数变化量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）B的示数变化量，从而证明了F浮=G排。
【答案】 4 排开液体体积 0.5 0.4 A 减小 等于
【详解】（1）[1]由图A知道，金属块的重力G=10N，由图D知道，金属块浸没时弹簧测力计的示数
F′=6N
则金属块浸没在水中所受的浮力为
F浮=G﹣F′=10N﹣6N=4N
（2）[2]由A、B、C、D四个图可知，金属块排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，受到的浮力不同，据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
（3）①方案一，[3]小刚用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。
由甲图知道，石块的重力F1=2N，石块浸没时弹簧测力计的示数F3=1.5N，则石块浸没在水中受到的浮力
F浮=F1﹣F3=2N﹣1.5N=0.5N
[4]空小桶的重力F2=0.5N，空小桶和排开水的总重力F4=0.9N，则排开水的重力
G排=F4﹣F2=0.9N﹣0.5N=0.4N
发现
F浮≠G排
[5]A．若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，那么所得浮力与排开水的重力大小应不变，故A不可能，符合题意；
B．步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，容器对石块有支持力，测的F3偏小，则利用F浮=F1﹣F3偏大，所以B有可能，不符合题意。
②方案二 [6]如图乙，小明将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台，重物浸入水中的体积变大，排开水的体积变大，根据F浮=ρ液gV排知道，重物受到的浮力变大，所以弹簧测力计A的示数F′=G﹣F浮变小。
[7]又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计B的示数变大；根据阿基米德原理知道，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等，从而证明了
F浮=G排
12．小明在探究浮力的实验中，测量浸在水中的物体所受浮力大小过程如图1所示。
（1）由甲图可知，物体的重力为 N；
（2）根据图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开水的体积越大，所受的浮力越 。有同学认为浮力的大小与物体浸入水中的深度有关，为研究这一问题，可在图丁后进行如下操作：改变物体 ，观察弹簧测力计的示数是否发生变化；
（3）在上述实验的基础上，小明若想探究浮力大小与液体密度的关系，则应该换用一杯 （选填“质量”或“密度”）不同的液体，将物体浸没在液体中，观察弹簧测力计的示数，与 图比较得出结论（选填“乙”“丙”或“丁”）；
（4）如图2所示，图线 （选填“a”或“b”）能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况；
（5）另一小组在探究浮力的大小跟液体的密度关系，根据测得的实验数据描绘出浮力与液体密度的关系如图3，分析后发现，由于误将物体受到的拉力当作了浮力，导致图像甲未经过坐标原点。由此可推断：物体受到的浮力大小与液体密度的关系图像应该是 （选填“乙”“丙”或“丁”）。
【答案】 4 大 浸没的深度 密度 丁 b 丙
【详解】（1）[1]由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4N，即物体的重力为4N。
（2）[2]由图甲、乙、丙、丁知，物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，据称重法知，物体所受的浮力越大。所以可得：物体排开水的体积越大，所受的浮力越大。
[3]要探究浮力大小与物体浸入水中的深度的关系，应保持物体排开水的体积不变，浸入水中的深度发生改变，所以图丁后，改变物体浸没在水中的深度，观察测力计示数的变化情况。
（3）[4][5]要探究浮力大小与液体密度的关系，应让物体浸没在不同的液体中，控制物体排开液体和水的体积相同，所以应换用一杯密度不同的液体。将物体浸没在液体中，观察测力计的示数，应与图丁比较作出结论，因为图丁中，物体浸没在水中，则物体在液体和水中排开的体积相同。
（4）[6]物体浸入液体中，未浸没时，浸入深度越深，排开液体的体积越大，所受的浮力越大，浸没后，排开液体的体积不变，所受的浮力不变，所以浮力随浸入深度的变化情况是先增大，后不变，故图线b符合题意。
（5）[7]物体排开液体体积相同，液体密度越大，据阿基米德原理知，所受的浮力越大。而浮力越大，则物体所受的拉力越小，且浮力等于重力与拉力的差，即重力等于浮力与拉力的和，而重力保持不变，所以物体受到浮力大小与液体密度的关系的图线与拉力与液体密度的关系的图线的倾斜程度相同，图3中丙符合。
13．质量为1.8千克的金属块，体积为2×10-4米3，浸没在水中，求：
（1）金属块密度ρ；
（2）金属块所受浮力F浮。
【答案】（1）；（2）
【详解】解：（1）金属块密度为
（2）金属块所受浮力为
答：（1）金属块密度为；
（2）金属块所受浮力为。
14．救援队用吊绳打捞沉到水池底部的实心长方体沉箱，如图甲所示，提升过程中始终以0.15m/s的速度竖直向上匀速提起，图乙是吊绳的拉力F随时间t变化的图象，整个提起过程用时80s，g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3，不计水的阻力及水面高度的变化。求：
（1）开始提起（t=0）时，沉箱下表面到水面的距离；
（2）t=0时，沉箱下表面处水产生的压强；
（3）沉箱未露出水面时所受的浮力；
（4）沉箱的体积多大。
【答案】（1）7.5m；（2）7.5×104Pa；（3）3×104N；（4）3m3
【详解】解：（1）根据乙图可知，实心长方体全部露出水面所用的时间为t=50s，沉箱下表面到水面的距离为
h=s=vt=0.15m/s×50s=7.5m
（2）t=0时，沉箱下表面处水产生的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7.5m=7.5×104Pa
（3）根据乙图可知，沉箱的重力为
G=8.1×104N
沉箱未露出水面时，绳子的拉力为
F拉=5.1×104N
沉箱未露出水面时匀速被提起，受到竖直向下的重力，竖直向上的浮力和绳子的拉力，这三个力彼此平衡，所以浮力
F浮=G﹣F拉=8.1×104N﹣5.1×104N=3×104N
（4）根据阿基米德原理可知沉箱的体积
答：（1）开始提起（t=0）时，沉箱下表面到水面的距离为7.5m；
（2）t=0时，沉箱下表面处水产生的压强为7.5×104Pa；
（3）沉箱未露出水面时所受的浮力为3×104N；
（4）沉箱的体积是3m3。
15．将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有的体积露出水面，如图所示。求：
（1）木块静止时，受到水的浮力是多少？
（2）木块静止时，木块底部受到水的压强是多少？
（3）若要将木块全部浸没在水中，则至少要向下加多大的压力？
【答案】（1）7.5N；（2）750Pa；（3）2.5N
【详解】解：（1）木块的体积
V=a3=(0.1m)3=0.001m3
木块排开水的体积
木块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×7.5×10-4m3=7.5N
（2）木块底部距离水面的高度
木块底部受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m=750Pa
（3）若要将木块全部浸没在水中，则增大的排开水的体积
V排′=V-V排=0.001m3-7.5×10-4m3=2.5×10-4m3
至少要向下加的压力
F=F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10-4m3=2.5N
答：（1）木块静止时，受到水的浮力是7.5N；
（2）木块静止时，木块底部受到水的压强是750Pa；
（3）若要将木块全部浸没在水中，则至少要向下加多大的压力为2.5N。
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八年级物理大单元整体设计
第十章《浮力》
一、单元内容分析
本章是前三章“力”“运动和力”“压强”内容的延伸。通过学习第七章，知道了力的基本概念和力的描述，这些都为学生正确认识和描述浮力奠定了基础。第八章学生学习了物体平衡状态和二力平衡条件，而本章物体的浮沉条件就是二力平衡条件的具体应用之一。第九章，由固体压强逐步过渡到液体压强，最后延伸到流体压强，这些内容为学生认识浮力，领悟物体在液体和气体中都受到浮力的作用等奠定了基础。
本章共分三节，第一节通过观察现象和探究实验得出凡浸在液体中的物体都受浮力，影响浮力大小的因素，第二节探究浮力的大小和排开液体所受重力的关系，得出阿基米德原理，第三节给出浮沉条件，并利用它解释潜艇、气球等的原理。“浮力的利用”是讨论如何应用物体的浮沉条件、阿基米德原理解决实际问题。
教材为进一步完善浮力概念的认识过程。首先是形成概念，接着是感知浮力，测量浮力，最后是分析浮力。这种设计体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想理念，这样学生学习起来轻松，为后续学习打下坚实基础。为进一步理顺对“阿基米德原理”探究过程的逻辑关系。该实验设计如下：探究浮力大小跟哪些因素有关。推测：浮力的大小跟排开液体重力的大小可能有关。实验：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。这种设计重在让学生认识浮力，包括测量浮力和分析浮力以及利用控制变量法来探究物理规律的逻辑关系。
二、本章课标要求
本章内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”，是该主题下的二级主题“机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下：
2.2.9 通过实验，认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理，能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
例 10了解潜水艇的浮沉原理。
三、本章核心素养
物理观念：浮力、浮力的计算、影响浮力大小的因素、阿基米德原理、物体的浮沉条件、浮力的应用。
物理思维：通过建构物理模型理解浮力产生的原因。通过联系生活实际知道物体浸在液体中的体积与物体排开液体体积的关系。通过发现问题、提出猜想、设计实验方案，进行实验收集证据，探究得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。通过建构模型和理论分析得出物体的浮沉条件。
科学探究：探究浮力产生的原因、探究影响浮力大小的因素、探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系。
科学态度与责任：能初步体会利用实验能够探究物理规律，解决科学问题。能通过实验知道浮力的大小和那些因素有关，产生成就感，有学习物理的兴趣；在实验中实事求是进行实验、记录实验数据，形成规范操作意识；形成对“反常 ”的数据进行分析和判断的意识，培养求真务实的精神。
四、本章教学目标
（一）内容目标：
1.知道浮力的概念
2.知道浮力产生的原因；
3.知道用称重法测量浮力；
4.知道浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关；
5.知道阿基米德原理的内容和表达式，能进行浮力的计算；
6.知道物体的浮沉条件；
7.知道浮力的应用；
（二）学业目标：
1.通过对本章内容的学习，让学生理论联系实际，解决实际问题。
2.通过浮力的应用，让学生了解我国的科学技术发展，增强学生的民族自信心。
五、教学重点
1.浮力概念的建立；
2.“称重法”测浮力；
3.阿基米德原理的实验探究及其应用；
4.理解阿基米德原理并应用阿基米德原理进行相关计算；
5.理解物体的浮沉条件和改变物体浮沉的方法。
六、教学难点
1.浮力产生的原因；
2.浮力的大小与哪些因素有关的探究过程；
3.阿基米德原理的理解和应用；
4.综合利用二力平衡的知识探究浮沉条件，能应用浮沉条件解释简单的物理现象。
七、学情分析和建议
从学生的知识维度分析：浮力是学生比较熟悉的一种力，是初中物理重点内容之一。学生在小学的科学课和日常的生活经验中对浮力已经有了一些前概念，但是学生根据生活现象得到的一些结论有些是片面的，甚至有些是错误的。通过课前作业的问卷调查、访谈等形式，诊断出问题的源头，教学中可以从学生的已有经验和认知水平出发，设计多种学习活动。在认知有冲突的地方，有针对性的通过实验、讨论等教学手段，纠正学生的一些错误认识，形成新的认知平衡。
从学生的技能维度分析：八年级学生虽然已经具有一定的思维能力，但是思维的深度和广度还不够，思考问题往往不够全面。这章是对前面所学的压力、液体压强、二力的平衡等知识的综合应用，难度大。针对每个学生的个体差异不同，在教学过程中必须面向全体学生，满足每个学生发展的需求，因材施教，重视物理概念的建构过程，促进学生对抽象概念的理解。教师通过实验探究帮助学生学习和运用知识，引导学生在问题解决中提升操作技能与探究能力，发展核心素养。
从学生的素质维度分析：初中阶段是人生成长的重要时期，具有很强的探索自然的好奇心和求知欲，也是学生心里发展，树立正确人生观，培养必备品格的关键期。教学中要依据核心素养内涵及学生身心发展特点，通过观察、操作、体验等方式，经历丰富的实践活动，在活动中获得成就感，提升自尊水平。通过了解我国古代和现代科技成就，体会中华民族的智慧，培养学生实现中华民族复兴的责任感与使命感。
八、本章活动主题
辽宁舰行驶在海面上，巨大、漂亮的航空母舰会对学生有很强的吸引力。这既大又重的船只为什么能漂浮在海面上、舰的自重和载重与舰的形状间有何关系等一系列问题是学生们非常感兴趣的，也是学习这一章内容后能解决的问题。辽宁舰除与这一章所要学习的浮力内容有关外，还可激发学生的爱国主义热情、培养学生理论联系实际和关注科技发展的意识。
九、整体教学课时安排
单元主题 任务 问题 活动
压强 任务一：浮力（1课时） 问题1：浮力的概念 活动一：观察思考生活中有关浮力的场景，认识浮力。活动二：用称重法测量物体浸没时的浮力。
问题2：浮力产生的原因 活动一：建立物理模型，分析推导得出浮力产生的原因。
问题3：浮力大小的影响因素？ 活动一：猜想、设计实验、进行实验收集证据，得出结论。
任务二：阿基米德原理（1课时） 问题1：阿基米德的灵感能获得什么？ 活动一：将空易拉罐按入水中，分析推理知道物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积。
问题2：浮力大小与物体排开液体所受浮力的关系？ 活动一：设计实验、进行实验收集证据，得出结论。
任务三：物体的浮沉条件及应用（1课时） 问题1：物体的浮沉条件？ 活动一：观察，充分讨论、操作后，汇报做法。活动二：利用阿基米德原理公式的变形F浮＝ρ液gV排和浮沉条件来分析。
问题2：浮力的应用？ 活动一：把橡皮泥捏成团放在水面，观察橡皮泥的运动状态。再把橡皮泥捏成碗形或船形放在水面，观察橡皮泥的运动状态。活动二：学生自制潜水艇模型。
十、学习评价量化表
评价指标 评价等级即分值 得分
一级指标 二级指标 优秀 良好 合格 自评 他评 师评
活动态度（20％） 学习兴趣 对本课有浓厚的学习兴趣 对本课有较高的学习兴趣 对本课的学习兴趣一般
学习态度 学习态度认真负责，努力完成预定任务 认真参与，在同学的协助下努力实现预定任务 认真参与，在同学的协助下努力未能全部实现预定任务
合作交流（20％） 与人合作 主动和同学配合，分工合作，乐于帮助同学 能和同学配合，做好自己分内的事 有需要时才和同学合作，喜欢个人学习
与人沟通 态度谦虚，认真倾听同学意见，能合作解决问题 会倾听同学意见，基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见，不喜欢和同学合作解决问题
探究实验（30％） 动手操作 能熟练操作实验器材，并在规定时间内完成实验任务 操作器材叫熟练，能够完成实验任务，但有缺陷 不能熟练操作实验器材，不能完成实验任务，或效率太低
分析归纳 根据实验现象和数据能够快速地分析归纳得出结论，并能和同学交流反思 能根据实验现象和数据得出实验结论，不能和同学交流反思 能记录现象和数据，不能得出对应的结论，或不能得出完整的结论
学习成果（30％） 获取知识 能够完成本节课的学习目标，能完全理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，能在老师或同学的协助下理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，不能完全理解本节课重难点
熟练运用 能够独立、快速完成课堂或课后练习，能运用所学内容解释一些实际问题 能够在老师或同学的帮助下完成课堂或课后练习，能解决一些实际问题 不能完成全部的课堂或课后练习，在解决实际问题时存在较大困难
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