9.2 阿基米德原理 学案（有答案）2023-2024学年物理沪科版八年级下册

9.2 阿基米德原理
素养目标
1.经历实验探究,说出影响浮力大小的因素,体验探究过程中运用的科学方法。
2.经历从提出问题、作出猜想到进行实验探究的过程,概述阿基米德原理。
3.通过实验探究,激发学生勇于探求真理的热情,享受科学探究的乐趣,培养实事求是的科学态度。
◎重点:经历探究影响浮力大小的因素、概述阿基米德原理。
【预习导学】
生活中的物理
曹 冲 称 象
《三国志》中记载:冲少聪察,生五六岁,智意所及,有若成人之智。时孙权曾致巨象,太祖欲知其斤重,访之群下,咸莫能出其理。冲曰:“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知。”太祖大悦,即施行焉。
　　【问题】通过《力的合成》的学习,我们知道曹冲称象运用了等效替代的思维方法,那么曹冲称象利用的原理是什么
重点梳理
知识点一 浮力的大小与哪些因素有关
1.影响因素:物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 有关,还与物体排开液体的
有关,而与浸没在液体中的 无关。
2.研究方法:由于影响浮力大小的因素可能不止一个,探究过程要运用 法。
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所谓“物体排开液体的体积”是指物体浸入液体部分的体积,这部分体积排开了本来处于这一位置的液体。
对点自测
1在如图所示的“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,可以探究物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关的是图中的 ( )
A.甲和丙 B.甲和乙
C.乙和丁 D.丙和丁
【参考答案】
知识点一
1.密度　体积　深度
2.控制变量
对点自测
1.A
知识点二 阿基米德原理
1.原理内容:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于 的大小,这就是著名的阿基米德原理。
2.公式表示: 。
3.适用范围:阿基米德原理是在实验基础上分析归纳得到的,它既适用于 体,也适用于
体,即浸没在气体里的物体受到的浮力大小,等于它排开的气体所受到的重力,即F浮=G排气=ρ气gV排。
4.推导公式:根据原理可知 F浮=G排,结合已经学过的知识,我们知道排开液体的重力G排=m排g=ρ液gV排,即F浮=G排= 。式中G排即为被物体排开的液体的重力,单位是N;ρ液是物体所浸入的液体的密度,其单位必须用kg/m3;V排表示被物体排开的液体的体积,单位必须用 m3,g取9.8 N/kg(或取10 N/kg)。
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“浸入”是指部分体积在液面之下,并且随着浸入深度的增加排开液体的体积不断增大;“浸没”是指物体的全部体积都在液面以下,排开液体的体积等于物体的体积,不随深度的变化而变化。
对点自测
2小莺做“验证阿基米德原理”实验的步骤如图所示,处理数据时,发现实验步骤有所遗漏,
遗漏的步骤为 ,若将遗漏的步骤标注为d,实验步骤a、b、c、d中,弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd。若这些示数之间的关系满足(用所给的字母表示) ,则可验证阿基米德原理。
【参考答案】
知识点二
1.被物体排开的液体所受重力
2.F浮= G排　
3.液　气
4.ρ液gV排
对点自测
2.测量空桶的重力　Fa-Fb=Fc-Fd
【合作探究】
任务驱动一 探究浮力的大小与哪些因素有关
提出问题:将饮料罐正立着按入水中,按入水中越深,所需的力越大;人在水中会下沉,在死海中会浮在水面上;木块浮在水面上,而铁块在水中会下沉。那么,浮力的大小与哪些因素有关
作出猜想: 。
实验器材:体积相等的铁块与铝块、弹簧测力计、烧杯、水、浓盐水、细线等。
实验步骤与现象分析:
实验目的 图示 现象
探究浮力的大小是否与物体排开液体的体积有关
探究浮力的大小是否与液体的密度有关
探究浮力的大小是否与浸在液体中的深度有关
探究浮力的大小是否与物体的密度有关
　　实验结论:
浮力的大小只跟液体的 和物体排开液体的 有关。当液体的密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越 。当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越 。
【参考答案】
任务驱动一
作出猜想:浮力的大小可能与液体的密度、物体排开液体的体积、物体在液体中的深度、物体的密度等有关
实验结论:密度　体积　大　大
任务驱动二 探究浮力的大小
提出问题:浮力的大小等于什么
作出假设:既然浮力的大小只跟液体的密度和排开液体的体积有关,那么它们之间一定存在定量关系。
制订计划与设计实验:用 (填方法)测出物体在水中所受浮力的大小,同时测出物体受到浮力时排开液体的 ,然后比较两者之间的 关系。
实验器材:烧杯、弹簧测力计、小桶、小石块、细线等。
实验步骤:(1)先将烧杯按图甲那样放置,作为溢水杯;再按图乙那样用弹簧测力计测出小石块的重力G和小桶的重力G0。
　　(2)如图丙所示,将该小石块浸入盛满水的溢水杯中,并用一小桶接住从溢水杯中溢出的水。读出此时弹簧测力计的示数G',求出该物体所受浮力F浮=G-G'。
(3)按图丁那样测量出小桶和排开水的总重G1,再算出小桶中水的重力G排=G1-G0,发现F浮= G排。
实验数据:
小石块的重 G/N 小石块在水中测力计示数G'/N 小石块所受的浮力F浮/N 小桶的重力 G0/N 小桶排开水的总重力G1/N 排开水的重力 G排/N
2.2 1.4 0.8 1.0 1.8 0.8
探究归纳: 。
实验结论: ,即F浮= G排,这就是著名的阿基米德原理。
【参考答案】
任务驱动二
制订计划与设计实验:称重法　重力　数量
实验归纳:浸在水中的小石块所受的浮力等于它排开水的重力,F浮= G排
实验结论:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受重力的大小
任务驱动三 学以致用
通过上面的探究,请利用所学的知识解释曹冲称象的道理。
【参考答案】
任务驱动三
答:船上放大象和放石头,水面达到相同的记号,即排开水的体积相同,根据阿基米德原理知道两种情况受到的浮力相同;两种情况船均为漂浮,根据二力平衡条件可知,F浮=G,所以大象和船的总重等于石头和船的总重,则G象=G石头,所以 m象= m石头。
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