10.2 阿基米德原理 课件(共32张PPT)2023-2024学年物理人教版八年级下册

(共32张PPT)
第2节
第十章　浮力
阿基米德原理
1.浮力的影响因素有哪些？他们与浮力大小有怎样的关系？
提示　浮力的大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关。在同种液体中，物体浸在液体中的体积越大，物体受到的浮力越大；当浸在液体中的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
2.下列关于浮力的说法，正确的是(　　)
A.只有浸没在液体里的物体才受到浮力
B.只有浮在液体表面上的物体才受到浮力，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.浮力的方向总是竖直向上的
D
3.当物体浸在水中时，排开液体的体积指的是哪一部分的体积？
提示　排开液体的体积是指物体放入液体中后，挤占了原本的液体的位置后，溢出来的液体的体积，同时也是指在液面之下的物体的体积。
一、探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
1.根据教材中的饮料罐放入水中的实验，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
提示　通过实验发现越向下按压饮料罐，手受到的向上反抗的力越明显，说明受到的浮力越大。
2.根据阿基米德的发现我们可以推测出来：浮力的大小跟_____________
密切相关，而液体的重力大小跟它的质量成正比，因此，可以进一步推想，浮力的大小跟 也密切相关。
为了研究这个问题，我们一起来做以下实验：探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系。
排开液体的
质量
排开液体的重力
实验步骤：
(1)如图甲、乙所示，用弹簧测力计
分别测出小桶的重力G桶和重物的重
力G；
(2)如图丙所示，把重物浸没在盛满
水的溢水杯中，读出测力计的示数F，同时用小桶收集排开的水；
(3)如图丁所示，测出小桶和重物排开的水所受的总重力G总；
(4)换用不同质量的重物和不同密度的液体重复实验。
实验结论：浸在液体中的物体受到 ，其大小等于______
。
竖直向上的浮力
排开
液体的重力
实验次序 物重G/N 物体浸没在水中测力计示数F/N 桶与排出水总重G总/N 空桶重G桶/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 1.1 0.6 0.5 0.5
3 2.4 1.7 1.3 0.6 0.7 0.7
注意事项：
(1)为减小误差，应先测物体的重力，再测物体浸在水中时所受的拉力；先测空桶的重力，再测小桶和溢出水的总重力。
(2)实验时，要缓慢将重物浸入溢水杯中，直至水不再流出为止，在这一过程中手不要晃动，以免排开的水量增加。
(3)实验时，物体不能触及容器底或容器壁。
二、阿基米德原理
阅读教材，回答下面的问题：
(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 它排开的液体所受的重力。
等于
(2)公式： 。
使用阿基米德原理的注意事项：①“浸”的含义：一是物体浸没(当浸没时则有V物＝V排)在液体中。二是物体的一部分体积浸入液体中，还有一部分体积露在液面以外(V物≠V排)。②浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，跟物体本身的体积、物体的密度、物体的形状、物体浸没在液体中的深度、物体在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。③由公式变形可用来计算排开液体的体积，可用来计算液体的密度。④阿基米德原理也适用于气体，F浮＝ρ气gV排。
F浮＝G排＝ρ液gV排
例1　(2023·深圳罗湖区四模)在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，某小组的同学用溢水杯、小桶、水和弹簧测力计进行了如图甲、乙、丙、丁所示的操作：
(1)实验中，测得浮力为F浮＝________。(用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
F2－F3
解析　由题图乙看出，物体A的重力是F2，物体A浸没在水中弹簧测力计对物体A的拉力是F3，物体A浸没在水中受到的浮力F浮＝F2－F3；
(2)以下实验操作不影响得出“浮力等于排开液体的重力”结论的是____。
A.物体A入水前，水面未到达溢
水杯的溢水口
B.图丙中物体未浸没在水中
C.图丙中物体A在浸入水中时触
底并对溢水杯底部产生压力
D.先做丁步骤，再做甲步骤
B
解析　当物体A入水前，水面未
到达溢水杯的溢水口，物体放入
溢水杯时，先要使溢水杯满了才
可以向外排水，导致测量出的排
开水的重力偏小，故在此过程中，
物体受到的浮力大于排出的水的重力，故A会影响实验结论；
题图丙中物体未浸没在水中，物体排开液体的体积小，排开液体的重力小，浮力也小，仍然能得出浮力等于排开的液体的重力，对实验没有影响，故B不会影响实验结论；
题图丙中物体A在浸入水中时触底并对溢水杯底部产生压力，根据力的作用是相互的，杯底将给物体A一个竖直向上的作用力，则弹簧测力计的示数偏小，进而测量的浮力偏大，导致浮力大于排开水的重力，故C会影响实验结论；
先做丁步骤，再做甲步骤，会因丁步骤到甲步骤不能将杯内的水完全倒干净，进而导致测量出的排开水的重力偏小，故在此过程中，物体受到的浮力大于排出的水的重力，故D会影响实验结论；
(3)某同学在一组实验中测得的数据，F1＝0.5 N，F2＝2 N，F3＝1 N，F4＝1.5 N，可以求出物体A的密度为____________。(水的密度为1 g/cm3，g取10 N/kg)
2×103 kg/m3
解析　由题意知，物体A重力为2 N，
浸没时，弹簧测力计示数为1 N，
则浮力F浮＝2 N－1 N＝1 N；
由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排＝ρ水gV物，
(4)有同学提出，该实验只能证明“当物体密度比液体大时，阿基米德原理成立”，因此想利用上述实验中的器材和物体，设计“探究漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿
基米德原理”，实验过程中_____(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计，若____________成立，则证明漂浮时阿基米德原理也成立。(后一空写式子，用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
丙
F2＝F4－F1
解析　物体漂浮在水面上，受到的
浮力等于它的重力，测量漂浮的物
体受到的浮力时，不需要用弹簧测
力计提着物体，即丙步骤不需要弹
簧测力计；
根据题图甲、丁可得排开水的重力为F4－F1，而物体受到的浮力等于它的重力F2，则若F2＝F4－F1成立，则证明漂浮时阿基米德原理也成立。
例2　(2023·上海)体积为1×10－3 m3的物体浸没在水中时，浮力的方向是__________的，物体受到的浮力大小为____ N。(ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg)
竖直向上
10
解析　物体浸没在水中时，浮力的方向是竖直向上的；浸没时，V排＝V物，则物体受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－3 m3＝10 N。
例3　(2023·深圳期末)如图所示，在盛水容器的水面上漂浮着一块冰，冰块内有一部分是空心的，当冰完全融化后，水面的高度(　　)
A.保持不变 B.略有升高
C.略有降低 D.无法确定
A
解析　当这块冰融化成水后，能融化出与它自身等质量的水，也是与它先前排开的水等质量的水，因此，也可以得出这也是与它先前排开的等体积的水，排开的水与融化成的水的体积相等，因此水面保持不变，故B、C、D不符合题意，A符合题意。
1.浸没在水中的乒乓球露出水面之前，受到的浮力(　　)
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变小后变大
A
2.关于物体受到水的浮力，下面说法中正确的是(　　)
A.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
B.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
D.物体的密度越大受到的浮力越小
C
解析　根据F浮＝ρ液gV排，液体密度一定时，物体所受的浮力仅与其排开液体的体积有关。
不能确定漂在水面的物体和沉在水底的物体排开水的体积，因此不能判断二者受到的浮力大小，故A错误。
物体没入水中后，排开水的体积等于物体的体积，受到的浮力和所处深度无关，大小不变，故B错误。
由F浮＝ρ液gV排可知，排开水的体积越大，物体所受浮力越大，故C正确。
公式中的密度是水的密度，不是物体的密度，浮力大小与物体的密度无关，故D错误。
3.小明同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是(　　)
A.F浮＝F2－F1
B.F浮＝F4－F3
C.F浮＝F2－F3
D.F浮＝F2－F4
C
4.将两物体分别挂在弹簧测力计下，让它们同时浸没在水中时，两弹簧测力计示数的减小值相同，则这两物体必定有相同的(　　)
A.密度 B.体积
C.质量 D.重量
B
5.如图所示，某同学为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”，按照A、B、C、D的顺序做了如下的实验：
(1)如图所示的A、B、C、D四个步
骤，更合理的实验顺序是_______；
(2)______两步骤可计算出物块浸没
在水中时受到的浮力F浮；
(3)______两步骤可得出物块排开水
所受的重力G排；
(4)为了使实验结论更为可信，将物块换成其他物体，再进行几次实验，其主要目的是__________________________________；
DABC
A、B
C、D
多次测量寻找普遍规律，避免偶然性
(5)下列图中，能正确反映弹簧测力计示数F和物块下表面在水中的深度h关系的图象是_____(选填序号)。(物块始终未接触容器底)
丁