(共33张PPT)
教科版八年级下册
第10章 流体的力现象
第2课时 阿基米德原理的应用
学习目标
1.体验阿基米德原理的得出过程。
2.利用阿基米德原理进行有关浮力的计算。
复习回顾
1.浮力产生的原因
液体对物体上下表面的压力差。
公式：
F浮=F向上-F向下
（压力差法）
2.称重法测浮力
F浮=G物-F拉
3.浮力大小的影响因素
与浸在液体中的体积和液体密度有关
推进新课
知识点1 阿基米德原理
传说古希腊科学家阿基米德在洗澡时发现，身体越往水下浸，从盆中溢出的水越多，人感到身体越轻。
物体浸在液体中的体积，就是物体排开液体的体积。
推理
浮力影响因素
物体排开液体的体积
液体密度
V排
ρ液
排开液体的体积越大
液体的密度越大
排开液体的质量越大
m液=ρ液V排
浮力越大
G排=m排g
排开液体的重力越大
浮力大小可能与排开液体的重力有关
猜想
演示实验
浮力大小与排开液体重力的关系
【提出问题】
物体所受的浮力与它排开液体的重力之间有什么关系？
【猜想与假设】
浮力大小
排开液体的重力
思考下列问题：
① F浮如何测？ G排如何测？
② 为什么要收集溢出的水？怎样使收集的水恰为排开的水？
③ 用什么样的容器接水？如何测排开的水重？
④ 怎样安排实验顺序最为合理，为什么？
【设计实验】
【设计步骤】
①如图甲，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶。
②如图乙，用弹簧测力计测出铁块受到的重力G。
③如图丙，将铁块浸没在装满水的溢水杯中，读出此时测力计的示数F拉，同时用小桶收集铁块排开的水。
注意：溢水杯要灌满水(即水面到达溢水杯的溢水口)。若水不满，排出的水偏少，测出的G排偏小。
④如图丁，用弹簧测力计测出小桶和水受到的总重力G总。
【设计步骤】
⑤计算出石块受到的浮力和排开水的重力，将数据记录在表格中。
④换用质量不同的铁块，重复以上步骤，再做几次实验。
多次实验避免偶然性
实验中应先测G桶，再测G总。若实验顺序颠倒，桶内水倒出时会有残留，测出的G桶偏大，G排偏小。
【数据记录】
次数 小桶所受的重力G桶/N 物体所受的重力G物/N 物体在水中时弹簧测力计的读数F拉/N 小桶和排开水所受的重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开水所受的重力
G排/N
1 0.31 1.25 1.05 0.51 0.2 0.2
2 0.31 1.25 0.69 0.86 0.56 0.55
3 0.31 1.25 0.30 1.28 0.95 0.97
F浮=G物-F拉
G排=G总- G桶
物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力
【实验结论】
阿基米德原理
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。
F浮 = G排 = ρ液 gV排
排开液体的重力（N）
浮力（N）
液体密度（kg/m3）
9.8N/kg
排开液体体积（m3）
1.内容
2.公式
F浮＝ ρ液 gV排
表明浮力大小只和 r液、V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
浸在气体中的物体收到的浮力F浮=ρ气 gV排
3.对阿基米德原理的理解
“浸入”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
浸没
部分浸入
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。
物体排开液体的体积等于物体浸入液体中的体积。
浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即
F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
部分浸入时： V排=V浸＜V物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸＜ρ液gV物
V排=V浸=V物
V排=V浸＜V物
浸没
部分浸入
无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于其排开的水所受到的重力。
例 两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻地放入两杯液体中，最后处于如图所示状态。已知甲、乙排开液体的重力相等，则甲、乙所受浮力相比（ ）
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大
D.不知道液体密度，无法比较浮力大小
C
F浮 = G排
知识点2 阿基米德原理的应用
谈论交流
死海之谜
在死海中，海水的密度高达1.18×103 kg/m3 。如图所示，人们可以很轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！
请用阿基米德原理作出解释。
在排开的液体的体积相同时，液体的密度越大，物体所受的浮力就越大。因为死海中水的密度大于淡水的密度，所以人浸在死海中所受的浮力等于人的重力时，有一部分身体可以露出水面，可以仰卧看书。
【例题】一个边长为3cm，密度为2×103kg/cm3的立方体橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上(如图)，小船所受浮力是多少？(取g =10 N/kg)
【分析】根据阿基米德原理，橡皮泥块受到的浮力等于它所排开的水所受的重力。如果把橡皮泥捏成小船，因其处于二力平衡状态，所以浮力等于橡皮泥所受的重力。
解：如果橡皮泥块浸没在水中，它排开水的体积
V排=V橡=0.03m×0.03m×0.03m=2.7×10-5m3
排开水的质量
m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3=2.7×10-2kg
排开的水受到的重力
G排=m排g=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N
根据阿基米德原理，可以得到 F浮=G排=0.27N
如果把这块橡皮泥捏成小船，橡皮泥的质量不变，其所受重力不变。橡皮泥在水中漂浮时处于二力平衡状态，有
F浮=G排=m橡g=ρ橡V橡g=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg
=0.54N
橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水，这说明采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力，据此人们用密度远大于水的钢铁制造了轮船。
轮船排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量。
所以：m排=m船+m货
因为轮船漂浮：F浮=G，F浮=m排g
思考：
轮船从河里驶入海里，浮力大小_____，排开液体的体积______（变大、变小或不变），轮船________一些（浮起来或沉下去）。
不变
变小
浮起来
家庭实验室
探究阿基米德原理
【实验验证】如图所示，用弹簧测力计吊起一个装满水的小塑料袋（袋内不留空气），观察弹簧测力计的示数。然后把这袋水逐渐浸入水中，弹簧测力计示数怎样变化？这袋水完全浸入水中时受到的浮力是多少？通过受力分析可以得到什么启示？
【理论探究】把小塑料袋中的水看作是从整杯水中隔出的一部分水。这部分水静止，根据二力平衡条件，袋中水受到的浮力等于袋中水受到的重力。
如果把袋中的水换成相同体积、相同形状的固体，根据实验结论，水对这们作用和对袋中水的作用是一样的，这个作用是浮力，等于袋中水所受的重力，即等于固体排开的水所受到的重力。
随堂练习
1.我国055型驱逐舰首舰南昌舰的排水量为1.2×104t，表示它浮在海面上排开的海水质量1.2×104t。想一想，此时舰船所受的浮力是多少？若舰船从海洋驶入长江，吃水深度将怎样变化？
解：驱逐舰排开海水的质量 m排= 1.2×104t= 1.2×107kg，根据阿基米德原理可得驱逐舰受到的浮力F浮=G排= m排g=1.2×107kg×9.8 N/kg=1.176×108N。舰船在海洋和长江中行驶时，都处于漂浮状态，所受的浮力都等于重力，但由于江水的密度比海水的密浮度小，在排水量不变时，据 可知排开江水的体积较大，所以当舰船从海洋驶人长江时，吃水深度变大。
2.2022年5月15日，用于大气观测的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270 m的科考营地顺利升空。该浮空艇体积约为9000m3，它在营地升空时所受空气浮力有多大？它上升的过程中(气球体积不变)，浮力将怎样变化？为什么？(海拔4270m处空气密度为0.80kg/m3)
解：根据阿基米德原理，气球受到的浮力F浮=G排=ρ空气gV排=0.80kg/m3×9.8 N/kg×9000 m3=70560N。因为空气的密度随着高度的增加而减小，而V排几乎不变，所以浮力将变小。
3.小明试图通过“理论探究”推导浮力的大小。
第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方进行研究，如图所示；
第二步：理论推导——由长方体上下的压力差推导浮力的大小。
请你协助小明写出推导过程。
解：设液体中的长方形底面积为S，高为h，长方体上表面所处的深度为h上，长方体下表面所处的深度为h下，液体的密度为ρ。根据p=ρgh可知，长方体上表面所受液体的压强p上=ρgh上，根据 可知，长方体上表面所受的压力F上=p上S=ρgSh上；同理，长方体下表面所受液体的压强p下=ρgh下，下表面所受的压力F下=p下S=ρgSh下，则F浮=F下-F上=ρgSh下-ρgSh上=ρgS（h下-h上）=ρgSh=ρgV。
课堂小结
阿基米德原理
内容
应用
F浮=G排= ρ液g V排
求排开液体的体积
求浮力
求液体的密度
