9.3 阿基米德原理(共27张PPT) 课件 2024-2025学年物理沪科版八年级全一册

(共27张PPT)
第九章 浮力
第3节 阿基米德原理
阿基米德的灵感
据说两千多年以前，古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，突然想到，物体浸在液体中的体积不就是物体排开的液体的体积吗？
新知导入
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
阿基米德的故事启示我们，物体浸在液体中的体积越大、也就是物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大。我们来体验一下：
1.掌握验证阿基米德原理实验的目的、方法和结论。
2.掌握并理解阿基米德原理的内容及表达式。
3.会用阿基米德原理计算浮力。
学习目标
排开液体的体积
物体浸在液体中的体积
=
将易拉罐按入装满水的烧杯中，感受浮力与排开的液体的关系。
回顾：浮力大小与哪些因素有关？
浮力大小，跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
排开液体的体积
排开液体的体积
想想做做
做中学：探究浮力的大小
新知学习
浮力
大小
排开液体
所受重力
液体
密度
排开液体
的体积
排开液体
的质量
浮力大小与排开液体所受的重力有何关系？
m=ρV
G=mg
ρ
V
3.设计实验
2.猜想
1.提出问题
浮力跟排开的液体的重力有什么关系？
浮力等于排开的液体的重力
（1）设法测出物体所受的浮力
（2）设法测出物体排开的液体所受的重力
（3）比较物体所受的浮力与排开液体所受重力的大小
实验：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
思 考
1.怎样测浮力？
2.怎样收集排开的液体？
3.怎样测出排开液体的重力？
4.物体浸在液体中包含哪两种情况？
称重法：
将小桶放在溢水口
G排= G总-G桶
浸没
部分浸入
F浮 = G – F示
F示
G物
G桶
G总
（2）再用弹簧测力计测出石块的重力 G物
（3）把石块浸没在盛满水的溢水杯里，用空杯承接从溢水杯里被排开的水，读出此时弹簧测力计的示数F示。
（4）用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重G总。
（1）用弹簧测力计先测出空桶的重力G桶
F浮 = G物 - F示
G排 = G总 – G桶
实验步骤
多次实验，测量数据填入记录表
次数 物体的重力G物 物体在液体中 测力计示数F' 浮力F浮 小桶和排液的总重G总 小桶的重力G桶 排开液体的重力G排
1
2
3
2.15N 1.35N 1.10N 0.3N
2.15N 1.80N 0.65N 0.3N
2.15N 1.60N 0.85N 0.3N
0.80N
0.80N
实验数据
结论：
浮力 = 物体排开液体的重力。
0.35N
0.35N
0.55N
0.55N
2.公式：F 浮=G 排
4.适用范围：液体和气体
3.用于计算的导出式：
F 浮= G 排= m 排g=ρ液 gV 排
阿基米德原理
1.内容：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。
阿基米德
阿基米德（公元前287年—公元前212年），伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，并且享有“力学之父”的美称，阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。
人物介绍
主要成就
浮力原理：物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重力。
杠杆原理：发现了杠杆平衡条件。
阿基米德的《方法论》：“十分接近现代微积分”，这里有对数学上“无穷”的超前研究，贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。
1.区分：浸没、浸入、浸在、没入.
2.F浮＝ρ液gV排
ρ液——液体的密度；
V排——物体排开的液体的体积.
3.F浮＝ρ液 gV排表明浮力大小只和 ρ液、V排有关，浮力大小与物体的形状、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.
阿基米德原理的理解
（1）物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
浸没
部分浸入
A．浸没时，V排=V浸=V物
B．部分浸入时， V排=V浸关于阿基米德原理的讨论
（2）浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
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
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浸
1.比较浮力的大小
(1)质量相同的两个实心铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,哪个受到的浮力大
甲
乙
水
煤油
F浮=G排 =ρ液gV排
V排相同，比ρ液
F浮甲＞F浮乙
阿基米德原理的应用
(2)质量相同的实心铝块和铜块,都浸没在煤油中,哪个受到的浮力大
铝块
煤油
铜
煤油
F浮=G排 =ρ液gV排
m铝=m铜,
ρ铝＜ρ铜
V=m/ρ
V铝＞V铜
铜块
V铝排＞V铜排
F浮铝＞F浮铜
ρ液相同，比V排
(3)把刚才的铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,哪个受到的浮力大
铝块
煤油
水
铜块
F浮=G排 =ρ液gV排
F浮铝＞F浮铁
V铝排＞V铜排,
ρ水＞ρ煤油
2.通过浮力测密度
在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,读数是79N。当把零件浸没在水中时,测力计的读数是69N,金属零件的体积有多大 你能判断这是哪种金属么 (g取10N/kg)
解：
ρ金属= = =7.9g/cm3
铁
阿基米德原理
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
阿基米德原理
浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小
F浮= G排= ρ液 gV排
阿基米德原理的应用
通过浮力的变化情况推断其它力的变化情况
计算V排，计算F浮
比较浮力的大小
通过浮力测密度
课堂小结
1.小明把重为0.5 N的挂件放入盛有水的烧杯中,溢出的水的重力为0.3 N,则挂件受到的浮力( )
A.一定为0.3 N　　　 B.一定为0.5 N
C.可能为0.2 N D.可能为0.4 N
D
随堂练习
2.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。(g取10 N/kg)
　竖直向上　
　10　
3.将一金属块置于盛满水的溢水杯中使其浸没,称量计算得出溢出水的质量为100 g,则金属块所受的浮力为______N(g取10 N/kg),若将该金属块浸没于煤油中,则所受浮力会_________。(选填“变大”“不变”或“变小”)
　1　
　变小　
4.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图示
的步骤,探究浮力的大小与排开的液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力
大小为________N。
　3.8　
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为________N。
石块排开的水所受的重力可由图中__________(填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于
___________________。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是______。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)在实验前如果未将溢水杯中的水装满,会导致测得的“排开液体所受的重
力”_________(选填“偏小”“不变”或“偏大”)。
　1.4　
　A、D　
　其排开水的重力　
　A　
　偏小　
5.某超市开业时用了一个体积为30 m3的氢气球进行广告宣传。充满氢气后,气球和标语被绳AB竖直拴住,已知空气的密度为1.29 kg/m3,g取10 N/kg,不计气球皮的厚度。
(1)求该氢气球受到的浮力多大。
(2)充气后,气球的总质量为5 kg(包括绳子、充满的氢气和标语),
求拴住这个气球和标语,绳AB至少需要多大的力。
解:(1)该氢气球受到的浮力:
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV=1.29 kg/m3×10 N/kg×30 m3=387 N。
(2)气球的总重力:G=mg=5 kg×10 N/kg=50 N;
拴住这个气球和标语,绳AB至少需要的力:
F=F浮-G=387 N-50 N=337 N。