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第4节 水的浮力（第2课时）
【核心概念】
3.物质的运动与相互作用
【学习内容与要求】
3.1 力是改变物体运动状态的原因
⑩通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件，并解释生产生活中的有关现象。
【教学目标】
1.科学观念：能使学生用语言表述出阿基米德原理，知道浮力产生的原因。
2.科学思维：能用等效更换的方法解释阿基米德原理，利用其解释简单的现象和计算。
3.探究实践：通过参与、经历知识的形成过程，培养学生探究意识，提升物理素养；培养学生观察、分析、概括、总结的能力，训练收集材料、处理信息、交流信息的能力。
4.态度责任： 培养学生严谨的科学态度以及团结协作的精神；逐步培养学生的创新意识，使其敢于依据客观事实提出自己的见解。
【教材分析】阿基米德原理是初中科学的一个学习难点，教材从身边的问题入手，理论联系实际，再通过一系列的实验来研究浮力规律，让学生亲身经历科学探究的过程，培养学生动手、动脑的能力。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 在中东地区的死海，人能躺在水面上看书。你能解释其原理吗 死海的海水密度大，人浸入死海受到很大的浮力，使浮力等于人的重力。 如果将死海中的水装满浴缸，人浸入浴缸内的水中，水会溢出。人所受的浮力跟排开的水的体积存在什么定量关系 引入课题
阿基米德原理 2000多年前，科学家阿基米德在洗澡中得到启发，意识到人进入装满水的浴盆中，溢出水的体积正好等于身体浸入水中的体积。受此启发，他把王冠与相同质量的纯金浸没水中，比较它们排开水的体积是否相同，由此判断王冠是否掺了假。 在此基础上，他进一步研究，总结出著名的浮力原理--阿基米德原理。 解释V排液： 铝块浸在水中时，它占据了原来由水占据的空间，也就是说，它排开了这个空间中的水。 铝块浸在水中的体积，可以表述为“铝块排开水的体积”。 铝块排开水的体积越大，它受到的浮力就越大。 推测浮力与V排的关系： 铝块浮力大小跟排开水的质量有关，也就是跟排开水所受的重力有关。 探究实践 浮力大小跟排开水所受重力的关系 1.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出排开水的体积，再计算出排开水所受的重力。 G排水=m排水g=ρ水V排水g 2.用图4.4-5所示的器材，以小组为单位，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。 物体排开水的体积越大，浮力越大；物体排开水的体积不变，浮力不变。 3.用图4.4-6所示的器材，以小组为单位，定量研究水的浮力大小与物体排开水所受的重力的关系，实验中需要直接测量哪些量 ①测物体的重力G物，②测浸入水中的拉力F拉，③测出排开水的体积V排水 4.完成如下实验记录表的设计 物体的重G物/N浸入水后弹簧测力计读数F拉/N物体受到水的浮力F浮/N物体排开水的体积V排水/cm3物体排开水的重力G排水/NF浮与G排水关系
5.进行实验，并把实验数据记录在表格中 6.分析实验数据，写出实验结论。 浸在水中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开水的重力。 7.问题与讨论：更换大小不同的物体做实验，看看是否存在同样的关系。 如果把水换成别的液体，仍然可以得出相同的关系： 这个关系称为阿基米德原理。 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 F浮＝G排液＝ρ液V排液g 不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。 拓展提高：不用量筒测V排，能否用实验来验证F浮与G排的大小关系？请说出实验方案。 科学方法:等效替换法 等效替换是指用与研究对象特征相同的等效对象，换原来的对家的研究方法。在研究阿基米德原理时，用溢杯把溢出的水收集起，再称出溢出的水的重，得到物体所受的浮力等于物体排开水的重力。 我们可以在水中划出任意形状的一部分水，如边长为 d 的正方体水块如图4.4-7所示。这块正方体水块静止在水中，其所受的浮力等于它自身所受的重力。 静止，F浮 = G水块 若将同样大小的正方体物块浸没在水中这个位置时，物体浸入水中，它占据了原来由水占据的空间，相当于用该物块替换了原来的正方体水块、也就是物块排开了这块正方体水块。 浸没，G排水 = G水块 即：物体所受浮力等于排开的这块水所受的重力。 浮力产生的原因： 液体内部压强随深度增加面增大。把正方体物块浸没在水中时，物块前后面、左右侧面受到液体的压力相互平衡。物块上、下表面所处深度不同，液体对物块下表面的压强大于液体对物块上表面的压强，下表面所受液体向上的压力F2大于物块上表面所受液体向下的压力F1，如图丙所示。物块上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。 归纳提升：浮力产生的原因是上下压力差，即：F浮=F向上-F向下 观看视频： 探索活动：浮力产生的原因 阿基米德原理的应用： [例题] 在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积0.7米3的竹筏，放入河水中时有 1/5体积浸入水中。 （1）此时竹筏受到的浮力有多大？ （2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？ [变式】小刚自制了一个泡沫救生圈,其重为80N,体积为0.06m3,求: (1)救生圈浮在水面上时，排开水的体积多大 (2)当小刚躺到救生圈上面时,救生圈刚好完全浸没在水中，所受浮力为多少？（g取10N/kg） 探究中层层提高，先会求G排，后探究浮力与V排的定性关系，在探究浮力与G排的关系，推广到体积不同的物体和密度不同的液体。这样符合学生的思维。 这是在教材实验基础上的提高，培养涉及实验方案、进行探究的能力。 用等效替换的方法，有利于理解阿基米德原理。 注意解题的规范。
板书设计
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第4节 水的浮力（第2课时）
核心概念聚焦
1.对阿基米德原理的理解，下列说法中正确的是( )
A.浸入液体中的物体，受到的浮力大小和物体的体积有关
B.浸没在液体中的物体，在液体中的深度越大，受到的浮力越大
C.阿基米德原理也适用于气体
D.浸没在液体中的物体，受到的浮力与物体的形状有关
2.某同学将挂在弹簧测力计下的铁块从水面上缓慢浸入水中，直至铁块浸没后继续向下运动
一段距离(未沉底)，该过程中铁块受到的浮力 ( )
A.逐渐变大 B.先保持不变,后逐渐变大 C.保持不变 D.先逐渐变大,后保持不变
3.往量筒里倒入100厘米3的水，然后把一铁块用线吊着，放入量筒里，当铁块浸没在水中后，量筒里的水位升高到150厘米3，则铁块受到的浮力是（取=10牛/千克）（ ）
A.1.5牛顿 B.0.5牛顿 C.2.5牛顿 D.1．0牛顿
4.水平桌面上的烧杯内装满水，轻轻放入一个小球后，从烧杯中溢出100g的水，则下列判
断正确的是( )
A.小球所受的浮力等于1N B.水对烧杯底的压强增大
C.小球的质量可能小于100g D.小球的体积一定等于100cm3
5.如将一只盛有水的薄塑料袋,用细线扎紧袋口，用弹簧测力计测得其重力为9N，再将这个装
水的塑料袋浸入水中，当弹簧测力计示数为7N时，袋内水面与袋外水面相比较（ ）
A.塑料袋内水面比袋外水面高 B.塑料袋内水面比袋外水面低
C.塑料袋内水面与袋外水面相平 D.塑料袋内水面与袋外水面高低无法判断
6.为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，某同学进行了下
图1所示的实验：
图1 图2
（1）你觉得合理的实验顺序是_____________。
（2）物体所受浮力F浮＝ N，被排开液体的重力G排＝ N；
（3）实验为了寻找一个普遍规律，还需要更换 ，再多做几次实验。
（4）通过实验得出F浮 G排，可以用如图2所示的曲线 表示，这个实验的结
论就是 原理。
7.将玻璃管两端用橡皮膜封住，将其放入水中，用于探究液体对浸入其中的物体有浮力作用
的原因，如图所示：
（1）甲图中两侧橡皮膜凹进去，且凹陷程度相同。这说明同一深度处
液体对橡皮膜水平方向的压强大小 ，即 (选填“有”
或“没有”)压力差。
（2）乙图中上、下橡皮膜凹陷程度不同，且下橡皮膜凹陷程度大于上橡皮膜，说明液体
对下橡皮膜向上的压强 (选填“大于”或“小于”)液体对上橡皮膜向下的压
强，即 (选填“有”或“没有”)压力差。
（3）归纳以上两个实验可知：液体对浸入其中的物体有浮力作用的原因是 。
核心素养提升
8.如图所示，在容器中放入一个上、下底面积均为10厘米2，体积为80厘米3的均匀对称石鼓，其下底面与容器底部紧密接触，容器中水面高6厘米，且与石鼓上表面齐平，（g取10牛／千克）则石鼓受到的浮力是 （ ）
A.0牛 B.0.2牛 C.0.6牛 D.0.8牛
9.如图所示，a是测力计吊着同一物块分别浸入水中和酒精中的实验情境，b是物块浸入水
中前后测力计的示数与深度的关系图像，（g=10N/kg）下列说法中正确的是（ ）
A.物块的质量为500g，浸没在水中受到的浮力为3N
B.物块浸没在酒精中时，测力计的示数为小于3N
C.物块的体积是150cm3、密度为3g/cm3
D.物块浸没时，排开酒精的质量大于排开水的质量
10.用图所示实验装置验证阿基米德原理，当物块浸入溢水杯时，水会流入空桶中。完成下列
问题：
（1）物块浸入水中深度变大，水对溢水杯底部的压强 。（填“变大”、“变小”
或“不变”）
（2）图乙弹簧测力计示数“？”是 。
（3）通过计算可知实验所用物块的密度为多少？
创新素养应用
11.小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
（1）将一长方体金属块横放，部分体积浸人水中时，在液面所对
的烧杯壁作一标记线，读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为
牛；再把金属块竖放浸入同一杯水中，当 时，
读出弹资测力计示数F乙 (如图乙)。比较发现F乙=F甲。小敏
得出：浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。
（2）图中两种状态时，金属块底部受到水的压强p甲 p乙 (选
填“大于”、“等于”或“小于”)。
参考答案
核心概念聚焦
1.C 2.D 3.B 4.A 5.A
6.（1）BCAD；（2）2；2；不同的物体；＝；c；阿基米德。
7.相等 没有 大于 有 液体对物体向上和向下的压力差
核心素养提升
8.B 9.C
10.（1）不变 （2）1N （3）2×103kg/m3
创新素养应用
11.（1）1.6 水面与标记线相平 （2）小于
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第4节 水的浮力
（第2课时）
浙教版 八年级上
创设情境
在中东地区的死海，人能躺在水面上看书。你能解释其原理吗
死海
死海的海水密度大，人浸入死海受到很大的浮力，使浮力等于人的重力。
如果将死海中的水装满浴缸，人浸入浴缸内的水中，水会溢出。
人所受的浮力跟排开的水的体积存在什么定量关系
探究实践
2000多年前，科学家阿基米德在洗澡中得到启发，意识到人进入装满水的浴盆中，溢出水的体积正好等于身体浸入水中的体积。受此启发，他把王冠与相同质量的纯金浸没水中，比较它们排开水的体积是否相同，由此判断王冠是否掺了假。
在此基础上，他进一步研究，总结出著名的浮力原理--阿基米德原理。
探究实践
完全浸入
部分浸入
V浸入=V物体=V排液
V浸入=V物体-V露出=V排液
铝块浸在水中时，它占据了原来由水占据的空间，也就是说，它排开了这个空间中的水。
而物体的质量跟体积有关，因此，可以根据铝块质量与体积的关系推测，铝块浮力大小跟排开水的质量有关，也就是跟排开水所受的重力有关。
铝块浸在水中的体积，可以表述为“铝块排开水的体积”。
铝块排开水的体积越大，它受到的浮力就越大。
探究实践
探究实践
浮力大小跟排开水所受重力的关系
1.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出排开水的体积，再计算出排开水所受的重力。
溢水杯中盛满水
物体浸入水中，排出水
m排水=ρ水V排水
G排水=m排水g=ρ水V排水g
量筒测出排开水的体积
探究实践
2.用图4.4-5所示的器材，以小组为单位，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。
将物体逐渐浸入水中，弹簧秤的读数逐渐变小，浮力逐渐变大。
物体排开水的体积越大，浮力越大；物体排开水的体积不变，浮力不变。
F1
F2
F1-F2
相同液体时，V排越大，F浮变大。
探究实践
3.用图4.4-6所示的器材，以小组为单位，定量研究水的浮力大小与物体排开水所受的重力的关系，实验中需要直接测量哪些量
量筒和溢杯
量 筒：
测量排开水的体积。
溢水杯：
把被物体排开的那一部分水单独取出。
（1）图中，量筒和溢杯在你的研究中有什么用？
（2）实验中需要直接测量哪些量？
①测物体的重力G物
②测浸入水中的拉力F拉
③测出排开水的体积V排水
G
F
探究实践
4.完成如下实验记录表的设计
物体的重G物/N 浸入水后弹簧测力计读数F拉/N 物体受到水的浮力F浮/N 物体排开水的体积V排水/cm3 物体排开水的重力G排水/N F浮与G排水
关系
5.进行实验，并把实验数据记录在表格中
第一步：在溢水杯中盛满水，将小烧杯放在溢水杯的出水口下方。
第二步：将物体悬挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计测量出G物。
第三步：将物体浸没在溢水杯的水中，读出水中的拉力F拉。
第四步：将溢水杯溢出的水注入量筒内，测出它的体积V排水。
第五步：将上述数据填入下面的实验记录表中。
探究实践
6.分析实验数据，写出实验结论。
浸在水中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开水的重力。
7.问题与讨论：更换大小不同的物体做实验，看看是否存在同样的关系。
物体的重G物/N 浸入水后弹簧测力计读数F拉/N 物体受到水的浮力F浮/N 物体排开水的体积V排水/cm3 物体排开水的重力G排水/N F浮与G排水
关系
1.2 0.7 50
0.5
0.5
F浮=G排水
F浮＝G排水
＝ρ水V排水g
更换大小不同的物体做实验，存在同样的关系：F浮＝G排水。
探究实践
如果把水换成别的液体，仍然可以得出相同的关系：
这个关系称为阿基米德原理。
浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
F浮＝G排液
＝ρ液V排液g
不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
F浮＝G排空气
＝ρ空气V排空气g
物体的重G物/N 浸入后弹簧测力计读数F拉/N 物体受到的浮力F浮/N 物体排开液体的体积V排液/cm3 物体排开水的重力G排液/N F浮与G排液
关系
水 1.2 0.7 0.5 50 0.5 F浮=G排水
酒精 1.2 0.8 50
0.4
0.4
F浮=G排酒
探究实践
不用量筒测V排，能否用实验来验证F浮与G排的大小关系？
探究实践
不用量筒测V排，来验证F浮与G排液的大小关系？请说出实验方案。
F浮＝G排液
（1）
（2）
（3）
（4）
G1
G2
F1
F2
F浮=
G2-F1
G排=
F2-G1
等效替换
等效替换是指用与研究对象特征相同的等效对象，换原来的对家的研究方法。在研究阿基米德原理时，用溢杯把溢出的水收集起，再称出溢出的水的重，得到物体所受的浮力等于物体排开水的重力。
装满水
探究实践
即：物体所受浮力等于排开的这块水所受的重力。
甲
乙
静止，F浮 = G水块
F浮 = G排水
浸没，G排水 = G水块
我们可以在水中划出任意形状的一部分水，如边长为 d 的正方体水块如图4.4-7所示。这块正方体水块静止在水中，其所受的浮力等于它自身所受的重力。
若将同样大小的正方体物块浸没在水中这个位置时，物体浸入水中，它占据了原来由水占据的空间，相当于用该物块替换了原来的正方体水块、也就是物块排开了这块正方体水块。
等效替换
探究实践
液体内部压强随深度增加面增大。把正方体物块浸没在水中时，物块前后面、左右侧面受到液体的压力相互平衡。物块上、下表面所处深度不同，液体对物块下表面的压强大于液体对物块上表面的压强，下表面所受液体向上的压力F2大于物块上表面所受液体向下的压力F1，如图丙所示。
物块上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。
F前=F后=F左=F右
F2 > F1
浮力产生的原因是上下压力差，
即：F浮=F向上-F向下
探究实践
探究实践
在一只很薄的塑料袋中装满水，使袋中的空气全部排出，用细线把袋口扎紧，挂在弹簧测力计上。然后将塑料袋缓慢浸没水中，观察弹簧测力计的示数将如何变化。用阿基米德原理解释这一实验现象。
弹簧测力计的示数逐渐变小，最后为0。
浸在水里的物体，受到的浮力等于物体排开的水所受的重力。
浸没，静止的水块
F浮 = G水块
塑料袋排开水的体积V排水等于袋中水的体积，
F浮 = G排水=G袋中水。
探究实践
1.根据F浮 = G排液 = ρ液 g V排液 分析，浮力大小与哪些因素有关？
（3）浮力的大小与物体浸没在液体的深度无关。
（1）当液体的密度相同时，F浮跟V排成正比。
V排大的，F浮大；V排小的，F浮小。
（2）当V排相同时，F浮跟ρ液成正比。
ρ液大的，F浮大； ρ液小的，F浮小。
当ρ液和V排 都相同时，F浮相等。
2.根据F浮 =G排液 =ρ液gV排液 ，如何进行简单的计算？
思考与讨论
探究实践
[例题] 在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积0.7米3的竹筏，放入河水中时有 1/5体积浸入水中。
（1）此时竹筏受到的浮力有多大？
（2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？
解 ：
（1）竹筏放在河水中时，排开河水的体积为 ：
V排水
=
0.7米3
×
1/5
=
0.14米3
根据阿基米德原理，可得此时竹筏受到的浮力为 ：
F浮
=
ρ水gV排水
=
1. 0×103千克 / 米3×9. 8牛 / 千克×0.14米3
1372牛
=
单位要统一；
公式→代入→结果；带单位代入。
探究实践
（2）已知F′浮=4500牛，将阿基米德原理表达式
F ′浮 =ρ水gV ′排水进行变形，可得 ：
V ′排水
=
F ′浮
ρ水g
=
4500牛
1. 0×103千克 / 米3×9. 8牛 / 千克
≈
0.46米3
答：（1）竹筏放在水中时受到的浮力为1372牛；
（2）竹筏应有约0.46米3的体积浸入水中，才能使水对竹筏
产生4500牛的浮力。
先公式变形，后代入；带单位代入。
探究实践
[变式】小刚自制了一个泡沫救生圈,其重为80N,体积为0.06m3,求:
(1)救生圈浮在水面上时，排开水的体积多大
(2)当小刚躺到救生圈上面时,救生圈刚好完全浸没在水中，所受浮力为多少？（g取10N/kg）
（2）当救生圈全部浸入水中时，产生的浮力：
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N
解：（1）因为救生圈浮在水面，所以F浮=G=80N
V 排水
=
F 浮
ρ水g
=
80牛
1. 0×103千克 / 米3×10牛 / 千克
=8×10-3米3
迁移应用
1.如图，已知甲、乙两弹簧测力计的示数分别为5N、4N, 把甲测力计下移，使金属块刚好没入水中时，甲的示数变成了3N。则此时乙的示数及金属块受到的浮力大小分别为（ ）
A. 6N、3N B. 7N、3N
C. 6N、2N D. 无法确定
C
迁移应用
2.小明用弹簧测力计拉着一圆柱体从水中匀速竖直向上运动。如图记录的是圆柱体恰好运动到如图所示位置以后的0~6s时间内，弹簧测力计的示数随时间变化的F -t图象（不计水的阻力和柱体表面沾水的影响，g取10N/kg）求：
（1）圆柱体浸没在水中时受到的
浮力大小；（2）圆柱体的密度。
=4 × 10-4m3
解：（1）由图像知，圆柱体浸没时弹簧测力计的拉力F=1N，重力G=5N，
F浮＝G-F=5N-1N=4N
(2)V 排水
=
F 浮
ρ水g
=
4N
1. 0×103kg / m3×10N / kg
=1.25 × 103kg/m3
ρ
=
G
V g
=
5N
4×10-4kg / m3×10N / kg
板书设计
第4节 水的浮力（第2课时）
G
F
F浮＝G-F
G排=ρ液gV排
内容：浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小.
F浮=G排=ρ液gV排
公式：
适用范围：气体和液体
阿基米德原理
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