10.2阿基米德原理-课件--（新教材）人教版八年级物理下册

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人教版物理8年级下册培优备课课件（精做课件）10.2阿基米德原理第十章浮力授课教师：Home .班级：八年级（*）班.时间：.
活动：把装有半罐水的易拉罐缓慢放入装满水的水桶中，使易拉罐漂浮在水面上，此时易拉罐处于静止状态，所受浮力等于易拉罐所受的总重力。
桶中的水会溢出，溢出的水所受的重力是多大？溢出水所受的重力和装有水的易拉罐所受的总重力有关系吗？
课堂导入
通过上节的探究，我们知道：物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。
浮力的大小跟它们有什么定量的关系呢
视频
新知探究
知识点1 阿基米德灵感的启示
问题：如何测量“物体浸在液体中的体积”。
问题：如何测量“物体浸在液体中的体积”。
新知探究
知识点1 阿基米德灵感的启示
物体浸在液体中的体积——V浸
物体排开液体的体积——V排
新知探究
知识点1 阿基米德灵感的启示
m＝ρV
物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。
物体排开液体的质量越大，所受的浮力越大
物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系
物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。
V排＝V浸
G＝mg
F浮 ？ G排
1. 在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究；
请你完成下列任务。
【实验探究】
通过图甲、乙、丙和丁所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系，由实验可得结论：____________，这就是阿基米德原理。
F浮＝G排
【理论探究】
第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图戊所示；
第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理；
请你写出推导过程，提示：推导过程中所用物理量需要设定(可在图戊中标出)。
设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图所示。
根据液体压强公式p＝ρgh可知，液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强，根据F＝pS可知，液体对长方体向上的压力大于液体对长方体向下的压力，两者
之差即为浮力，即F浮＝F2－F1＝ρgh2S－
ρgh1S＝ρg(h2－h1)S＝ρghS＝ρgV排＝m排g＝G排。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，容器内装质量为m的液体；现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸入(与容器底接触但不密合)，整个过程液体未溢出，
金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝____________。
返回
新知探究
知识点2 浮力的大小
实验
探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
问题：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受的
重力有什么定量关系？
猜想：浮力大小＝排开液体的重力
F浮 ＝G排
新知探究
本实验需要先测量两个量：物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力，然后分析它们的关系。
1.怎样测量物体所受浮力的大小
2.怎样测量物体排开液体所受的重力
3.如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序
实验思路
知识点2 浮力的大小
物体、弹簧测力计、溢水杯、小桶等。
实验器材
新知探究
1.用弹簧测力计测量空桶所受的重力(图甲)。
实验过程
2.用弹簧测力计悬挂一个物体，读出物体在空气中(图乙)和浸在水中(图丙)静止时弹簧测力计的示数，计算物体在水中所受浮力的大小。同时用小桶将排开的水收集起来。
甲
乙
丙
F浮＝G－F拉
知识点2 浮力的大小
新知探究
3.用弹簧测力计测量装水小桶所受的重力(图丁)，计算排开的水所受的重力。
实验过程
甲
乙
丁
丙
G排＝G总－G桶
改变物体浸入水中的体积、换用不同质量的物块，重复以上步骤，记录实验数据。
知识点2 浮力的大小
新知探究
实验数据记录表
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总重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开水所受的重力
G排/N
1
2
3
…
知识点2 浮力的大小
新知探究
知识点2 浮力的大小
视频
实验结论
浸在液体中的物体，受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。
F浮＝G排
例1、下列甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块 、小桶和水探究“浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的过程情景，其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4 。
典型例题
（1）在实验操作前，细心的明天同学指出情景甲中存在错误，该错误是溢水杯中水面_________________。
没有到达溢水口
(2)纠正错误后，该探究实验的合理顺序为_______________
(用甲、乙、丙、丁表示)。
(3)在情景乙的测量中，溢水口还在溢水，义正同学便急忙把小桶移开，开始测量小桶和溢出水的总重力，这样会导致测得的“排开液体所受
重力”_________
(选填“偏小”“不
变”或“偏大”)。
典型例题
丁甲乙丙
偏小
新知探究
知识点3 阿基米德原理
1.内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。这就是著名的阿基米德原理。
阿基米德原理
2.公式：
F浮＝G排
＝m排g＝ρ液 gV排
牛(N)
牛(N)
千克每立方米(kg/m3)
立方米(m3)
新知探究
知识点3 阿基米德原理
F浮 = G排=ρ液gV排
V排V排=V物
部分
浸入
全部
浸入
浸在液体中
1.浮力大小只与液体的密度ρ液和物体排开的液体的
体积V排有关。
2.阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体，
此时F浮= G排= ρ气gV排。
新知探究
知识点3 阿基米德原理
F浮= F向上－ F向下
F向下= p向下S
=ρ液gh1S
F向上= p向上S
=ρ液gh2S
=ρ液gh2S－ρ液gh1S
=ρ液gS(h2－h1)
=ρ液gV排
根据上一节所学的浮力产生的原因，通过进一步分析，看看能否得出以上结论。
=G排
例2、有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的实心塑料块。（g取10N/kg）
（1）该塑料块浸没在水中时受到多大的浮力
塑料块的质量:
典型例题
解：（1）
m塑料= = = 0.022kg
G塑料
g
0.22N
10N/kg
塑料块的体积:
V塑料= = = 2×10-5m3
m塑料
ρ
0.022kg
1.1×103kg/m3
塑料块浸没在水中：
V排= V塑料
塑料块受到的浮力：
F浮=G排=ρ水 gV排
=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3= 0.2N
（2）若该塑料块在某种盐水中是漂浮的，它所受浮力的大小等于它所受的重力，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少
典型例题
解：（2）
排开盐水的质量:
m盐水= = = 0.022kg
G盐水
g
0.22N
10N/kg
∴盐水的密度:
ρ盐水= = =1.22×103kg/m3
m盐水
V盐水
0.022kg
1.8×10-5m3
排开盐水的体积：
V盐水= 90%V塑料=90%×2×10-5m3=1.8×10-5m3
故：该塑料块浸没在水中所受的浮力为0.2N，
盐水的密度为1.22×103kg/m3。
（2）若该塑料块在某种盐水中是漂浮的，它所受浮力的大小等于它所受的重力，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少
典型例题
另解：
∴盐水的密度:
ρ盐水= = =1.22×103kg/m3
F 浮
gV 排
0.22N
10N/kg×1.8×10-5m3
塑料块浸在盐水中时：
V 排= 90%V塑料=90%×2×10-5m3=1.8×10-5m3
F 浮=ρ盐水 gV 排
2. 一个质量为160 g的金属块浸没在盛满水的烧杯中时，从杯中溢出了20 g水。(ρ水＝1. 0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：
(1)金属块所受重力G；
【解】金属块的质量m＝160 g＝0. 16 kg，金属块所受重力G＝mg＝0. 16 kg×10 N/kg＝1. 6 N。
(2)该金属块所受的浮力；
【解】溢出水的质量为m排＝20 g＝0. 02 kg，根据阿基米德原理可知，金属块所受的浮力F浮＝G排＝m排g＝0. 02 kg×10 N/kg＝0. 2 N。
(3)该金属块的体积；
(4)该金属块的密度。
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3. 小荣的爸爸买了一个人参准备泡酒给爷爷喝，若把这个人参浸没在装满水的杯中，人参排开了20 g的水，若把它泡在密度为0. 9×103 kg/m3的白酒中，不考虑人参与酒、水之间的渗透，则人参在白酒中受到的浮力是(g取10 N/kg，ρ水＝1 g/cm3)(　　)
A. 0. 2 N　 B. 2 N　 C. 0. 18 N D. 1. 8 N
C
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4. [2025太原一模] 如图所示，潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区时，如果不采取措施就会急剧下沉造成灾难性后果，这种现象称为“掉深”。“掉深”是由于潜水艇(　　)
A. 自身的重力变大
B. 排开液体的重力变小
C. 排开液体的体积变小
D. 受到的浮力保持不变
B
【点拨】
潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区，自身重力不变，V排不变，海水密度减小，由F浮＝G排＝ρ液V排g可知，潜水艇受到的浮力减小，其排开液体的重力减小，故选B。
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5. 宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛，展现了我国古人的智慧。如图所示为打捞过程的示意图，先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起，再把船上的泥沙铲走，铁牛就被拉起，然后把船划到岸边，解开绳索卸下铁牛，就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力为F甲、F乙、F丙，下列判断正确的是(　　)
A. F甲＝F乙＝F丙 B. F甲>F乙>F丙
C. F甲＝F乙>F丙 D. F甲B
【点方法】
运用阿基米德原理进行定性分析时，运用控制变量法，先找到相同的量，再利用公式F浮＝ρ液V排g进行分析即可。
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6. 同学们在完成了探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验之后，老师把一金属块挂在弹簧测力计下，浸没在水中，弹簧测力计的示数为2 N(如图)。下列做法能使弹簧测力计的示数变大的是(　　)
A. 金属块下移一点
B. 金属块露出水面
C. 往烧杯里加些盐
D. 往烧杯里加点水
B
【点拨】金属块浸没在水中，金属块下移一点，则排开水的体积不变，水的密度不变，根据F浮＝ρ液V排g可知，浮力不变，根据F＝G－F浮可知，弹簧测力计示数不变，故A不符合题意；金属块露出水面，则排开水的体积变小，水的密度不变，根据F浮＝ρ液V排g可知，浮力变小，根据F＝G－F浮可知，弹簧测力计示数变大，故B符合题意；
往烧杯里加些盐，液体的密度变大，根据F浮＝ρ液V排g可知，浮力变大，根据F＝G－F浮可知，弹簧测力计示数变小，故C不符合题意；原来金属块浸没水中，往烧杯里加水，水的密度不变，根据F浮＝ρ液V排g可知，浮力不变，根据F＝G－F浮可知，弹簧测力计示数不变，故D不符合题意。故选B。
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7. 小荣家的甲、乙两个鱼缸底部各有一条大小一模一样的小鱼A、B，如图所示。已知鱼缸中均装满了水，则两条鱼受到水的压强pA______pB，受到水的压力FA______FB，受到的浮力F浮A______F浮B。
(均填“＞”“＜”或“＝”)
＜
＜
＝
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8. 如图甲，弹簧测力计挂着一长方体物体从盛有适量水的烧杯上方缓缓下降，逐渐浸入水中，图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像，则物体受到的最大浮力是________N，物体的密度是________g/cm3，物体的底面积是________cm2。
(不计水面变化，ρ水＝1. 0×
103 kg/m3，g取10 N/kg)
4
2. 25
100
【点拨】由图乙可知，物体接触水面之前弹簧测力计的示数为9 N，即物体的重力G＝9 N，已知物体浸没在水中时，受到的浮力最大，此时弹簧测力计的示数F＝5 N，所以物体浸没时受到的最大浮力F浮＝G－F＝9 N－5 N＝4 N，由F浮＝ρ液V排g可得，4 N＝ρ水V排g；物体的重力为9 N，根据G＝mg＝ρVg可得，9 N＝ρ物Vg；物体浸没时V排＝V；联立解得ρ物＝2. 25ρ水＝2. 25×1. 0×103 kg/m3＝2. 25 g/cm3；
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9. 在没有弹簧测力计的情况下，小荣同学用电子秤、木块、烧杯、溢水杯和水完成了“验证阿基米德原理”的实验，如图所示(木块不吸水)。
(1)为了减小误差，合理的实验顺序是__________________ (用字母表示)。
CADB(或ACDB)
(2)若________________________________(写出m1、m2、m3的等量关系)，则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(3)做D实验步骤时，木块放入水中后，溢水杯对水平桌面的压力_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若D步骤中，在放入木块前溢水杯中的水未装满，则会导致测得排开水的质量_______(填“偏大”“偏小”或“不影响”)。
m1＝m2－m3 [或 m1g＝(m2－m3)g]　
不变
偏小
【点拨】(1)实验中，为了减小误差，应先测木块的质量或空烧杯的质量，再将木块放入装满水的溢水杯，最后测烧杯和溢出水的总质量，故合理的实验顺序是CADB或ACDB。(2)实验中，若木块的质量(重力)与它排开水的质量(重力)相等，则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系，故应符合的等量关系是m1＝m2－m3[或 m1g＝(m2－m3) g]。
(3)做D实验步骤时，木块放入水中后，溢水杯对水平桌面的压力增加了木块的重力，却减少了木块排开水的重力，二者大小相等，所以溢水杯对水平桌面的压力不变。(4)若D步骤中，在放入木块前溢水杯中的水未装满，则会导致测得排开水的质量偏小。
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阿基米德原理
阿基米德
灵感的启示
课堂小结
计算浮力；
求液体密度；
求浸入的体积。
V浸＝V排
应用
浮力的大小
阿基米德原理：
F浮=G排=ρ液 gV排