沪教版（上海）九年级物理6.4：阿基米德原理（67张ppt）

(共70张PPT)
§
6.4
阿基米德原理
气球为什么会
腾空而起?
人为什么会浮在死海海面上?
帆船为什么能浮在海面上?
乒乓球为什么能从水中升起?
浸在气体里的物体受到气体向上的托力
浸在液体里的物体受到液体向上的托力
1、浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到液体
（或气体）向上托的力，叫做浮力。
2、求浮力大小的方法一：称重法：
（1）先测出物体的重力G
。
（2）当物体放在液体中静止时，读出弹簧测力计的示数G?。
（3）由力的平衡知识求出浮力：F浮=G–
G?。
一、浮力
思考与练习
例1.一个金属块挂在弹簧秤上，在空气中称时，示数为
27牛
，把它浸没在水中称时，示数为17牛，它受到的浮力是多少牛？
解：F浮=G
-
G
’
=
27
N
-
17
N=10N
答：它受到的浮力是10N
浮力的概念及其产生原因
浮力的概念
浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）向上托起的力叫做浮力。
浮力产生的原因
F向下
F右
F左
F向上
F左=
F右
F向上＞F向下
∴
F浮＝F向上－F向下
3、浮力产生的原因：液体对物体有向上
和向下的压力差。
4、求浮力的方法二：原因法（压力差法）
（1)
公式：
F浮=F向上-F向下.
（2）适用条件：形状规则的圆柱体、
正方体等。
知识点
这是正在建造的杭州湾大桥效果图，大桥的下面有许多的桥墩，这些桥墩是否受到浮力的作用呢？
哦.我终于知道什么是浮力
5.浮力的方向
例2：
一个盛水的杯中悬浮着一个小球，杯子放在斜面上，如图，此处小球受到的浮力方向如何？
F浮
浮力的方向竖直向上
例3：
F浮
F浮
画出下列物体在水中所受浮力的示意图
浮力与日常生活
物体受到的浮力大小与它排开的水的多少有关系吗？
探究：
1.浮力的大小与什么因素有关呢？
2.猜想：
①可能与液体的密度有关
②可能与物体浸入液体的体积有关
③可能与物体浸入液体的深度有关
……
3.设计实验：
二、阿基米德原理
1、内容：　　
浸在液体中的物体所受浮力的大小
等于被物体排开的液体的重力。
3、适用条件：
(1)、该原理同样适用气体的浮力计算。
(2)、
ρ指物体浸入的液体或气体的密度。
V排指被物体排开的液体或气体的体积。
2、公式：F浮
=
G排液
=
ρ液
g
V排
阿基米德(Archimedes，约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人
。
从洗澡的故事说起:
关于阿基米德，流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了
一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠确与当初
交给金匠的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能破坏王
冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑。
后来，国王请阿基米德来检验。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法，来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“尤里卡！尤里卡！”。(Fureka，意思是“我知道了”)。
他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠里掺进了其他金属。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。　
阿基米德简介：
阿基米德(Archimedes，约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。阿基米德在力学方面的成绩最为突出，他系统并严格地证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。在总结前人经验的基础上，阿基米德系统地研究了物体的重心和杠杆原理，提出了精确地确定物体重心的方法，指出在物体的中心处支起来，就能使物体保持平衡。他在研究机械的过程中，发现了杠杆定律，并利用这一定律设计制造了许多机械。阿基米德曾说过：“假如给我一个支点，我就能撬动地球。”
他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德原理
。
阿基米德原理：浸在液体（气体）中的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体（气体）受到的重力。即：F浮=G排液=
m液g
=ρ液gV排
被排开的液体
它受到的重力
物体受的浮力
G排液=m液g
=ρ液gV排
=
G排液
=ρ液gV排
F浮
4、求浮力大小的方法三：
公式法（阿基米德原理）
特别说明：
3、
V排与
V物的关系：
1、由公式F浮=G排液=ρ液gV排可知，物体受到的浮力与跟
物体本身的性质、体积、和形状没有直接关系。浮力
只决定于ρ液及V排
V排＜
V物
V排＝
V物
请同学们注意：
切不可盲目认为V排=V物
2、阿基米德原理对气体亦适用：
F浮=G排气=ρ空gV排
4、影响浮力大小的因素：排开的液体的体积和液体的密度。
影响浮力大小的因素
（1）排开液体的体积
液体密度相同的情况下，排开液体体积越大，浮力越大；排开液体体积越小，浮力越小。
（2）液体的密度
在排开液体体积相同的情况下,液体的密度越大，浮力越大；液体密度越小，浮力越小。
方法：
控制变量法
我的体积大，受到的浮力大。
我们在深处，受到的浮力大。
请你说说哪个鱼说得正确？为什么？
水底下的辩论
木块放在水平地面上静止时，受到
和
的
作用，这两个力的关系是：
。
重力G
支持力F
重力G和支持力F是一对平衡力
?
G
F
F=G
漂浮在液体表面的物体所受到的浮力怎样计算呢？
?
F浮=G
G
F浮
重力G
浮力F
将木块放入水中后，木块向上浮起，最后静止在水面上。木块受到__________和________
的作用。这两个力的关系是___________________________。
重力G与浮力F是一对平衡力
F浮＝G物
4、求浮力大小的方法四：
平衡法（物体处于漂浮或悬浮）
3、浮力产生的原因：液体对物体有向上
和向下的压力差。
4、求浮力的方法二：原因法（压力差法）
（1)
公式：
F浮=F向上-F向下.
（2）适用条件：形状规则的圆柱体、
正方体等。
知识点
二、阿基米德原理
1、内容：　　
浸在液体中的物体所受浮力的大小
等于被物体排开的液体的重力。
3、适用条件：
(1)、该原理同样适用气体的浮力计算。
(2)、
ρ指物体浸入的液体或气体的密度。
V排指被物体排开的液体或气体的体积。
2、公式：F浮
=
G排液
=
ρ液
g
V排
4、影响浮力大小的因素：排开的液体的体积和液体的密度。
计算浮力的方法
一、压力差法：F浮＝
.
二、公式法：F浮＝
.
三、称量法：F浮＝
.
四、平衡法：F浮＝
.
F向上－F向下
ρ液
g
V排
G－F拉
G物
阿基米德原理
F拉
G物
F浮
（漂浮或悬浮）
1、体积为50dm3的物体全部浸没在水中，受到的浮力多大？
解析:V物
=
50dm3
=
0.05m3
因为全部浸没,所以V排=V物
F浮
=
ρ液gV排
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.05m3
=490N
练习：
2、质量为15.8kg的铁块全部浸没在煤油中，受到的浮力多大？
解析:V铁
=
=
15.8kg/(7.9×103kg/m3)
=
0.002m3
因为全部浸没,所以V排
=
V物
F浮
=
ρ液
g
V排
=
0.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.002m3=15.68N
ρ铁
m铁
思考与练习
3.一个小石块放入装水容器中,它排开9.8N的水,小石块受到的浮力为多大？
解:
F浮
=
G排液
=9.8N
4.一个小石块放入装水容器中,它排开1dm3的水,小石块受到的浮力为多大？
解：１dm3
=
1×10-3
m3
＝
ρ液
g
V排液
F浮
=
1×103Kg/m3×9.8N/Kg×10-3
m3
=
9.8N
浮力与中考
5、下列四个情景中，受到的浮力增大的物体是（
）
A．从深水处走向海岸沙滩的游泳者?
B．从长江驶入大海的轮船?
C．海面下正在下沉的潜水艇?
D．在码头装载货物的轮船
D
6、有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神。“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成，两者之间由一根线连接。正常游泳时，连接线是松驰的，气囊漂浮着，跟人如影相随。在体力不支等情况下，可将气囊压入水中，防止人下沉，在此情况下（
）
A．人的重力减小了
B．人所受的重力方向改变了
C．气囊排开水的体积变小了
D．气囊受到的浮力变大了
D
浮
力
习
题
课
作业（略）
小结：
一、浮力的基本概念
二、弹簧测力计法求浮力
三、阿基米德原理求浮力
四、利用悬浮、漂浮求浮力
五、利用受力分析求浮力
六、物体浮沉情况的判断
七、物体浮沉条件的应用
基
本
概
念
浸没在液体中的物体，他的上表面受到液体的压力是10牛，下表面受到液体的压力是25牛，物体上下表面受到液体的压力差是______牛，这个力就是物体受到的______力。
浮
15
典型例题：
例题小结
浮力是压力的合力，是压力差。
F浮
=
F向下-F向上
若F向下=0呢？
若F向上=0呢？
漂浮
F浮
=
0
F浮
=
F向下
下无液体
紧密接触
变式1：
浮在液面的小球，下表面受到液体的压力是5牛，则它受到的浮力是______牛。
5
漂浮，F向上=0，F浮
=
F向下
注意：
一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验，如图15所示，将一只塑料可乐瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，如图15甲所示，但乒乓球并不上浮，这说明了_____________________。若用手堵住瓶口如图15乙所示，可观察到乒乓球浮起，这说明了______________________。
乒乓球受到浮力
乒乓球没受到浮力
变式2：
乒乓球下部有无液体
注意：
一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋，容器放在斜面上，如图所示。图上画出了几个力的方向，你认为鸡蛋所受浮力的方向应是（
）
A.
F1
B.
F2
C.
F3
D.
F4
变式3：
C
竖直
向上
注意：
漂在水中的乒乓球受到的力有：（
）
浮力
重力、浮力
浮力、液体的压力
重力、浮力、液体的压力
B
变式4：
浮力不是一个新的力，它只是所受液体压力的合力。
注意：
F1
大于F2
F1
与F2是一对平衡力
F1
与F2的合力方向竖直向上
F1
与F2的合力大小等于物体M
受到的重力大小
C、D
变式5：
（多选题）
物体M
悬浮在水中，水对物体M
竖直向下的压力为F1
，竖直向上的压力为F2
。则下列选项正确的是（
）
基
本
计
算
将重为4N的物体A浸没在水中，如图甲所示，弹簧测力计示数是
N，物体A受到的浮力是
N。比较图甲、乙可知，物体浸没在水中不同深度，受到浮力F浮甲
F浮乙，（选填“>”、“<”或“=”）。
1.6
2.4
=
典型例题1：
如图所示，边长为0.2m
的正方体木块漂浮在水面上，木块的下表面距离水面0.15m
,
则木块受到的浮力F浮=__________N。（g=10N/kg）
1、选取合适的公式F浮=
ρ液gV排
2、找准V排注意：V排≠V物
例题小结
典型例题2：
60
3、你还能求出哪些物理量？
木块的重力；木块的密度；
1783年，法国物理学家查理做成的世界上第一个可载人气球，体积为620m3。设地面附近空气的密度为1.3kg/m3，则这个气球在地面附近受到空气的浮力为
N，排开空气的重力为
N
。
（g取10N/kg）
变式1：
F浮=G排=
ρ气gV排
注意：
8060
8060
我的体积大，受到的浮力大。
我在深处，受到的浮力大。
下列图中______(“大鱼”、“小鱼”)说得对.
这是因为_________________________________________________________________________________________.
变式2：
大鱼
从公式F浮=
ρ液gV排可以看出，浮力与液体的密度和排开液体的体积有关，而与深度无关。
A
B
D
C
如下图，体积形状都完全相同的A、B、C、D四个小球静止在水中，
A、B浸入水中的体积一样则它们受到的浮力FA、FB
、
FC、FD
的关系是___________________.
FA=FB
<
FC=FD
变式3：
浮力的大小与是否受到绳的拉力没有直接关系！
注意：
甲、乙两个物体的体积之比是1∶2，若将它们全部浸没在同种液体中，则它们所受到的浮力之比是（
）
?A.5∶3????
B.10∶3???
?
C.2∶1
???
?
D.1∶2
变式4：
D
方法：
F1
F2
ρ1
ρ
2
V1
V
2
=
g
g
=
V1
V
2
=
1
2
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
变式5：
如图所示，把一个质量为50g的小球放入密度为ρ１的液体，小球漂浮在液体表面，排开液体的质量是ｍ１；若将小球放入密度为ρ２的液体，它悬浮在液体中，排开液体的质量是ｍ２；当把小球放入盛水的容器中时，它会沉入水底，则小球排开水的质量（
）
A．ｍ水＝50g
　　　
B．ｍ水＜50g
C．ｍ水＞50g
　　　
D．ｍ１＜ｍ２＜ｍ水
变式6：
B
弹簧测力计下挂一金属块，当金属块浸没在水中时，弹簧测力计的示数是30N，已知这块金属体积为5×10-4m3
，求：（1）、这块金属所受的浮力；
（2）、这块金属的重力。
G物
F浮
F拉
典型例题3：
（1）
F浮
=
ρ液gV排
=1X103Kg/m3
X
9.8N/Kg
X
5X10-4m3
=
4.9N
（2）
G物
=
F浮
+
F拉
=
4.9N
+
30N
=
34.9N
体验:
从水面向下按压易拉罐是会觉得越来越费劲，这是因为_________________________________.
变式1：
F压’
F浮’
G
F压
F浮
G
随着易拉罐浸入液体的体积增大，所受浮力增大
人自河边从浅水区走向深水区，若水底布满小石头，则下述体验与分析合理的是
（
）
A．脚底疼痛感觉减弱，因为人越来越轻
B．脚底疼痛感觉减弱，因为水对人的浮力越来越大
C．脚底疼痛感觉加重，因为人越来越重
D．脚底疼痛感觉加重，因为水对人的浮力越来越小
受力分析：
G
G
F浮
F’浮’
F支’
F支
变式2：
B
如图所示的物体被细线系在装有水的容器中，物体的重力为2N，假设物体足够长：
1）若细线所能承受的最大拉力为22N，问当物体所受的浮力为多大时，细线将被拉断。
2）此时物体浸在水中的体积是多大？
变式3：
G
F浮
F拉
（1）
F浮
=
F拉
+
G物
=
22N
+
2N
=
24N
（2）
F浮
=
ρ液gV排
V排
=
F浮/ρ液gV
=
24N
/
1X103Kg/m3
X
9.8N/Kg
=
2.45X10-3m3
体积是4m3的花岗岩石板重1.04×105N，
（1）浸没在水中所受的浮力是多大？
（2）一根链条可以经得住的拉力是7×104N，用这根链条在水下吊起花岗岩石板时的拉力是多大？
（3）在吊起的过程中，这块花岗岩石板所受的最小浮力是多大？（不计水的阻力）（g＝10N/kg）
变式4：
G物
F浮
F拉
F拉=
G物-
F浮
F浮
’=
G物
-
F拉’
G物
F浮’
F拉’
物
体
浮
沉
的
判
断
如图所示，体积相同的A、B两个实心小球静止在水中，A球处于漂浮状态，B球处于悬浮状态，分别用FA、FB表示A、B两球受到的浮力，比较它们的大小，FA
FB。
体积相等
用阿基米德原理比浮力
典型例题：
（悬浮、漂浮问题）
<
如图所示，质量相同的A、B两个实心小球静止在水中，A球处于漂浮状态，B球处于悬浮状态，分别用FA、FB表示A、B两球受到的浮力，比较它们的大小，FA
FB。
变式1：
质量相等
用浮沉条件比浮力
=
如图所示，A、B两实心球静止在水中，则(
)
A．两球受到的浮力一定相等
B．两球受到的浮力不等，A球受到的浮力大
C．两球的密度不等，B球的密度大
D．B球的重力一定大于A球
变式2：
质量、体积都不知，无法比浮力
C
如图，同一物体浸在甲液体中漂浮，浸在乙液体中悬浮。比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小及两种液体密度ρ甲、
ρ乙的大小，可以确定正确的是（
）
A、
F甲
=
F乙
，
ρ甲
=
ρ乙
B、
F甲
=
F乙
，
ρ甲＞
ρ乙
C、
F甲＜F乙
，
ρ甲
=
ρ乙
D、
F甲＞F乙
，
ρ甲
＞ρ乙
A
A
甲
乙
变式3：
B
同一物体，
重力、密度不变
600年前，我国明代航海家郑和从南京开始了下西洋的壮举。郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋时，若船上载重不变，则船所受的浮力
，排开水的体积
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。这是因为海水的密度比河水的密度
。
变式4：
长江
海洋
分析：
不变
变小
大
如图所示，同一密度计放在水中时，水面在A处，放在另一种液体中时，液面在B处，则密度计在两液体中所受浮力的大小关系是FA______FB，另一液体的密度与水的密度关系是ρ液_______ρ水（填“=”、“﹤”、“﹥”）。
水
液体
变式5：
分析：
=
>
有一潜水艇悬浮在水中，如图所示，当用压缩气体把水舱中的水排出一部分时，潜水艇将
（“上浮”或“下沉”），在未露出水面前，潜水艇所受的浮力将
（“变大”、“变小”或“不变”）。
变式6：
上浮
不变
浮力不变，重力变小
V排不变，浮力不变
一艘潜水艇保持深度不变从海里潜行到河里，则该潜水艇受到的
（
）
A．重力不变，浮力不变
B．重力增加，浮力减小
C．重力增加，浮力增加
D．重力减小，浮力减小
变式7：
D
海---河：
∵
ρ液变小，V排不变，
∴浮力变小；重力变小
物
体
浮
沉
条
件
的
应
用
酒精的密度为0.8×103㎏/m3，将体积是0.01
m3的铝块（铝的密度是2.7×103㎏/m3）放入酒精中，它受到的浮力是__________N，若将其放入密度为13.6×103㎏/m3
的水银中，它受到的浮力为__________N。
（g取10N/kg）
（判断浮沉求浮力）
典型例题2：
分析：
求浮力时应注意：
1、
先（比密度）判浮沉
2、
再（选公式）求浮力
80
270
将一体积为2m3，密度为0.5×103kg/m3的物体投入水中，当物体在水中静止时，它处于_________状态（
“漂浮”、“沉底”、“悬浮”），它受到的浮力为_________N；若将此物体投入到密度为0.4×103kg/m3
的液体中，它处于_________状态（
“漂浮”、“沉底”、“悬浮”），它受到的浮力为_________N。
（g取10N/kg）
变式1：
漂浮
沉底
104
8000
把重为3N、体积为5×10-4m3的实心球浸没在盛满水的容器内，溢出水的重力为________N，金属球所受浮力的大小为________N．松手后物体将__________（选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。（g取10N/kg）
变式2：
5
5
上浮
量筒内装有200ml的水，将一质量为100g的某物体放进量筒内的水中，水面上升到300ml的刻线位置。则这个物体在水中的浮力是____N，
它所处的状态是________________。
（g取10N/kg）
变式3：
比受力，判浮沉
分析：
1
漂浮或悬浮
有一木块，把它浸在盛满水的溢水杯中时，从杯中溢出10g水，若把它浸在盛满酒精的溢水杯中，会从杯中溢出
g酒精。（ρ酒=0.8×103㎏/m3，ρ水=1.0×103㎏/m3，ρ木=0.5×103㎏/m3）
变式4：
两次都漂浮，浮力=重力∵重力不变，∴浮力相等
分析：
10