2020-2021学年八年级物理沪科版全一册 第九章 第二节 阿基米德原理 课件（76张PPT）

第九章 浮力
第2节 阿基米德原理
沪科版物理八年级全一册
1．知道与浮力大小有关的因素。
2．理解阿基米德原理并据此计算物体所受浮力的大小。
学习目标
阿基米德的启示
两千多年以前，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，他忽
然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开
液体的体积吗？
导入新知
做做想想
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。
排开液体的体积
物体浸在液体中的体积
=
1
知识点
浮力的大小与哪些因素有关
这些物体受到的浮力大小相同吗，浮力的大小和哪些因素有关呢？
合作探究
实验探究：决定浮力的大小的因素
实验猜想：
猜想1：浮力可能与液体的密度有关
猜想2：浮力可能与物体的体积猜想有关
猜想3：浮力可能与物体浸入液体的深度有关
其它猜想：…… …… …… ……
探究：猜想1：浮力可能与液体的密度有关
(1)
(2)
(1)把鸡蛋放入清水中，观察现象。
在清水中，鸡蛋下沉。
(2)在清水中加盐，增大水的密度，再观察现象。
盐水的密度增大，鸡蛋慢慢上浮直至漂浮的状态。
实验结论：猜想1正确，浮力的大小跟液体的密度有关。
猜想2：浮力可能与物体的体积猜想有关
观察实验：
1. 把同一物体浸入相同的液体中。
2. 两个弹簧测力计的读数一样吗？
分别是多少？
3. 容器中的液体的液面发生什么样
的变化？
4. 实验说明了什么问题？
实验结论：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
2.8N
4N
猜想3：浮力可能与物体浸入液体的深度有关
设计实验：
(1)把物体浸没在水中，观察弹簧
测力计的读数 F1 。
测力计的读数 F1=2 N
(2)改变物体在水中深度，再观察
弹簧测力计的读数 F2 。
测力计的读数 F2 =2 N
(3)比较两次的读数 F1 和 F2 。
结论：浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关。
分析归纳
实验1：浮力的大小跟液体的密度有关。
实验2：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
实验3：浮力的大小跟物体浸在液体中的深度无关。
根据猜想1、2、3，得出的实验结论：
物体在液体中所受浮力的大小不仅与___________有关，还与物体排开液______有关，而与浸没在液体中的______无关。
液体的密度
体积
深度
(实验探究题)小明在生活中发现木块总浮在水面，
铁块却沉入水底，由此他提出两个问题：
问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力？
问题2：浮力大小与哪些因素有关？
为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验。
【例1】
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数，说明浸入水中的铁块________(填“受到”或“不受到”)浮力；
(2)做____________(填字母)两次实验，是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关；
(3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与________________的关系。
受到
(c)、(d)
液体密度
【导引】
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示
数，说明浸入水中的铁块受到浮力作用；
(2)探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时，
控制液体的密度和铁块排开液体的体积这两个因素相同，
铁块在液体中浸没的深度不同，符合这个条件的是(c)、
(d)两图；
(3)(d)、(e)两次实验中，铁块在液体中浸没的体积相同，液
体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，因此研究的是
浮力大小与液体密度的关系。
(控制变量法)在探究浮力与液体密度关系时控制物体
排开液体体积相同；在探究浮力与物体排开液体体积
关系时控制液体密度相同。
新知小结
1
把鸡蛋放入清水中，鸡蛋沉在水底，然后逐渐向清水中加盐，鸡蛋会上浮至液面。这说明浮力的大小与液体的________有关。
密度
巩固新知
2
把一个篮球逐渐压入水中时，随着篮球浸入水中体积的增大，需要向下压篮球的力________(填“增大”或“减小”)，这说明篮球受到水的浮力________(填“增大”“不变”或“减小”)。由此可见，浸在液体中的物体所受浮力的大小与_____________________________________有关。
增大
增大
物体排开液体的体积(浸入液体的体积)
2
知识点
探究阿基米德原理
猜想
浮力大小，跟它排开液体的体积和液体的密度有关。
排开液体的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
浮力与排开的液体有什么关系？
可以怎样表述浮力的大小？
浮力大小可能与排开液体的体积×液体的密度有关
浮力大小可能与排开液体的重力有关。
合作探究
探究实验：浮力与物体排开液体重力的关系
图1
图2
图3
图4
测量数据填入记录表；用不同物体、不同液体做几次实验。
实验数据表格
分析数据得出结论
1. 浸在液体中的物体受到向上的浮力
2. 浮力的大小等于物体排开液体的重力
次数
物体的重力/N
物体在液体中测力计示数/N
浮力/N
小桶和排液的总重/N
小桶的重力／N
排开液体的重力/N
1
2
3
4
定义
浸在液体中的物体所受的浮力，
大小等于它排开液体的重力。
阿基米德原理
【例2】(实验探究题)在“浮力的研究”实验中。
(1)取一石块，把它挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲所示；当石块浸入水中的体积缓慢增大时，石块受到浮力大小的变化是________。
增大
(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程：①如图乙，用弹簧测力计测出石块的重力为F1；
②如图丙，用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2；③如图丁，把石块浸入盛满水的溢水杯中，用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水，当石块全部浸入水中时，读出弹簧测力计的示数为F3；④如图戊，用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。
用F1、F2、F3、F4表示，实验中测得石块所受的浮力为________，排出水的重力为________。根据该实验的测量数据，可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是__________________。
F1－F3
F4－F2
F1－F3＝F4－F2
【导引】
(1)图甲中，当石块浸入水中的体积缓慢增大时，石块
排开水的体积变大，根据F浮＝ρgV排可知，石块受到
浮力大小的变化是增大；(2)根据称重法可知，石块所
受的浮力为F1－F3；排出水的重力F4－F2；根据该实
验的测量数据得，F1－F3＝1.5 N－1 N＝0.5 N，F4－
F2＝1 N－0.5 N＝0.5 N，即物体所受浮力大小与排开
水的重力的定量关系是：物体所受浮力的大小等于物
体排开水的重力(或F1－F3＝F4－F2)。
根据称重法求浮力，即先在空气中测量物体的重力
F1，然后把物体浸在液体中，再读出弹簧测力计的示
数F2，则物体所受浮力F浮＝F1－F2。
新知小结
1
【中考·郴州】小英同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是(　　)
A．F浮＝F2－F3
B．F浮＝F4－F3
C．F浮＝F2－F1
D．F浮＝F2－F4
D
巩固新知
2
如图所示，悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中，则从大烧杯溢出流入小桶中的水和此金属球的关系是(　　)
A．两者体积相等，质量相等
B．两者体积相等，小桶中水的质量较大
C．金属球受到的浮力等于小桶中水的重力
D．金属球受到的浮力大于小桶中水的重力
C
3
知识点
阿基米德原理
阿基米德原理求浮力
1. 阿基米德原理数学表达式：F浮=G排
2．用于计算的导出式：
F浮= G排= m排g= r液 gV排
3．适用范围：液体和气体
合作探究
关于阿基米德原理的讨论
1. 区分：浸没、浸入、浸在、没入；
2.F浮＝r液 gV排 r液——液体的密度；
V排——物体排开的液体的体积；
3.F浮＝ r液 gV排 —— 决定式
表明浮力大小只和 r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。
【例3】将一个乒乓球按入水中，松手后，乒乓球上浮，越接近水面上浮越快，最后浮出水面，下列说法正确的是(　　)
A．露出水面前，浮力逐渐增大；露出水面后，浮力继续增大，最后保持不变
B．露出水面前，浮力保持不变；露出水面后，浮力保持不变
C．露出水面前，浮力逐渐减小；露出水面后，浮力保持不变
D．露出水面前，浮力保持不变；露出水面后，浮力先减小后保持不变
D
由阿基米德原理可得F浮＝G排＝ρ水gV排，要确定乒乓
球所受浮力的大小的变化情况，只需确定乒乓球排开
水的体积的大小变化情况即可。乒乓球在露出水面前
排开水的体积不变，露出水面后排开水的体积先逐渐
减小后保持不变(漂浮在水面)；故乒乓球在露出水面
前，浮力保持不变，露出水面后，浮力先减小后保持
不变。
【解析】
由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排可知，物体所受浮
力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，
而与物体的运动速度和浸没时所处的深度无关，分析
浮力变化时，只需分析液体密度和物体排开液体体积
的变化即可。
新知小结
1
【中考·株洲】将一空饮料罐压入装满水的烧杯中，其排开的水所受到的重力为4 N，则空饮料罐受到的浮力大小为____N，方向竖直________。
4
向上
巩固新知
2
如图所示，一个小球静止在水中，它所受浮力的方向是__________；如果剪断绳子后，小球漂浮在水面上，它所受浮力的大小与原来相比将____。
竖直向上
变小
1
知识小结
1．探究浮力的大小与哪些因素有关
2．阿基米德原理的探究实验
3．阿基米德原理的公式讨论
4．利用阿基米德原理的分析与计算
归纳新知
1. 公式F浮＝ρ液gV排中的ρ液是液体的密度，而不是物
体的密度ρ物；V排是物体排开的液体的体积；当物
体浸没在液体中时，V排＝V物；当物体部分浸入液
体中时，V排＜V物。
2. 由F浮＝ρ液gV排可知，物体排开液体的体积V排一定
时，物体所受浮力的大小与液体的密度成正比；
在同一种液体中，物体所受浮力的大小与物体排
开液体的体积成正比。
1. 两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中，同时松手，小木块上浮，大石块下沉，所受浮力较大的物体是(　　)
A．小木块　 B．大石块　
C．一样大　 D．无法确定
2
易错小结
B
易错点：用阿基米德原理比较物体的浮力大小
2. 体积相同的铁球、铝块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力，则(　　)
A．铁球受到的浮力最大
B．铝块受到的浮力最大
C．木块受到的浮力最大
D．它们受到的浮力一样大
D
易错点：用阿基米德原理比较物体的浮力大小
在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的质量为490 g，浸没在水中称时，王冠重4.5 N，则这顶王冠在水中所受的浮力为______N，它排开的水重为______N。 (g 取 10N/kg)
1
0.4
0.4
课堂练习
解：具体的方法如下：
(1)利用“称重法”，即F浮＝G－G′。
(2)用量筒量出铁块的体积V，即为V排；再利用密度公式的变形m＝ρ水V排，以及质量与重力的关系式G排＝mg，得出F浮＝G排＝ρ水 gV排。
现有弹簧测力计、天平、量筒、刻度尺、烧杯、水、细线和小铁块等器材，你有哪些办法可以测出一个小铁块浸没在水中所受到的浮力？
2
如图所示是研究浮力大小的实验装置图，请根据图示回答下列问题。
(1) (a)、(b)两图中，(b)图中弹簧测力计的示数较小，说明了______________________；(a)、(b)两图中弹簧测力计的示数差等于_____________________。
3
物体受到了浮力的作用
物体受到的浮力的大小
(2) (b)、(c)两图中，弹簧测力计的示数不同，说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟_________
__________________有关。
(3)(c)、(d)两图中，弹簧测力计的示数不同，说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小跟_____
___________有关。
(4)(d)、(e)两图中，弹簧测力计的示数相同，说明物体浸没在同种液体中，所受浮力大小跟_________
___________无关。
物体排开液体的体积大小
液体的密度
物体浸入的深度
如图所示，四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D，分别静止在不同深度的水里。以下说法正确的是( )
A. A球所受的浮力最小
B. B球所受的浮力最小
C. C球所受的浮力最小
D. D球所受的浮力最小
4
A
【中考·临沂】江涛同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图表示探究过程及相关数据。
5
(1)分析图B、C、D，说明浮力大小跟物体__________________有关；
(2)分析图________，说明浮力大小跟液体密度有关；
(3)金属块浸没在酒精中所受的浮力是________N。
排开液体的体积
D、E
0.8
【中考·扬州】小明用如图所示的实验装置，验证下沉的物体是否受到浮力的作用，由图可知弹簧测力计前后示数变化了_______ N。为了使弹簧测力计前后示数变化更明显，他可采取的措施有________________________________、___________________________
_____(填两种方法)。
6
0.2
换用体积更大的物体(密度大于液体)
增大液体的密度(密度小于物体)
一个体积为10 cm3的正方体实心铁块，所受到的重力为________N，将它完全浸入水中，所受到的浮力为________N。(ρ铁＝7.9 g/cm3，g取10 N/kg)
7
0.79
0.1
1．【中考·青岛】探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示，其中所用金属块a和塑料块b的密度不同，但重力均为1.6 N。下列分析正确的是(　　)
课后练习
A．金属块a浸没在水中时，受到浮力的大小为0.3 N
B．利用甲、乙，可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C．利用乙、丙，可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D．利用丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系
√
2．【中考·德阳】体积相同的铝球、铜块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力大小，下列说法正确的是(　　)
A．铝球受到的浮力最大
B．木块受到的浮力最大
C．铜块受到的浮力最大
D．它们受到的浮力一样大
【点拨】由于体积相同的铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中，所以它们排开液体的体积相等，液体的密度相同，根据F浮＝G排＝ρ液gV排可知，它们受到的浮力一样大。
【答案】D
3．【中考·衡阳】同样重的实心铜块和实心铁块，都浸没在煤油中，这时________(填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。同样重的实心铜块和实心铁块，铜块浸没在煤油中，铁块浸没在水中，这时________(填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。
【点拨】铜块和铁块都浸没在煤油中时，因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮＝ρ液gV排可知，铁块排开煤油的体积较大，受到的浮力较大；铜块浸没在煤油中，铁块浸没在水中，因水的密度大于煤油的密度，且铜块排开煤油的体积小于铁块排开水的体积，所以，由F浮＝ρ液gV排可知，铁块受到的浮力较大。
【答案】铁；铁
4．【中考·河南】某实验小组利用弹簧测力计、石块、溢水杯等器材，按照如图所示的步骤，探究浮力的大小与排开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________(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________________。
1.4
A、D
排开水的重力
(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
A
(5)另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则________(填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
能
5. 【中考?内江】关于浸在水中的物体受到的浮力，下列说法正确的是(　　)
A．物体的密度越大，受到的浮力越大
B．物体没入水中越深，受到的浮力越大
C．物体排开水的体积越大，受到的浮力越大
D．漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
【点拨】物体所受浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的密度、物体的体积、物体的形状等无关。
【答案】C
6.【中考·广州】两个相同的杯子中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中，最后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等，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
【点拨】根据阿基米德原理可知：F浮甲＝G排甲，F浮乙＝G排乙，已知甲、乙排开液体的重力相等，所以F浮甲＝F浮乙。
【答案】C
7.甲、乙、丙、丁是四个形状和体积都相同而材料不同的球体，它们在水中静止的情况如图所示，其中所受浮力最小的是(　　)
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
A
8．【中考·凉山】如图所示，一挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深)，在圆柱体接触容器底之前，能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下降的高度h关系的图像的是(　　)
【点拨】圆柱体未接触水面时，弹簧测力计示数大小等于圆柱体的重力；当圆柱体排开水的体积增大时，其所受到的浮力变大，弹簧测力计的示数变小；当圆柱体完全浸没后，其所受到的浮力不变，弹簧测力计的示数不变。
【答案】A
9．【中考·凉山】将一小木块和一大石块浸没在水中，松手后小木块上浮，大石块下沉，比较刚松手时两者所受的浮力大小(　　)
A．木块受到的浮力较大
B．石块受到的浮力较大
C．两者受到的浮力一样大
D．条件不足，无法比较
【点拨】小木块和大石块浸没在水中时，大石块排开液体的体积大于小木块排开液体的体积，根据阿基米德原理公式F浮＝ρ液gV排可知，大石块所受的浮力大于小木块所受的浮力。
【答案】B
10．把质量为0.5 kg的某物体放入盛水的容器中，若溢出的水重3 N。则该物体所受浮力(　　)
A．一定是3 N
B．一定是5 N
C．有可能是4 N
D．有可能是2 N
【点拨】容器装满水时，物体所受浮力：F浮＝G排＝G溢＝3 N；容器未装满水时，物体所受浮力大小一定大于3 N。
【答案】C
11．【中考·天津】小明在学习“阿基米德原理”时，做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为________N；由阿基米德原理可知，丙图中弹簧测力计的示数应为________N。
【点拨】物体A浸没在水中时所受的浮力F浮＝2 N－1 N＝1 N；根据阿基米德原理可知G排＝F浮＝1 N，由于G排＝F丙－F丁，所以，F丙＝G排＋F丁＝1 N＋0.5 N＝1.5 N。
【答案】1；1.5
12．一个重为10 N的金属块，挂在弹簧测力计下并浸入水中，当金属块三分之一的体积浸入水中静止时，弹簧测力计的示数为8.8 N，此时金属块在水中所受的浮力为________N；当把金属块浸没水中(未碰到容器底)时，弹簧测力计的示数是 ________N。
【点拨】当金属块三分之一的体积浸入水中静止时，金属块受到的浮力：F浮＝G－F示＝10 N－8.8 N＝1.2 N；由F浮＝ρ水gV排得当把金属块浸没水中时，金属块受到的浮力：F浮′＝3F浮＝3×1.2 N＝3.6 N，此时弹簧测力计的示数：F示′＝G－F浮′＝10 N－3.6 N＝6.4 N。
【答案】1.2；6.4
13．【中考·苏州】为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一
空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧
测力计上，测力计示数为G，然后将
金属块缓慢浸入水中，且始终不与
杯接触，如图。
(1)金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐________。据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是________。
A．只有小明的观点合理 B．只有小华的观点合理
C．两人的观点都不合理 D．两人的观点都合理
变大
D
(2)接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出________的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮＝________。
小明
G－F
(3)为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排＝________，通过比较数据发现F浮＝G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮＝G排，说明浮力大小与G排有关。
(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是__________。
ρ水V排g
一直不变
再见