资源简介

第2节　阿基米德原理
第一课时　阿基米德原理
教学目标
【知识与技能】
1．知道浮力大小与物体排开液体的重力的关系．
2．会用阿基米德原理计算浮力大小．
【过程与方法】
1．经历科学探究浮力大小的过程，培养探究意识，提高科学探究能力．
2．培养学生的观察、分析、概括能力，发展学生处理信息的能力．
3．经历探究阿基米德原理的实验过程，进一步练习使用弹簧测力计测浮力．
【情感、态度与价值观】
1．通过阿基米德原理的探究活动，体会科学探究的乐趣．
2．通过运用阿基米德原理解决实际问题，意识到物理与生活的密切联系.
重点难点
【重点】
阿基米德原理的实验探究及其应用．
【难点】
实验探究浮力与排开液体重力的关系，正确理解阿基米德原理的内容．
教学过程
知识点一　阿基米德的灵感
【自主学习】
阅读课本P53，完成以下问题：
物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它所受的浮力就越大.
【合作探究】
演示一　关于阿基米德的故事
阿基米德出生在古希腊的贵族家庭，他从小热爱学习，善于思考，喜欢辩论．
有一次，国王要金匠给他做一顶金王冠，做王冠用的金子事先称过重量．王冠做好了，国王听说工匠在王冠中掺进了白银，偷走了一些金子．可是，王冠的重量，并没有减少；从外表看，也看不出来．没有证据，就不能定金匠的罪．国王把阿基米德找来，要他判断这顶王冠有没有掺进白银，如果掺了，掺进去多少．据说，阿基米德是从洗澡得到启发，才解决了这个难题．这天，他去澡堂洗澡，心里还想着王冠问题．当他慢慢坐进澡盆的时候，水从盆边溢了出来．他望着溢出来的水发呆，忽然，高兴地站了起来：“找到了！找到了！”阿基米德连衣服都来不及穿好，就从澡堂跑回家里．
原来，阿基米德已经想出了一个简便方法，可以判断王冠是不是纯金做的．他把金王冠放进一个装满水的缸中，一些水溢了出来．他取出金冠，把水装满，再将一块同王冠一样重的金子放进水里，又有一些水溢了出来．他把两次溢出的水加以比较，发现第一次溢出来的多．于是他断定王冠中掺了白银．然后，他又经过一番试验，算出了白银的重量．当他宣布这个结果的时候，金匠们一个个惊得目瞪口呆．他们怎么也弄不清楚，为什么阿基米德会知道他们的秘密．
当然，说阿基米德是从洗澡中得到启发，并没有多大根据．但是，他用来揭开王冠秘密的原理流传下来，就叫做阿基米德原理．直到现在，人们还在利用这个原理测定船舶载重量．
演示二　阿基米德的故事给我们的启发
1．阿基米德的故事给了我们很大的启示．我们知道，物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大．现在我们用“物体排开液体的体积”取代“浸在液体中物体的体积”来陈述这个结论，就是：物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它所受的浮力就越大.
2．想想做做
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．
3．物体的体积与密度的乘积等于物体的质量．浮力大小跟它排开的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，排开的液体的质量也越大，而液体的重力大小跟它的质量成正比．因此，我们可以猜想：浮力的大小跟排开液体的重力有关.
【教师点拨】
物体的体积与排开液体的体积是不同的.当物体浸没在液体中时，物体的体积等于它排开的液体的体积；当物体没有浸没时，物体的体积大于它排开的液体的体积．
知识点二　浮力的大小
【自主学习】
阅读课本P54－55，完成以下问题：
浮力的大小可以用弹簧测力计测出：先测出物体所受的重力，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数，两者之差就是浮力的大小．
【合作探究】
实验　探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1．实验目的：探究浮力与物体排开液体重力的定量关系.
2．实验方法：排液法.
3．实验器材：弹簧测力计，溢水杯，小桶，大小不同的物体，细线等.
4．进行实验
测量数据填入实验数据表格：
次数 物体的重力G物/N 物体在液体中测力计示数F′/N 浮力F浮/N 小桶和排液的总重G总/N 小桶的重力G桶/N 排开液体的重力G排/N
1 2.15 1.35 0.80 1.10 0.3 0.80
2 2.15 1.60 0.55 0.85 0.3 0.55
3 2.15 1.80 0.35 0.65 0.3 0.35
注意：用不同物体、不同液体多做几次实验.
5．整理实验器材．
6．分析数据得出结论：浮力的大小等于物体排开液体的重力.
【教师点拨】
1．用同一个物体进行实验时，多测量几次的目的是减小误差.
2．本实验要更换物体或液体，进行多次测量，目的是使实验结论更具有普遍性.
3．若溢水杯没有装满水，会导致排到小桶内的水的质量小于物体排开的水的质量，最终得到物体受到的浮力大于溢出的水所受的重力的错误结论．
【跟进训练】
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，最终沉到底部，则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系是(　C　)
A．两者体积相等，小烧杯中水的质量较小
B．两者体积相等，小烧杯中水的质量较大
C．金属球受到的浮力等于小烧杯中水的重力
D．金属球受到的浮力大于小烧杯中水的重力
知识点三　阿基米德原理
【自主学习】
阅读课本P55－56，完成以下问题：
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.用公式表示就是F浮＝ G排.
【合作探究】
1．关于阿基米德原理的讨论．
(1)物理公式：F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排.G排是指物体排开液体所受的重力；ρ液是指液体的密度；V排是指物体排开的液体的体积.
(2)公式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.
2．对阿基米德原理的理解．
(1)如图所示，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．
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力．对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小.
(2)①浸没时：V排＝V浸＝V物，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．
②部分浸入时：V排＝V浸(3)同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同.根据公式F浮＝ρ液gV排，浸没时，V排＝V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化．
例题　一个体积为300 cm3的物体浮在水面上，它的体积露出水面，它受的浮力是多少？(g取10 N/kg)
解答　根据阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排．据题意V排＝V，F浮＝ρ液gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10－4 m3＝1 N.
【教师点拨】
阿基米德原理的公式适用于求液体和气体中物体所受浮力的情况．
【跟进训练】
1．铁块的体积是100 cm3，全部浸入水中时，排开水的体积是100 cm3，排开的水重是1 N，受到的浮力是0.8 N．如果将它全部浸入酒精中，受到的浮力是1 N．(g取10 N/kg)
2．在空气中用弹簧测力计测得某石块重5 N；浸没在水中称量，弹簧测力计的示数为2 N，求该石块的密度．(g取10 N/kg)
解：浮力F浮＝G－F＝5 N－2 N＝3 N，石块的体积V石＝V排＝＝＝3×10－4 m3，石块的密度ρ石＝＝＝≈1.67×103 kg/m3.
课堂小结
1．阿基米德的灵感
影响浮力的因素
2．浮力的大小
(1)阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被它排开的液体所受的重力．
(2)用公式表示为F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排．
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：实验视频见课件．

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