资源简介

(共38张PPT)
第十章 浮力
第2节 阿基米德原理
人教版 物理 八年级下册
1、探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系。
2、阿基米德原理。
学习目标
1. 制订计划与设计实验 用称重法测出物体在水中所受的浮力F浮，同时测出物体此时
排开液体的重力G排，通过比
较F浮和G排，得出两者之间
的数量关系。如图1 所示。
探究新知
新知一 探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系
温馨提示：
排开液体的体积与液体体积不同，它可能小于液体体积，也可能大于液体体积。如图2乙
所示，物体排开液体的体积小于液体
的体积；如图丙所示，物体排开液体
的体积大于液体的体积。
2. 进行实验
(1)用细线将空小桶系好，挂在弹簧测力计下，测出其所受的重力G桶；
(2)用细线将小石块系住，挂在弹簧测力计下，测出小石块所受的重力G石；
(3)将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶；
(4)将小石块慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则小石块受到的浮力F浮=G石－F；
(5)测出小桶和排开的水所受的总重力G 总，则排开的水所受的重力G排=G总－G桶；
实验细节：
1. 为了减小测量G排的误差，应先测G桶 ，再测G总。
2. 注入溢水杯中的水的液面必须达到溢水口，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，才能准确测出物体排开的水所受的重力。
(6)换用不同质量的小石块，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中：
实验次数 G桶/N G石/N F/N G总/N F浮/N G排/N
1 1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 1.0
2 1.0 2.8 1.4 2.4 1.4 1.4
3 1.0 3.6 1.8 2.8 1.8 1.8
3. 将物体浸入溢水杯中时，手不要晃动，应等水不再流出，弹簧测力计保持静止后再读数。为了使实验更加精确，可把弹簧测力计固定在铁架台上。
4. 换用不同质量(或体积)的石块进行多次实验的目的是使实验结论更具普遍性。
3. 得出结论 物体在液体中受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。
例 1
图3 中A、B、C、D 是探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示完成下面的填空。
解题秘方：在探究浮力的大小与排开水所受重力关系的实验中，F浮是利用“称重法”测得的，G排是利用“差值法”测得的，容器底所受水的压强变化应利用公式p=ρgh 分析。
(1)实验中所用圆柱体所受的重力为_______N。
解析：由图B 可知圆柱体重4 N。
4
(2)在情景图B 中存在的错误是________________。
解析：圆柱体放入水中前，溢水杯中应装满水，否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积。
溢水杯未注满水
(3)纠正错误后，继续实验，在情景图C 中，圆柱体受到的浮力F浮= ______N。
解析：由图C 可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F=3 N，则圆柱体受到的浮力F 浮=G－F=4 N－3 N=1 N。
1
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排= ______N。
解析：由图D 可知小桶和水所受的总重力G总=2 N，由图A 可知空小桶所受的重力G桶=1 N，则圆柱体排开水所受的重力G排=G总－G桶=2 N－1 N=1 N。
1
(5)实验结果表明： 浸在水中的物体受到的浮力_______物体排开水所受到的重力。
解析：由(3)、(4)可知，浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。
等于
(6)纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到浸没水中，水对溢水杯杯底的压强__________ (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。
解析：纠正错误后，即溢水杯中装满水时，圆柱体从刚接触水面到浸没水中的过程，溢水杯中水的深度不变，由公式p=ρgh 可知，水对溢水杯杯底的压强保持不变。
保持不变
1-1. 小鹭做探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”实验的步骤如图4 所示。
(1)小鹭处理数据时，发现实验步骤有所遗漏。遗漏的步骤为____________________。若将遗漏的步骤标注为d，则最合理的实验步骤依次为________(用实验步骤对应的字母表示)。
测量空桶所受的重力
dabc
(2)实验步骤a、b、c、d 中，弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd。若这些示数之间的关系满足_______________(用式子表示)，则可证明，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。
Fa－Fb＝Fc－Fd
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。
(1)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
(2)原理阐明了浮力三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，其方向竖直向上，其大小等于物体排开的液体(或气体)所受到的重力。
新知二 阿基米德原理
2. 公式 F浮=G排=ρ液gV排。
符号 物理量 单位
F浮 浮力 牛(N)
G排 排开的液体所受的重力 牛(N)
ρ液 液体的密度 千克/立方米(kg/m3)
g 常量 牛/千克(N/kg)
V排 排开液体的体积 立方米(m3)
深度理解:
阿基米德原理的理论证明：
如图5所示，浸没在液体中的长方体上表
面受到液体向下的压力F向下=p向下S=ρ 液h1 gS，
下表面受到液体向上的压力F向上=p向上S=ρ 液h2 gS，
由浮力的产生原因知F浮=F向上－ F向下=ρ液h2gS－ρ液h1 gS=ρ液gS(h2－h1)=ρ液gSh=ρ液gV排=m排g=G排。
3. 公式理解
(1)公式F浮=ρ液gV排明确揭示了浮力的大小只与液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排有关。
(2)V 排表示物体排开液体的体积，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(3)由公式F 浮=G排=ρ液gV排还可以推导出F浮=G排=m排g，m排指物体排开液体的质量。
[中考·内江] 一质量为54 g，棱长为3 cm 的立方体橡皮泥块，浸没在水中时，受到的浮力为______N，立方体橡皮泥块的密度为_______ kg/m3(水的密度ρ 水= 1.0×103 kg/m3，g 取10 N/kg)。
例2
0.27
2×103
解题秘方：橡皮泥块的体积可用公式V=L3 计算；其浸没在水中时有V 排=V，其浮力可用公式F浮= ρ水gV 排计算；橡皮泥块的密度可用公式ρ= 计算。
解析：橡皮泥块的体积V=L3=(3 cm)3=27 cm3=2.7×10－5 m3。
由于橡皮泥块浸没在水中，则V排=V=2.7×10－5 m3。
橡皮泥块浸没在水中受到的浮力F 浮=ρ水gV 排=1.0× 103 kg/m3×10 N/kg×2.7×10－5 m3=0.27 N。
立方体橡皮泥块的密度ρ= = =2 g/cm3=2×
103 kg/m3。
2-1. [中考· 上海] 某物体质量为2 kg， 重力大小为______N，方向_________；将该物体丢入水中排开水的体积为1×10－3m3， 它受到的浮力为_______N。(g 取10 N/kg)
20
竖直向下
10
将重为5 N的金属实心球轻轻放入盛满水的溢水杯中，
若溢出2 N 的水，小球受到的浮力为( )
A. 0 N B. 2 N C. 3 N D. 5 N
B
例 3
解题秘方：利用阿基米德原理的表达式F浮=G排分析。
解析：容器盛满水，溢出的水等于球排开的水，即G排= 2 N，由阿基米德原理“F浮=G排”得球所受的浮力F浮=G排=2 N。
误区警示：若容器中水不满或不知道水是否盛满，则小球受到的浮力不能确定。
3-1. [中考· 怀化] 某物理兴趣小组做了如图6 所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力，则
由图可知，物体受到的浮力为_____N，
其排开液体的重力为_______ N。
1
1
如图7 所示，水平面上放有一个装满水的溢水杯，弹簧测力计下挂着重为10 N 的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4 kg。
(g 取10 N/kg)求：
例4
解题秘方：浮力可用公式F浮=m排g 计算，弹簧测力计的示数可用公式F=G－F浮分析计算。
(1)物块浸没在装满水的溢水杯中时所受到的浮力。
(2)弹簧测力计的示数。
解：物块受到的浮力F 浮=G 排=m 排g=0.4 kg×10 N/kg= 4 N。
弹簧测力计的示数F=G－F浮=10 N－4 N=6 N。
4-1. 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的质量为490 g，用弹簧测力计测量浸没在水中的王冠的重力时，弹簧测力计的示数为4.5 N，则这顶王冠受到的浮力为_______N；它排开的水的质量为_______ g。(g 取10 N/kg)
0.4
40
第2节 阿基米德原理
阿基米
德原理
内容
表达式：F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排
应用：求F浮、G排、m排、ρ液、V排
归纳新知
再 见

展开更多......

收起↑