资源简介

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10.2阿基米德原理　
八年级物理下册 ?人教版
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教学目标
一
01
知道浮力大小与物体排开液体的重力的关系。
02
通知道物体浸在液体中的体积与其排开液体体积的关系。
03
能复述阿基米德原理并书写其数学表达式。
04
会用阿基米德原理的公式及推导式，计算浮力大小。
课堂引入
二
1.影响浮力大小的因素是什么？
物体在液体中所受的浮力大小，跟其________________有关、跟___________有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
2.怎样用“称重法”测量浮力的大小？
物体浸在液体中所受的浮力大小等于弹簧测力计示数减小的数值。
即：F浮= ________。
浸在液体中的体积
液体的密度
在液体中
F2
F1
F1-F2
回顾一下
阿基米德的灵感
三
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？
【视频欣赏】
通过刚才的短片，我们知道了阿基米德鉴别王冠的故事及其发现的浮力定律，这个定律到底是什么内容？
决定浮力大小的因素：
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。
用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”
阿基米德的灵感
三
阿基米德鉴定王冠故事的启示
物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。
浮力大小
物体排开液体中的体积
液体的密度
物体浸在液体中的体积
=
V排
r液
m排=ρ液V排
G排=m排g
思考一下
浮力大小与排开液体所受重力有什么定量关系么？
阿基米德的灵感
三
液体的密度越大，物体排开液体的体积越大
排开液体的
质量越大
排开液体的
重力G排越大
F浮=G排
浮力的大小
四
1. 探究浮力大小跟它排开液体重力的关系
液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另一方面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。
浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系，大小可能相等。
【猜想假设】
浮力的大小
四
（1）实验器材：弹簧测力计、溢水杯、小桶、重物、适量的水。
【实验设计】
（2）测量物体所受浮力的方法
（称重法）
F浮=F1-F2
F2
F1
浮力的大小
四
（3）测量排开液体所受的重力（溢水法）
溢水杯中盛满液体，把物体浸在液体中，物体排开的液体流入小桶中，小桶中的液体就是被物体排开的液体，在使用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
G排=G总-G桶=F4-F3
【视频欣赏】
浮力的大小
四
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
3
2.15 1.35 　　1.10 　 0.3
2.15 1.80 0.35 0.65 0.3 0.35
2.15 1.60 　0.55 　 0.85 　 0.3 　 0.55
0.80
0.80
（3）实验数据
结论：浮力的大小等于它排开的液体所受的重力，即F浮= G排
浮力的大小
四
2.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。
（2）公式：
F浮=G排
推导式：
F浮=m排g=ρ液gV排
适用于液体气体
浮力的大小
四
（3）公式中各物理量的意义及单位
ρ液：液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3）
V排：表示排开液体的体积，单位：米3（m3）
g：表示9.8牛/千克（N/kg）
F浮：表示物体受到的浮力，单位：牛（N）
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
浮力的大小
四
（4）理解阿基米德原理
①影响浮力大小的因素
由F浮＝ρ液 gV排知：浮力F浮的大小只和 ρ液和V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中的运动状态等因素无关。
②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮＝ ρ气 gV排计算。
③根据浮力公式变换可求液体密度、排开液体的体积
????液体?=????浮????????排
?
????排?=????浮????????液体
?
浮力的大小
四
④区分：浸没、浸入、浸在、没入
a. 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。
部分浸入
全部浸入
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。
浮力的大小
四
b. 浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
V排=V浸=V物
V排=V浸V浸
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
部分浸入时： V排=V浸F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
浮力的大小
四
c. 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。
浮力的大小
四
阿基米德（公元前287年—212年），伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家，并且享有“力学之父”的美称，阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。
浮力原理：物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重力。
杠杆原理：发现了杠杆平衡条件。
《方法论》： “十分接近现代微积分”，这里有对数学上“无穷”的超前研究，贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。
主要成就
浮力的大小
四
做一做
把装满水的烧杯放在盘子里,再把易拉罐缓慢按入水中,会看到排开的水溢至盘中。试试看,易拉罐浸入水中越深,排开的水越多,与此同时,手对易拉罐的压力有什么变化?为什么?
G
F浮
F压
F压=F浮-G
F浮=G排=ρ液gV排
浮力的大小
四
沙滩上铺满了贝壳,小胖子踩在沙滩上感觉脚咯得疼,但是随着海水越来越深,小胖子感觉脚没那么疼了,你知道这是为什么吗?
G
F支
F浮
F支=G-F浮
F浮=G排=ρ液gV排
思考一下
浮阿基米德原理的应用
五
1.浮力的计算
【例1】如图,将一个木块放入装满水的溢水杯中,溢出了100g的水,那么,木块所受的浮力是多大呢?(g取10N/kg)
解:　F浮=G排=m排g
=0.1kg×10N/kg
=1N
浮阿基米德原理的应用
五
【例2】如图,将另一个木块放入盛有水的烧杯中,木块浸入水中的深度为4cm,木块底面积为60cm2那么木块受到的浮力为多大呢?(g取10N/kg)
解: F浮=G排
=ρ液gV排
V排=s木h入
=60cm2×4cm
=240m3
=1×103kg/m3×10N/g×240m3
=2.4N
浮阿基米德原理的应用
五
【例3】如图,将一个质量为790g的铁块浸没在烧杯内的水中,求铁块受到的浮力。(铁的密度为7.9×103kg/m3,g取10N/kg)
790g
解: F浮=G排
=ρ液gV排
=1×103kg/m3×10N/g×100×10-6m3
=1N
浮阿基米德原理的应用
五
【例4】如图,将另一个铁块放入底面积为100cm2的烧杯中,水面上升了2cm,那么铁块受到的浮力为多大呢?(g取10N/kg)
解: F浮=G排
=ρ液gV排
V排=S容⊿h
=100cm2×2cm
=200cm3
=1×103kg/m3×10N/g×200×10-6m3
=2N
浮阿基米德原理的应用
五
790g
求排开液体的体积
浸没，通过物体体积求V排
通过物体浸入液体的深度体积求V排
通过液面变化求V排
浮阿基米德原理的应用
五
2.比较浮力的大小
(1) 质量相同的两个实心铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,哪个受到的浮力大?
甲
乙
水
煤油
F浮=G排 =ρ液gV排
V排相同，比ρ液
F浮甲＞F浮乙
浮阿基米德原理的应用
五
F浮=G排 =ρ液gV排
m铝=m铜,
ρ铝＜ρ铜
V=m/ρ
V铝＞V铜
(2) 质量相同的实心铝块和铜块,都浸没在煤油中,哪个受到的浮力大?
铝块
煤油
铜
煤油
铜块
V铝排＞V铜排
F浮铝＞F浮铜
ρ液相同，比V排
浮阿基米德原理的应用
五
(3) 把刚才的铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,哪个受到的浮力大?
铝块
煤油
水
铜块
F浮=G排 =ρ液gV排
F浮铝＞F浮铁
V铝排＞V铜排,
ρ水＞ρ煤油
浮阿基米德原理的应用
五
3.通过浮力测密度
在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,读数是79N。当把零件浸没在水中时,测力计的读数是69N,金属零件的体积有多大?你能判断这是哪种金属么?(g取10N/kg)
铁
解：
ρ金属= = =7.9g/cm3
浮阿基米德原理的应用
五
测重力
算质量
测浮力
算体积
F=G金属
F拉
G金属-F拉
ρ水g
随堂练习
六
练一练
1．浸在液体中的物体，受到的浮力大小决定于（　　）
A．物体的体积和液体的密度
B．物体的密度和物体浸入液体的深度
C．物体浸入液体的体积和液体的密度
D．物体的质量、体积、浸入液体内的深度及形状等因素
C
随堂练习
六
2．将A、B、C三个体积相同的小球投入到某液体中，静止时所处的位置如图所示，C球与容器底有力的作用，则三球所受浮力大小关系是（　　）
A．A、B、C三球所受浮力相等
B．B、C两球所受浮力相等，B球的密度小于C球的密度
C．A、B两球所受浮力相等，C球所受浮力小于A、B球
D．A球所受浮力大于B球，B球的密度大于C球的
B
随堂练习
六
3．一个体积为300cm3的物体浮在水面上，它的1/3体积露出水面，它受的浮力是_____N，若在绳子的拉力F＝2N的作用下，物体浸没在水中且处于静止状态，则此时物块受到的浮力为______N，物块受到的重力为_____N。（g取10N/kg）
1
3
1
随堂练习
六
4．弹簧测力计下吊着一个金属球，弹簧测力计的示数是4N，若金属球的一半浸入水中时，弹簧测力计的示数是3.2N，这时金属球受到的浮力是_____N；若将金属球全部浸没在水中时，弹簧测力计的示数是_____N；再将此金属球完全浸没在酒精中，则此时金属球排开酒精的重力为_____N。（g取10N/kg，酒精的密度是0.8g/cm3）
0.8
2.4
1.28
随堂练习
六
5．如图是爱米验证阿基米德原理的实验步骤次序的示意图，依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。
（1）在图甲中向溢水杯中加水，直至 　　　　　　　；（2）F1、F2、F3、F4之间满足关系式是 　　　　　　；（3）为了减小误差，石块密度的表达式应该写成
ρ石＝____________　　　　　　
与溢水口相平
F1﹣F2＝F3﹣F4
课堂小结
七
阿基米德原理
阿基米德的灵感
浮力的大小
F浮= G排= ρ液 gV排
阿基米德原理的应用
通过福利的变化情况推断其它力的变化情况
计算V排，计算F浮
比较浮力的大小
通过浮力测密度
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
阿基米德原理

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