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第九章 浮 力
第三节 阿基米德原理
1.物理观念
（1）知道阿基米德原理及表达式，会用阿基米德原理计算浮力．
（2）运用阿基米德原理解决简单的浮力问题.
2.科学思维
（1）在实验顺序的讨论中，能够批判容易产生错误的实验操作，培养质疑创新的能力．
（2）用具体的实验数据，分析得出物体所受浮力的大小与排开液体所受的重力大小相等．
3.科学探究
（1）经历科学探究浮力大小与排开液体所受重力的关系的过程，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，能分析、处理数据，对实验得出的结果进行解释.
4.科学态度与责任
（1）通过阿基米德原理的探究活动，体会科学探究的乐趣.
（2）在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦.
重点：掌握影响浮力大小的因素.理解阿基米德原理，应用阿基米德原理表达式计算浮力．
难点：控制变量法的应用.应用阿基米德原理测液体密度．
一、新课导入
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？要想知道正确答案，下面我们就来学习“阿基米德原理”.
二、新知探究
阿基米德原理
教师引导学生根据教材图9-12，小组讨论设计实验方案，并思考问题：如何测出石块排开的水所受的重力呢？①溢水杯中的水应为多少？②先测空桶的重力呢，还是先测桶和排开水的总重力呢？
学生设计实验方案进行实验.
1．实验器材：石块、铝块、铁块、溢水杯、空杯、弹簧测力计、水.
2．实验步骤：
(1)如图（a）所示，测出石块所受的重力G和小桶所受的重力G桶.
(2)将溢水杯中注满水（水从溢水杯口流出水后，待水停止流动后，溢水杯中水为注满），把石块浸入溢水杯中，让排出的水全部流入小桶中，读出此时弹簧测力计的示数F，同时用小桶收集物体排开的水.
(3)用弹簧测力计测出小桶和水的总重力G总则排开水的重力G排＝G总－G桶.
研究对象 物重G/N 空杯重G杯/N 物体浸没水中时弹簧测力计示数F′/N 杯、水总重G总/N 浮力的大小F浮/N 排开水的重力 G排/N
石块 1.15 0.45 0.70 0.90 0.45 0.45
铝块 0.54 0.45 0.34 0.35 0.20 0.20
铁块 0.78 0.45 0.68 0.55 0.10 0.10
(4)用铝块、铁块重复实验.
3．实验数据记录表格.
教师引导学生运用比较的方法，通过比较F浮和G排得出结论.
生：1浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力的大小.这便是阿基米德原理.用公式表示为：F浮＝G排=ρ液V排g.
师生互动归纳总结：
F浮＝G排=ρ液V排g，根据公式可知，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.
教师展示实验视频，使学生对实验结论印象更深刻，并提出关于阿基米德原理，我们如何区分物体浸没、浸入、浸在、没入状态并计算？
生：2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V排g=ρ液V浸g=ρ液V物g；部分浸入时：V排=V浸师生互动归纳总结：
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，阿基米德原理同样适用于气体.
练一练：（多媒体展示）
例1 一个体积为300cm3的物体浮在水面上，它的2/3体积露出水面，它受的浮力是多少 N.（g取10N/kg）
答案：1
例2 在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数为7.4N.当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时，测力计的示数为6.6N.求：
金属零件在油中受到的浮力；
金属零件的体积；
金属零件的密度.
答案：解：（1）利用F浮=G-F（称重法），金属零件在油中受到的浮力F浮=G-F示=7.4N-6.6N=0.8N.
金属零件的体积V=V排==10-4m3.
金属块的重力为7.4N，由G=mg可得：m==0.74kg，由m=ρV得，金属零件的密度.
三、课堂小结
四、课堂训练
1.下列关于浮力的说法中，正确的是（ D ）
A.物体在液体中浸得越深，受到的浮力越大
B.物体的体积越大，受到浮力越大
C.物体受的重力越小，受到的浮力越大
D.物体排开液体的重力越大，受到的浮力越大
2.A、B、C三个物体体积相同，在水中的情况如图所示，则三个物体受到的浮力大小情况是（ B ）
A.FA>FB>FC
B.FC>FB>FA
C.FB>FA>FC
D.FA=FB=FC
3.用弹簧秤在空气中称一铁块，测得重20N，当把这个铁块的一部分浸在水中时，弹簧秤的读数为16N，这时铁块受到的浮力是 4 N，若将铁块全部浸没在水中，铁块受到的浮力是6N，这时弹簧秤的读数为 14 N.
4.某物体挂在弹簧测力计上，称得其重为90N；把该物体浸没在水中时，弹簧测力计的读数为50N，该物体浸没在水中所受到的浮力是 40 N；若该物体有一半体积露出水面时，它受到的浮力是 70 N，弹簧测力计的读数是 20 N.
5.将物体挂在弹簧秤下，然后将物体浸入水中，弹簧秤的示数逐渐变 小 ；当物体全部浸入水中再慢慢来下沉（不碰到水底），弹簧秤的示数 不变 .若物体的重力为10N，某一时刻弹簧秤的读数为6N，此时物体受到的浮力为 4 N.
6.乒乓球从水中上浮到水面的过程中，所受浮力大小如何变化？
答案：先不变后变小
7.法国“大力神号”充氦气艇，体积为1 500 000m3，质量为1 000t，受到的浮力有多大？问气艇在空中可载多少吨的货物？（空气的密度为1.29kg/m3，g取10N/kg）
答案：解：受到的浮力F浮=G排=ρ空气V排g=1.29kg/m3×1 500 000m3×10N/kg=1.94×107N，气艇的重力G艇=m艇g=1000×103kg×10N/kg=1×107N，由二力平衡：F货=F浮-G艇=1.94×107N－1×107N=9.4×106N，故载货物的质量=9.4×105kg=940t.
五、布置作业
完成相关练习.
1.首先引导学生思考物体受到的浮力与排开的液体受到的重力之间的关系，然后用实验得出结论F浮=G排，进一步推导出阿基米德原理和表达式F浮=ρ液V排g.通过提出假设、进行实验验证、得出结论的过程，加深了学生对阿基米德原理的理解．这样学生不仅学到了知识，还学会了解决物理问题的方法，体现学生的主体地位.
2.引导学生运用阿基米德原理计算（或测量）物体所受浮力的各种方法，培养了学生分析、概括、归纳的能力，充分发挥学生的创造性思维，强化了学生分析问题的能力，调动了学生学习的积极性和主动性.

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