资源简介

(共29张PPT)
第十章 浮力
第2节 阿基米德原理
教学分析
课前准备
学习目标
1.理解阿基米德原理的内容和基本观点。
2.掌握浮力的计算方法，能够运用阿基米德原理进行浮力计算。
3.经历探究阿基米德原理的过程，学习科学探究的有关方法。
课前准备
教学分析
学习重点 ：如何利用实验结论归纳出阿基米德原理。
学习难点 ：阿基米德原理的应用。
学习方法 ：通过分组实验，探究浮力的大小，从而总结出阿基米德原理的内容。
相关准备：多媒体课件、弹簧测力计、溢水杯、烧杯、小桶、水、盐水、大小相同的铁球、橡皮泥球、木块、石块、细线、查阅“死海”的资料，搜集阿基米德与王冠的故事。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
想一想
为什么人在“死海”中“不死”？
这就是我们本节课所要讨论的话题 — — 阿基米德原理。
互动新授
王冠真假鉴定
阿基米德是古希腊著名的数学家和物理学家。他在力学领域里的一个重要发现是浮力定律。传说，阿基米德是凭借丰富的经验和一时的灵感，在洗澡中发现了鉴定真假王冠的方法.那是在2200年前，当时叙拉古国王亥厄洛让珠宝匠给他制作了一顶纯金的王冠，做成后既高兴却又怀疑工匠偷了他的金子，王冠里可能有假，尽管做好的王冠跟送去的黄金一样重，谁又能保证那顶王冠没有用银子做成芯子呢 怎样对王冠作无损伤的鉴 别呢 国王把这一难题交给了阿基米德，阿基米德为此思考了数日，仍无结果.有一天，他前往澡堂洗澡，当他 跨入盛满水的浴盆时，水溢出盆外，并感到身体有点漂浮，并且身体浸没在水中的部分越多，溢出的水也越多， 同时水对身体的托力也越大.阿基米德欣喜若狂， 一下从浴盆里跳了起来，光着身子就跑了出去， 一边跑还一边 喊：“尤里卡(希腊语：发现了),尤里卡. ”事后，他给国王和大臣进行了表演：他把王冠以及和王冠相同重力的一 块纯金和一块纯银，分别放入装满水的容器中，由排出水的多少，测出了它们的不同体积，他根据王冠的体积大于 纯金的体积而小于纯银的体积这个事实，断定在王冠里掺了假。另一种说法是，阿基米德取来等重的金块、银块和王冠，分别称出它们在水中的重力，算出它们在水中减少的重力，证明王冠里确实用银子掺了假，工匠也被国王治了罪。
阿基米德的一声“尤里卡”,喊出了人类探寻到大自然奥秘时的惊喜.正是为了纪念这一事件，现代世界最著名的发明博览会以“尤里卡”命名。
互动新授
知识点一 阿基米德灵感的启示
工匠的手艺很高明，制造的王冠非常精巧，其重量和当初国王给的黄金一样。
于是国王让阿基米德来鉴定，但是不允许破坏皇冠。
互动新授
突然阿基米德意识到：物体浸在液体中的体积不就是物体排开的体积吗！
他高兴地衣服都忘记穿了，就跑出了门大喊：我找到了，我找到了……
互动新授
排开液体的体积
物体浸在液体中的体积
=
等质量的不同物质，密度不同，体积不等。
互动新授
阿基米德的故事带给了我们什么启示
总结：
物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大；液体的密度越大，它所受的浮力就越大。
启发：
如果物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，那么，浮力的大小与排开液体的重力肯定也有密切的关系。下面我们一起来探究。
影响浮力大小的因素
物体浸在液体中的体积
液体的密度
V排
ρ液
×
=
m液
F浮
G液
想一想
物体排开液体的体积
互动新授
知识点二 浮力的大小
物体所受的浮力与它排开液体所受的重力有什么关系
提出问题
猜想
可能相等。
可能成正比。
……
大家的猜想有很多，那么大家猜想得对不对呢 下面我们通过实验来探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
互动新授
探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
实验思路
问题一：我们要探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系，实验的基本思路是什么
基本思路是首先测量物体所受的浮力，然后测量此时物体排开液体所受的重力。
本次探究实验用到的实验仪器：
弹簧测力计、重物、溢水杯、小桶等。
问题二：我们具体应该怎样测量物体的浮力 怎样测量物体排开液体的重力呢 可以用什么工具测量物体的重力 我们在上一节课学到了哪些求浮力的方法
问题三：如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作顺序
互动新授
实验过程
1.用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶(如图甲)。
2.用弹簧测力计悬挂重物，读出物体在空气中静止时弹簧测力计的示数(如图乙)，即重物的重力G物。
3.用弹簧测力计悬挂重物浸在水中(如图丙)，静止时读出弹簧测力计的示数 F拉。同时用小桶将排开的水收集起来。
4.用弹簧测力计测量装水小桶所受的总重力G总(如图丁),计算排开的水所的重力G=G总-G桶。
5.计算物体在水中所受浮力的大小F浮 =G物 -F拉。
6.记录测量的实验数据。
7.多次重复步骤3- 6 。
互动新授
记录的实验数据如下表：
互动新授
实验演示
互动新授
实验结论
请大家分析实验数据，得出结论。
总结：
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，这就是著名的阿基米德原理。阿基米德原理适用于一切浸在液体里的物体，也适用于气体。用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排，其中V排表示排开液体的体积。
特别注意：
由阿基米德原理可知，物体在液体(或气体)中所受浮力的大小不仅与液体(或气体)的密度有关，还与物体排开液体(或气体)的体积有关，而与物体浸没在液体(或气体)的深度、液体质量的多少、物体的材料及形状等无关。
互动新授
公式说明
公式：
F浮=G排
推导式：
F浮=ρ液gV排
适用范围：液体和气体。
kg/m3
m3
N
N/kg
使用时单位要统一！
互动新授
现在我们知道了浮力的计算公式F浮=G排=ρ液gV排，下面我们利用这个公式进行计算，请大家阅读教材第71页例题。
问题一：要想求出“塑料块浸没在水中时所受的浮力”,我们需要知道哪些物理量
需要知道：塑料块浸没在水中时 “排开液体的体积”,以及水的密度。
问题二：我们如何知道塑料块浸没在水中时“排开液体的体积”
可以通过塑料块的密度和质量求出塑料块的体积，进而就知道塑料块浸没在水中时“排开液体的体积”了。
问题三：如何知道塑料块的质量呢
可以通过重力公式G=mg的变形式，求出塑料块的质量。
互动新授
思考：我们知道了塑料块的体积，为什么就知道了塑料块排开液体的体积呢
因为物体浸没在液体中。
小结：当物体浸没在液体(或气体)中时，物体的体积等于其排开液体 (或气体)的体积 。
思考：我们知道水的密度ρ水=1 . 0×10 kg/m , 请大家计算该塑料块浸没在水中时受到的浮力。
F浮=G排 =ρ水gV塑料 = 1 . 0 × 1 0 kg/m ×10N/kg×2×10 m =0.2N
互动新授
下面请大家阅读例题的第(2)小问，思考：题目告诉了我们哪些已知条件
①该液体为盐水 ；②塑料块在盐水中处于漂浮状态 ；③ 浸在盐水中的塑料块体积是总体积的90%。
思考：第(2)小问是让我们求什么,你的思路是什么
根据F 浮 =P液gV排，若知道 了 F浮 和V排，就可以求出液体的密度ρ液。
思考：我们如何求F浮
我们在解决浮力问题时一 定要先看物体处于什么状态，例如：漂浮、悬浮、沉底、浸没或浸在。在本题中塑料块处于漂浮状态，这个条件就告诉我们此时塑料块受到的浮力大小等于塑料块的重 力，进而我们就知道了此时塑料块受到的浮力。
思考：我们如何求V排
题目中明确告诉我们“浸 在盐水中的体积是塑料块总体积的90%”,说明 V 排=0 . 9V 塑料，而塑料块的体积我们在前一问中已经求出了。
互动新授
互动新授
例题解答参考
有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的塑料块。(1)该塑料块浸没在水中时所受的浮力是多少 （g取10 N/kg）
浸没在水中的塑料块的体积等于它排开水的体积，根据阿基米德原理可得，塑料块浸没在水中时受到的浮力：
F浮=G排=m水g=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3=0.2N
解：塑料块的质量：m塑料 = = = 0.022kg
G塑料
g
0.22N
10N/kg
塑料块的体积：V塑料 = = = 2×10-5m3
m塑料
ρ塑料
0.022kg
1.1×103kg/m3
互动新授
例题解答参考
(2)若该塑料块在盐水中是漂浮的，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少 （g取10 N/kg)
解：
关于第(2)小问，你还有没有更简单的解题办法
根据阿基米德原理，塑料块排开盐水的重力就等于塑料块受到的浮力，塑料块处于漂浮状态时，塑料块排开盐水的重力就等于塑料块的重力，即塑料块排开盐水的质量就等于塑料块的质量。
同时根据“浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%”,可知塑料块排开盐水的体积是塑料块体积的90% . 至此我们既知道了塑料块排开盐水的质量，也知道了塑料块排开盐水的体积，再根据 , 即可求出盐水的密度。
互动新授
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例题解答参考
(2)若该塑料块在盐水中是漂浮的，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少 （g取10 N/kg)
（方法二）解：
拓展巩固
学习了阿基米德原理后，大家又多了一个测量浮力的方法，
即排液法 ：F浮 =G排。阿基米德原理：F浮 =G排 =m排g=ρ液V排g。
说明：浮力的大小与ρ液、V排有关。
思考：V 排和V 物的大小关系。
拓展巩固
物体全部浸没液体中时，V 排 =V物；物体部分浸入液体中时，V排 物体浸在液体中分为两种情况：
浸没时：
V排=V物
浸入时：
V排＜V物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV物
F浮=ρ液gV排＜ρ液gV物
课堂小结
3.计算浮力的主要方法
①称重法：F浮=G物-F拉, 适用于弹簧测力计有读数，形状不规则的小物体。
②压力差法：F浮=F向上-F向下，适用于形状规则，可以找到上、下表面的物体。
③阿基米德原理法：F浮 =G排=ρ液V排g, 是计算浮力普遍适用的方法。
1.通过实验探究推导出阿基米德原理。
2.阿基米德原理
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适用范围：液体和气体。
③公式：F浮=G=ρ液V排g
④大小：浮力的大小等于物体排开液体(或气体)受到的重力，即F浮=G排。
⑤方向：浮力的方向是竖直向上的。
⑥作用点：浮力作用在浸入液体(或气体)里的物体上。
下节课，再见！

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