资源简介

(共43张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：9.3 阿基米德原理
副标题：揭示浮力大小的定量规律
学科：物理
适用年级：八年级
教材版本：人教版
幻灯片 2：学习目标
了解阿基米德原理的发现历程，激发探究物理的兴趣。
理解阿基米德原理的内容，能准确表述原理的文字和公式形式。
掌握阿基米德原理的推导过程，明确公式中各物理量的含义和单位。
能运用阿基米德原理进行浮力的定量计算，解决实际问题。
通过实验验证阿基米德原理，培养实验操作和数据分析能力。
幻灯片 3：引入 - 阿基米德的灵感
历史故事：相传古希腊国王让工匠制作了一顶纯金王冠，但怀疑王冠中掺了银子。阿基米德在洗澡时，看到水从浴缸中溢出，突然意识到可以通过测量王冠排开水的体积来计算其体积，进而判断王冠是否掺假。这个故事体现了阿基米德善于观察和思考的科学精神。
提出问题：上节课我们通过实验知道浮力大小与液体密度和排开液体体积有关，那么浮力大小是否有确切的定量关系呢？阿基米德原理将为我们揭晓答案。
展示图片：阿基米德洗澡时发现灵感的插画、王冠示意图。
幻灯片 4：阿基米德原理的内容
原理表述：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
关键词解析：
“浸在液体中”：包括物体部分浸入和完全浸没两种情况。
“排开液体所受的重力”：指物体排开的那部分液体的重力，而非液体的总重力。
适用范围：不仅适用于液体，也适用于气体。浸在气体中的物体受到的浮力大小等于物体排开气体所受的重力。
展示图片：物体部分浸入和完全浸没在液体中的示意图，标注排开液体的体积。
幻灯片 5：阿基米德原理的公式
基本公式：\(F_浮 = G_排\)
\(F_浮\)：物体受到的浮力（单位：牛，\(N\)）。
\(G_排\)：物体排开液体所受的重力（单位：牛，\(N\)）。
推导公式：
因为\(G_排 = m_排g\)，而\(m_排 = \rho_液V_排\)，所以\(G_排 = \rho_液V_排g\)。
因此，浮力公式可表示为：\(F_浮 = \rho_液V_排g\)。
\(\rho_液\)：液体的密度（单位：千克每立方米，\(kg/m^3\)）。
\(V_排\)：物体排开液体的体积（单位：立方米，\(m^3\)）。
\(g\)：重力加速度（通常取\(9.8N/kg\)，粗略计算时可取\(10N/kg\)）。
公式说明：\(V_排\)是物体排开液体的体积，当物体完全浸没时，\(V_排 = V_物\)；当物体部分浸入时，\(V_排 < V_物\)（\(V_排\)等于物体浸入液体中的体积）。
幻灯片 6：实验验证 - 阿基米德原理
实验目的：验证浸在液体中的物体受到的浮力等于物体排开液体所受的重力。
实验器材：弹簧测力计、溢水杯、小烧杯、石块、细线、水、量筒。
实验步骤：
用弹簧测力计测出石块在空气中的重力\(G\)，记录数据。
用弹簧测力计测出空小烧杯的重力\(G_杯\)，记录数据。
将溢水杯装满水，把小烧杯放在溢水杯的溢水口下方。
用细线系住石块，将石块缓慢浸入溢水杯的水中，直至完全浸没，此时弹簧测力计的示数为\(F_示\)，同时收集溢出的水。
用弹簧测力计测出装有溢出水的小烧杯的总重力\(G_总\)，记录数据。
数据计算：
石块受到的浮力：\(F_浮 = G - F_示\)。
排开液体的重力：\(G_排 = G_总 - G_杯\)。
比较\(F_浮\)和\(G_排\)的大小。
实验结论：\(F_浮 = G_排\)，阿基米德原理成立。
幻灯片 7：实验数据记录与分析
数据记录表格：
石块重力\(G/N\)
拉力\(F_示/N\)
浮力\(F_浮/N\)
空杯重力\(G_杯/N\)
总重力\(G_总/N\)
排开液体重力\(G_排/N\)
数据分析示例：
若\(G = 3N\)，\(F_示 = 1.8N\)，则\(F_浮 = 3N - 1.8N = 1.2N\)。
若\(G_杯 = 0.5N\)，\(G_总 = 1.7N\)，则\(G_排 = 1.7N - 0.5N = 1.2N\)。
得出\(F_浮 = G_排\)，验证原理正确。
注意事项：实验前需确保溢水杯装满水，否则测得的\(V_排\)偏小；石块浸入时应缓慢，避免水溅出。
幻灯片 8：阿基米德原理的应用计算（一）
例题 1：一个体积为\(200cm^3\)的物体完全浸没在水中，求物体受到的浮力（\(\rho_水 = 1.0×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）。
解：物体完全浸没，\(V_排 = V_物 = 200cm^3 = 200×10^{-6}m^3 = 2×10^{-4}m^3\)。
根据\(F_浮 = \rho_液V_排g\)，代入数据得：
\(F_浮 = 1.0×10^3kg/m^3×2×10^{-4}m^3×10N/kg = 2N\)。
答：物体受到的浮力为\(2N\)。
例题 2：一个重\(5N\)的木块漂浮在水面上，求木块排开水的体积（\(\rho_水 = 1.0×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）。
解：木块漂浮，\(F_浮 = G_木 = 5N\)。
由\(F_浮 = \rho_水V_排g\)得：\(V_排 = \frac{F_浮}{\rho_水g} = \frac{5N}{1.0×10^3kg/m^3×10N/kg} = 5×10^{-4}m^3\)。
答：木块排开水的体积为\(5×10^{-4}m^3\)。
幻灯片 9：阿基米德原理的应用计算（二）
例题 3：将一个重\(10N\)的物体放入酒精中，物体静止时受到的浮力为\(8N\)，求物体排开酒精的体积（\(\rho_{酒精} = 0.8×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）。
解：根据阿基米德原理，\(F_浮 = G_排 = \rho_{酒精}V_排g\)。
则\(V_排 = \frac{F_浮}{\rho_{酒精}g} = \frac{8N}{0.8×10^3kg/m^3×10N/kg} = 1×10^{-3}m^3\)。
答：物体排开酒精的体积为\(1×10^{-3}m^3\)。
例题 4：一个铁块在空气中重\(7.9N\)，完全浸没在水中时受到的浮力为多大？弹簧测力计的示数为多大（\(\rho_铁 = 7.9×10^3kg/m^3\)，\(\rho_水 = 1.0×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）？
解：铁块的质量\(m = \frac{G}{g} = \frac{7.9N}{10N/kg} = 0.79kg\)。
铁块的体积\(V_铁 = \frac{m}{\rho_铁} = \frac{0.79kg}{7.9×10^3kg/m^3} = 1×10^{-4}m^3\)。
完全浸没时\(V_排 = V_铁 = 1×10^{-4}m^3\)，浮力\(F_浮 = \rho_水V_排g = 1.0×10^3kg/m^3×1×10^{-4}m^3×10N/kg = 1N\)。
弹簧测力计示数\(F_示 = G - F_浮 = 7.9N - 1N = 6.9N\)。
答：受到的浮力为\(1N\)，弹簧测力计的示数为\(6.9N\)。
幻灯片 10：阿基米德原理在气体中的应用
原理拓展：浸在气体中的物体也受到浮力，浮力大小等于物体排开气体所受的重力，即\(F_浮 = \rho_气V_排g\)。
应用实例：
氢气球和氦气球：气球内充入密度小于空气的气体（氢气、氦气），气球排开空气的重力大于自身重力，因此能升空。
热气球：热气球内的空气被加热后密度减小，排开外部冷空气的重力大于热气球总重力，从而产生向上的浮力使热气球升空。
计算示例：一个体积为\(10m^3\)的氢气球，在空气中受到的浮力为多大（\(\rho_{空气} = 1.29kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）？
解：\(F_浮 = \rho_{空气}V_排g = 1.29kg/m^3×10m^3×10N/kg = 129N\)。
答：受到的浮力为\(129N\)。
幻灯片 11：生活中的阿基米德原理应用
轮船：
轮船漂浮在水面上，\(F_浮 = G_船\)。根据\(F_浮 = \rho_水V_排g\)，轮船通过 “空心” 设计增大排开液体的体积，从而获得足够大的浮力。
排水量：轮船满载时排开液体的质量，排水量等于轮船满载时的总质量（\(m_排 = m_船 + m_货\)）。
密度计：
密度计漂浮在液体中，\(F_浮 = G_计\)（重力不变）。根据\(F_浮 = \rho_液V_排g\)，液体密度越大，\(V_排\)越小，密度计露出液面的部分越多，以此测量液体密度。
潜水艇：
潜水艇通过改变自身重力实现浮沉。下沉时充水，重力增大，大于浮力；上浮时排水，重力减小，小于浮力；悬浮时重力等于浮力（\(F_浮 = G_艇\)）。
展示图片：轮船航行图、密度计测量液体密度图、潜水艇浮沉示意图。
幻灯片 12：课堂小练习 1 - 公式应用
题目：一个体积为\(50cm^3\)的物体部分浸入水中，排开液体的体积为\(20cm^3\)，求物体受到的浮力（\(\rho_水 = 1.0×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）。
答案：\(0.2N\)
解析：\(V_排 = 20cm^3 = 20×10^{-6}m^3 = 2×10^{-5}m^3\)，\(F_浮 = \rho_水V_排g = 1.0×10^3kg/m^3×2×10^{-5}m^3×10N/kg = 0.2N\)。
幻灯片 13：课堂小练习 2 - 原理理解
题目：关于阿基米德原理，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在液体中受到的浮力大小与物体的密度有关
B. 物体排开液体的体积越大，受到的浮力一定越大
C. 浮力的大小等于物体排开液体所受的重力
D. 阿基米德原理只适用于液体，不适用于气体
答案：C
解析：浮力与液体密度和排开体积有关，与物体密度无关，A 错误；未控制液体密度，B 错误；C 正确；阿基米德原理适用于气体，D 错误。
幻灯片 14：课堂小练习 3 - 综合计算
题目：一个重\(4N\)的木块漂浮在水面上，求木块排开水的质量（\(g = 10N/kg\)）。
答案：\(0.4kg\)
解析：木块漂浮，\(F_浮 = G_木 = 4N\)；由\(F_浮 = G_排\)得\(G_排 = 4N\)；排开水的质量\(m_排 = \frac{G_排}{g} = \frac{4N}{10N/kg} = 0.4kg\)。
幻灯片 15：课堂总结
原理内容：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于物体排开液体（或气体）所受的重力（\(F_浮 = G_排\)）。
核心公式：\(F_浮 = \rho_液V_排g\)，明确各物理量的含义和单位。
实验验证：通过称重法测浮力和测量排开液体重力，证明\(F_浮 = G_排\)。
应用广泛：解释轮船、密度计、潜水艇等的工作原理，解决浮力计算问题。
关键思路：计算浮力时，需明确\(V_排\)的大小（完全浸没或部分浸入），结合液体密度运用公式求解。
幻灯片 16：课后作业布置
完成课本上关于阿基米德原理的练习题。
一个铁块完全浸没在水中受到的浮力为\(2N\)，求铁块的体积（\(\rho_水 = 1.0×10^3kg/m^3\)，\(g = 10N/kg\)）。
查阅资料，了解阿基米德的其他科学贡献，写一段简要的介绍。
设计一个实验，用阿基米德原理测量某液体的密度（写出实验步骤和密度计算公式）。
2024沪科版物理八年级全册
9.3阿基米德原理
第九章 浮力
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
理解阿基米德原理，会用阿基米德原理计算浮力大小。（难点）
02
能用实验对阿基米德原理进行探究（重点）
01
会综合利用阿基米德原理法与称重法测量物质的密度
03
　　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？
观察与思考
路
【点击画面播放视频】
路
思考1：塑料杯浸在水中的体积与排开水的体积有什么关系？
塑料杯浸在水中的体积 = 排开水的体积
思考2：这一过程中你能感受到什么在变化？
把塑料杯按入装满水的溢杯的过程中：
所需要的力越来越大；排出的水越来越多
分析
浮力影响因素
物体排开液体的体积
液体密度
V排
ρ液
排开液体的体积越大
液体的密度越大
排开液体的质量越大
m液=ρ液V排
浮力越大
G排=m排g
排开液体的重力越大
浮力大小可能与排开液体所受重力的大小有关
猜想
探究浮力的大小
实验器材
弹簧测力计、石块、烧杯、细绳、水、溢水杯。
实验设计
需要测量的物理量：F浮、G排
测量F浮的大小：
称重法
F浮=G石- F拉
测量G排的大小：
溢水法
称重法
G排=G总- G杯
实验步骤
①用弹簧测力计分别测出烧杯的重力G杯和石块的重力G石；
②把石块浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用烧杯收集从溢水杯里被石块排开的水，读出此时弹簧测力计的示数F拉；
实验步骤
③用弹簧测力计测出烧杯和排开水的总重力G总；
④更换不同质量的石块重复以上步骤。
多次实验避免偶然性
实验讨论
（1）如果溢水杯中的水没有装满，会造成什么影响？
如果溢水杯没有装满，则流入小烧杯中的水比实际排开的水少。
（2）测量排开液体的重力时，能否倒出水再测出空烧杯的重力？
不能，先测空烧杯的重力，再测烧杯和排开水的总重力，可避免因烧杯内残留有水而使测出的排开水所受的重力偏小。
数据分析
石块所受重力G石 烧杯所受重力 G杯 石块在水中时测力计示数F拉 杯、水总重力G总 浮力F浮 排开水所受的重力G排
1.4N 0.4N 1.2N 0.6N 0.2N 0.2N
1N 0.8N 0.4N 0.4N
0.6N 1.2N 0.8N 0.8N
F浮=G石-F拉
G排=G总- G杯
=
=
=
实验结论
石块受到的浮力大小与其排开水所受重力的大小相等，即 F浮=G排，说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。
阿基米德原理
（1）内容：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。
（2）公式：
F浮 = G排 = ρ液 V排 g
G排 = m排 g
浮力（N）
液体密度（kg/m3）
9.8N/kg
排开液体体积（m3）
（3）对阿基米德原理的理解
②F浮＝ ρ液 gV排
表明浮力大小只和 r液、V排有关，与物体本身的体积、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。
①阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
浸在气体中的物体受到的浮力F浮=ρ气 gV排
③“浸入”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
浸没
部分浸入
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。
④浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
浸没
部分浸入
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＜V物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸＜ρ液gV物
V排=V浸=V物
V排=V浸＜V物
例题
有一实心金属球，将它浸没在盛满水的溢水杯中，有50mL水溢出，求金属球在水中受到多大的浮力？
( g取10N/kg)
分析
F浮＝ρ液 gV排
V排 =50mL
查表得ρ水=1.0×103kg/m3
g =10N/kg
注意单位换算
解
由题意，金属球排开水的体积
V排=50mL=50cm3=5.0×10-5m3，
查表得水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。
根据阿基米德原理，金属球所受浮力的大小为
F浮= G排= ρ水V排g
= 1.0×103kg/m3×5.0×10-5m3×10N/kg=0.5N
所以，金属球在水中受到的浮力大小为0.5N。
如果金属球只有一半的体积浸入水中，它受到的浮力是多大
一个体积为300 cm3 的物体浮在水面上，它的2/3体积露出水面，它受的浮力是 N。（g取10 N/kg）
1
解析：根据阿基米德原理：
F浮＝G排＝ρ液gV排
　 据题意V排＝V/3
F浮＝ρ液gV排
＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-4 m3=1 N
练一练
科学书屋
阿基米德(Archimedes，前287-前212)是古希腊伟大的哲学家。他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆平衡问题。
阿基米德热爱科学、善于观察、勤于动手能很好地将研究成果应用于生产、生活实践。我们应学习阿基米德学以致用的钻研方法、孜孜不倦的求索精神、持之以恒的科学态度。
阿基米德
1星题 知识过关
验证阿基米德原理
1.小点在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
【实验思路】实验中用称重法测量物体受到的浮力，用溢出
法测量物体排开液体受到的重力，分析二者的关系。
【实验过程】他设计了如图所示的实验。
(1)由实验数据可得石块浸没在水中后所受浮力_____ 。
(2)石块排开的水所受到的重力_____ 。
(3)通过比较和的大小，可以发现：___ 。
(4)这次实验最合理的顺序是_______。
(5)为了得到更普遍的结论，下
列继续进行的操作中不合理的
是___。
A
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
【交流反思】
(6)如果实验中物体没有浸没水中,则____(填“能”或“不能”)验
证阿基米德原理。
能
(7)在实验前如果未将溢水杯中的水装满,会导致测得的“排开
液体所受重力”______(填“偏小”“不变”或“偏大”)。
偏小
阿基米德原理的理解
2.［立德树人·五育并举］水下飞天洛神舞《祈》
深受观众好评，如图所示。当演员从水中向水面
“飞行”，但未露出水面的过程中，她所受水的浮
力( )
C
A.增大 B.减小
C.不变 D.先不变后增大
【变式】 鱼鳔是
某些鱼类的一个重要器官，这些
鱼类通过呼吸对鱼鳔充气或放气
减小
来改变自身的体积，从而改变其在水中的状态，如图，处于
水面下的鱼，若把鱼鳔内的一部分气体排出，则鱼所受浮力
______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
3. [2024·广州中考] 潜水艇
从海水高密度区驶入低密度区，急剧下降
的过程称为“掉深”。如图，某潜水艇从
处驶入低密度海水区，“掉深”到处。与
处相比，潜水艇在 处( )
A
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
4.将重的物体浸没在装满水的溢水杯中，溢出了 的
水，则物体受到的浮力是( )
A
A. B. C. D.
【变式】 将重为 的物体，放入盛有水的溢水杯中，从杯
中溢出 的水，则物体受到的浮力( )
C
A.一定为 B.可能小于
C.可能大于 D.无法判断
5. 中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔
的科考营地升至 高空，创造了大气科学观
测领域的世界纪录。该浮空艇的体积约为 ，在科考
营地受到浮力大小约为 __________ 。(科考营地空气密度
约为，取 )
2星题 情境应用
6.实心金属块重 ，挂在弹簧测力计上，如图所
示，当它浸没水中时，弹簧测力计的示数为 ，
此时金属块受到的浮力是___ 。若金属块有一半体
积露出水面，弹簧测力计的示数是_____ 。
2
7.两个相同的容器中分别装满了两种不
同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放
入两液体中，静止后的情况如图所示，
C
甲、乙两球排开液体的重力相等，则下列说法正确的是
( )
A.甲球所受浮力更大
B.乙球所受浮力更大
C.甲、乙两球所受浮力大小相等
D.不知道液体密度，所以无法比较两球所受浮力大小
甲、乙两球排开液体的
重力相等，根据阿基米德原理
可知甲、乙两球所受浮力
大小相等。
8.[2024·安庆期末] 把一金属块浸没在盛满酒精的杯中，从杯
中溢出 酒精。若将该金属块浸没在盛满水的杯中。则从
杯中溢出水的质量(酒精密度为 )( )
A
A.大于 B.小于 C.等于 D.无法确定
9.［立德树人·国家科技进展］如图
甲所示的是中国“奋斗者”号载人潜
水器在海水中进行探测的情景。“奋
斗者”号匀速直线下潜时，外部携带了4块压载铁，压载铁的
总质量约为，总体积约为 ，压载铁被悬挂的模型
如图乙。,取 求：
(1)4块压载铁在海水中浸没时受到的浮力。
解： ，4块压载铁在海水中浸没时受到
的浮力 。
(2)4块压载铁对“奋斗者”号的拉力。
4块压载铁的总重力
，
4块压载铁受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下的重力，且处于平衡状态，据此得出4块压载铁在海水中浸没时受到“奋斗者”号的拉力
，
根据力的作用是相互的，4块压载铁对“奋斗者”号的拉力
。
路
阿基米德原理
内容：
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
F浮= G排= ρ液 gV排
阿基米德原理
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
适用范围：
液体和气体
谢谢观看！

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