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4.4 水的浮力
浙教版八年级上册
第2课时
新知导入
1.浮力：液体（或气体）会对浸入其中的物体产生一个向上的力，这个力就是浮力。
2.浮力的施力物体：液体或气体 浮力的方向：竖直向上
浮力的作用点：浸入液体或气体中的物体
3.称重法测浮力：
F浮 = G - F拉
“浸入”包括“浸没”和“部分浸入”两种情况。但不包括浸在液体中而下表面不在液体中（或容器下表面紧密结合）的物体，如桥墩。
新知讲解
阿基米德原理
阿基米德(Archimedes，约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人 。
从洗澡的故事说起:
　　关于阿基米德，流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑。
后来，国王请阿基米德来检验。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法，来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“尤里卡！尤里卡！”。(Fureka，意思是“我知道了”)。
他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠里掺进了其他金属。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。　
铝块浸在水中时，它占据了原来由水占据的空间，也就是说，它排开了这个空间的水。因此，铝块浸在水中的体积，也可以表述为“铝块排开水的体积”。
铝块排开水的体积越大，收到的浮力就越大。
物体的质量大小和体积大小有关，因此，可以推断，铝块受到的浮力大小与它排开水的质量大小有关，也就是与它排开水所受的重力大小有关。
探究实践
浮力大小与排开水所受重力大小的关系
目标
器材
用实验探究阿基米德原理，用等效替换的方法理解阿基米德原理。
溢水杯，量筒，烧杯，弹簧测力计，铁架台，圆柱形物块，水。
当一个物体浸没在水中时，物体的体积等于物体排开水的体积，即V排＝V物；
1、怎样测浮力？
F浮=G －F拉
2、怎样测物体排开水的体积？
同一种物质的质量与体积成正比，而物重又和质量成正比，因此也可以测出水重；
3、液体选水（密度不变）
过程
1.物体排开水的体积可以用溢水杯和量筒测出：把溢水杯盛满水，将物体浸入水中，让溢出的水流入小烧杯中，小烧杯中的水就是物体排开的水，用量筒测出物体排开水的体积，再计算出物体排开水所受的重力。
2.用如图所示的器材，以小组为单位，定性研究浮力的大小跟物体排开水的多少的关系。
3.如图所示的器材，以小组为单位，定量研究水的浮力大小与物体排开水所受重力的关系。实验中需要直接测量哪些量？
4.完成如下实验记录表的设计。
问题讨论
5.进行实验，并把实验数据记录在表格中。
6.分析实验数据，看看物体所受浮力大小与它排开水所受的重力有什么关系，得出实验结论。
如果把水换成其他液体，看看是否可以得出相同的结论。
可以
为得到普遍性的规律，应该换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验，多测几组数据进行分析，从而得出结论。
F浮 = G排水
思考：在实验中如果没有量筒，用弹簧测力计可以验证阿基米德实验吗？
G物 G空 F拉 F浮 G总 G排水
F浮与G排水
F浮 = G排水
阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
F浮= G排液 = ρ液 g V排液
V排=
F浮
ρ液g
ρ液=
F浮
V排g
1. 对阿基米德原理公式的理解应注意：
（1）公式中ρ液是液体的密度，而不是浸入液体中的物体的密度。
（2）公式中V排液是物体浸入液体时，排开液体的体积。物体可以完全浸入，也可以是部分浸入。
2. 运用阿基米德原理公式进行计算时，注意计算过程中的单位要统一 。
浮力产生的原因：
液体内部压强随深度增加而增大。把正方体物块浸没在水中时，物块前后面、左右侧面所处深度相同，受到液体的压力相互平衡。
物块上、下表面所处深度不同，液体对物块下表面的压强大于液体对物块上表面的压强，下表面所受液体向上的压力F2大于物块上表面所受液体向下的压力F1，如图丙所示，即物块上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。
实践活动
在一只很薄的塑料袋中装满水，使袋中的空气全部排出，用细线把袋口扎紧，挂在弹簧测力计下。然后将塑料袋缓慢浸没在水中，观察弹簧测力计的示数如何变化。用阿基米德原理解释这一实验现象。
弹簧测力计的示数减小。
当塑料袋浸没在水中时，其示数为0。由阿基米德原理可知，塑料袋受到的浮力与它排开水受到的重力相等，当塑料袋慢慢浸入水中时，它排开水的体积变大，排开水的重力变大，所受水的浮力变大，又F浮=G-F，则F=G-F浮，即弹簧测力计的示数F变小，当V浸=V排=V物时，F= 0N。
例题：
在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积为0.7m3竹筏，放入河水中时有1/5体积浸入水中。
（1）此时竹筏受到的浮力有多大？
解：（1）竹筏放在河水中时，排开河水的体积为：
V排水 =
0.7m3
5
= 0.14m3
根据阿基米德原理，可得此时竹筏受到的浮力为：
F浮= ρ水gV排水 = 1.0×103 kg/m3×9.8N/kg×0.14m3 = 1372N
答：竹筏放在水中时受到的浮力为1372N。
（2)要使水对竹筏产生4500N的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？
解：（2）已知F 浮=4500N，将阿基米德原理表达式F 浮= ρ水gV 排水
进行变形，可得：
V 排水 =
F 浮
ρ水g
≈ 0.46 m3
4500N
1.0×103 kg/m3×9.8N/kg
=
答：竹筏应有约0.46 m3的体积浸入水中，才能使水对竹筏产生4500N的浮力。
例题：抗洪救灾中,某村民自制了一个总体积为0.7立方米的竹筏,放入河水中时有1/5浸入水中。
（1）此时竹筏受到的浮力有多大
（2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力,竹筏应有多大体积浸入水中
（ g 取×10牛/千克 ）
v排＝v总/ 5＝0.14m
（1）F浮 = ρ水 g V排液 =1.0×10３kg/m３×10N/kg×0.14 m3= 1400 N
解：
(2) V排 =
F浮
ρ水g
=
4500N
1.0×10３kg/m３×10N/kg
= 0.45m３
答：（1）此时竹筏受到的浮力为1400牛；
（2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力,竹筏应有0.45米３体积浸入水中。
科学阅读
阿基米德
阿基米德，古希腊哲学家、科学家。他在数学上有着极为光辉灿烂的成就，尤其在几何学方面。在科学上的贡献主要有两项，一是关于平衡问题的研究，提出杠杆平衡条件；二是关于浮力问题的研究，提出浮力原理。在机械工程方面，他发明了一种螺旋提水器，运用杠杆原理制造了投石机以用作武器。
据说，罗马军队攻入阿基米德居住的叙拉古城，一个士兵闯入阿基米德的居室时，阿基米德正在沙堆上专心研究一个几何问题。由于他过于专注研究，沉浸在学术乐趣之中，未能察觉危险正在临近。士兵高声喝问，沉思中的阿基米德只叫了一声“不要踩坏了我的圆”，便被士兵刺死。一位科学巨匠就这样死在野蛮的罗马士兵刀下。
课堂总结
水的浮力（二）
1.阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
F浮= G排液 = ρ液 g V排液
V排=
F浮
ρ液g
ρ液=
F浮
V排g
2.阿基米德公式及变形公式：
3.当ρ液 与V排液 相同时，浮力与物体浸入的深度无关
课堂练习
1.下面关于浮力大小的说法，正确的是（　　）
A．浮力大小跟物体浸没在液体中的深度有关，物体浸得越深，受到的浮力越大
B．浮力的大小跟物重有关，物体越重，受到的浮力越小
C．浮力的大小跟物体的体积有关，物体体积越大，受到的浮力越大
D．浮力的大小跟物体排开液体的重力有关，物体排开液体越重，受到的浮力越大
D
2.将两个金属块分别挂在两个弹簧秤下，都将金属块浸没在不同的液体中，发现弹簧秤减小的示数相同，说明（ ）
A.排开水的重力相同 B.两金属块物重相同
C.排开水的体积相同 D.以上说法都不对
A
（1）上述四种情况， 图中金属块_______所受到的浮力最小。
（2）做丙、丁两次实验，是为了探究浮力大小与__________有关。
（3）做 _________两次实验，是为了探究金属块浸没在液体中时，受到的浮力与深度________关。
甲
液体密度
乙、丙
无
3.探究：浮力大小和哪些因素有关系．他把金属块挂在弹簧测力计上，将它分别浸入水和酒精中的不同位置，如图所示。
4.有一金属块，在空气中称得重3.8牛顿，将它浸没在盛满水的溢水杯中时，有50毫升的水从溢水杯中流入量筒。求:
（1）金属块的体积 （2）金属块在水中受到的浮力
（3）金属块在水中时弹簧秤的读数
（4）金属块的密度是多少千克/米3 ？它可能是什么金属？
（1） V金=V排=50cm =0.00005m
（2) F=ρV排g=1000kg/m ×0.00005m ×10N/kg=0.5N
（3） F=G金-F浮=3.8N-0.5N=3.3N
（4） ρ金=m金/V金=G金/gV金 =3.8N/(10N/kg×0.00005m )
=7600kg/m
它可能是铁。
5．有一物块，在空气中称时重力为29.4牛，浸没在水中称时，弹簧测力计的读数为19.6牛。
求：(1)物块在水中受到的浮力的大小？
(2)物块的体积多大？
解：(1) F浮 = G物 - F拉 = 29.4 N - 19.6 N = 9.8 N
(2)V物 = V排=
F浮
ρ水g
=
9.8 N
1.0×10３kg/m３×9.8N/kg
= 1.0×10-3 m３
(3)物块的密度是多少？
(3) m物 =
G
g
=
=
29.4N
9.8N/kg
3kg
ρ物=
m物
V物
=
3kg
1.0×10-3m３
=
3.0×103kg/m３
答：(1)浮力是9.8牛(2)物块的体积是1.0×10-3米３(3)物块的密度是3.0×103千克/米３。
6.浮力的大小与物体浸入液体的深度有关吗？
物体在完全浸入水中前，所受到的浮力跟它浸入水中的深度有关，随深度的增加而增大；当物体完全浸入水中后，所受到的浮力跟它浸入水中的深度无关。
物体在水中所受的浮力跟它进入水中的体积（排开水的体积）有关
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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