2025年春新教科版物理八年級下冊課件 第10章 流體的力現(xiàn)象 3 科學探究：浮力的大小 第2課時 阿基米德原理的應用

教科版八年級下冊第10章流體的力現(xiàn)象第2課時

阿基米德原理的應用學習目標1.體驗阿基米德原理的得出過程。2.利用阿基米德原理進行有關浮力的計算。復習回顧1.浮力產(chǎn)生的原因液體對物體上下表面的壓力差。公式：F浮=F向上-F向下（壓力差法）2.稱重法測浮力F浮=G物-F拉3.浮力大小的影響因素與浸在液體中的體積和液體密度有關推進新課知識點1阿基米德原理傳說古希臘科學家阿基米德在洗澡時發(fā)現(xiàn)，身體越往水下浸，從盆中溢出的水越多，人感到身體越輕。物體浸在液體中的體積，就是物體排開液體的體積。推理浮力影響因素物體排開液體的體積液體密度V排ρ液排開液體的體積越大液體的密度越大排開液體的質量越大m液=ρ液V排浮力越大G排=m排g排開液體的重力越大浮力大小可能與排開液體的重力有關猜想演示實驗浮力大小與排開液體重力的關系【提出問題】物體所受的浮力與它排開液體的重力之間有什么關系？【猜想與假設】浮力大小排開液體的重力思考下列問題：①F浮如何測？G排如何測？②為什么要收集溢出的水？怎樣使收集的水恰為排開的水？③用什么樣的容器接水？如何測排開的水重？④怎樣安排實驗順序最為合理，為什么？【設計實驗】【設計步驟】①如圖甲，用彈簧測力計測量空桶所受的重力G桶。②如圖乙，用彈簧測力計測出鐵塊受到的重力G。③如圖丙，將鐵塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，讀出此時測力計的示數(shù)F拉，同時用小桶收集鐵塊排開的水。注意：溢水杯要灌滿水(即水面到達溢水杯的溢水口)。若水不滿，排出的水偏少，測出的G排偏小。④如圖丁，用彈簧測力計測出小桶和水受到的總重力G總?！驹O計步驟】⑤計算出石塊受到的浮力和排開水的重力，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。④換用質量不同的鐵塊，重復以上步驟，再做幾次實驗。多次實驗避免偶然性實驗中應先測G桶，再測G總。若實驗順序顛倒，桶內水倒出時會有殘留，測出的G桶偏大，G排偏小?！緮?shù)據(jù)記錄】次數(shù)小桶所受的重力G桶/N物體所受的重力G物/N物體在水中時彈簧測力計的讀數(shù)F拉/N小桶和排開水所受的重力G總/N浮力F浮/N排開水所受的重力G排/N10.311.251.050.510.20.220.311.250.690.860.560.5530.311.250.301.280.950.97F浮=G物-F拉G排=G總-G桶物體受到浮力的大小等于它排開液體所受的重力【實驗結論】阿基米德原理浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受到的重力。

F浮=G排=ρ液gV排排開液體的重力（N）浮力（N）液體密度（kg/m3）9.8N/kg排開液體體積（m3）1.內容2.公式F浮＝ρ液

gV排表明浮力大小只和

r液、V排有關，與物體的體積、形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中是否運動等因素無關。阿基米德原理不僅適用于液體，也適用于氣體。浸在氣體中的物體收到的浮力F浮=ρ氣

gV排3.對阿基米德原理的理解“浸入”包括“全部浸入（即浸沒）”和“部分浸入”兩種情況。浸沒部分浸入不論物體是浸沒還是部分浸入在液體里都受到浮力。對于同一物體而言，浸沒時受到的浮力大，部分浸入時受到的浮力小，而且浸入的體積越小，所受的浮力也越小。物體排開液體的體積等于物體浸入液體中的體積。浸沒時：V排=V浸=V物，此時物體所受的浮力等于排開液體的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物部分浸入時：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物浸沒部分浸入無論物體是漂浮、懸浮還是沉在水中，它所受的浮力都等于其排開的水所受到的重力。例兩個相同的燒杯中分別裝滿了兩種不同的液體，把甲、乙兩球分別輕輕地放入兩杯液體中，最后處于如圖所示狀態(tài)。已知甲、乙排開液體的重力相等，則甲、乙所受浮力相比（）A.甲所受浮力更大B.乙所受浮力更大C.甲、乙所受浮力一樣大D.不知道液體密度，無法比較浮力大小C

F浮=G排知識點2阿基米德原理的應用談論交流死海之謎在死海中，海水的密度高達1.18×103

kg/m3。如圖所示，人們可以很輕松地在海面仰臥，甚至還可以看書呢！請用阿基米德原理作出解釋。在排開的液體的體積相同時，液體的密度越大，物體所受的浮力就越大。因為死海中水的密度大于淡水的密度，所以人浸在死海中所受的浮力等于人的重力時，有一部分身體可以露出水面，可以仰臥看書。【例題】一個邊長為3cm，密度為2×103kg/cm3的立方體橡皮泥塊浸沒在水中時受到的浮力是多少？如果把這塊橡皮泥捏成一只小船浮在水面上(如圖)，小船所受浮力是多少？(取g=10N/kg)【分析】根據(jù)阿基米德原理，橡皮泥塊受到的浮力等于它所排開的水所受的重力。如果把橡皮泥捏成小船，因其處于二力平衡狀態(tài)，所以浮力等于橡皮泥所受的重力。解：如果橡皮泥塊浸沒在水中，它排開水的體積V排=V橡=0.03m×0.03m×0.03m=2.7×10-5m3排開水的質量m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3=2.7×10-2kg排開的水受到的重力G排=m排g=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N根據(jù)阿基米德原理，可以得到F浮=G排=0.27N如果把這塊橡皮泥捏成小船，橡皮泥的質量不變，其所受重力不變。橡皮泥在水中漂浮時處于二力平衡狀態(tài)，有F浮=G排=m橡g=ρ橡V橡g=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg=0.54N橡皮泥小船比橡皮泥立方體能排開更多的水，這說明采用“空心”的辦法能增大可供利用的浮力，據(jù)此人們用密度遠大于水的鋼鐵制造了輪船。輪船排水量（m排）：輪船滿載時排開水的質量。所以：m排=m船+m貨因為輪船漂?。篎浮=G，F(xiàn)浮=m排g思考：輪船從河里駛入海里，浮力大小_____，排開液體的體積______（變大、變小或不變），輪船________一些（浮起來或沉下去）。不變變小浮起來家庭實驗室探究阿基米德原理【實驗驗證】如圖所示，用彈簧測力計吊起一個裝滿水的小塑料袋（袋內不留空氣），觀察彈簧測力計的示數(shù)。然后把這袋水逐漸浸入水中，彈簧測力計示數(shù)怎樣變化？這袋水完全浸入水中時受到的浮力是多少？通過受力分析可以得到什么啟示？【理論探究】把小塑料袋中的水看作是從整杯水中隔出的一部分水。這部分水靜止，根據(jù)二力平衡條件，袋中水受到的浮力等于袋中水受到的重力。如果把袋中的水換成相同體積、相同形狀的固體，根據(jù)實驗結論，水對這們作用和對袋中水的作用是一樣的，這個作用是浮力，等于袋中水所受的重力，即等于固體排開的水所受到的重力。隨堂練習1.我國055型驅逐艦首艦南昌艦的排水量為1.2×104t，表示它浮在海面上排開的海水質量1.2×104t。想一想，此時艦船所受的浮力是多少？若艦船從海洋駛入長江，吃水深度將怎樣變化？解：驅逐艦排開海水的質量m排=1.2×104t=1.2×107kg，根據(jù)阿基米德原理可得驅逐艦受到的浮力F浮=G排=m排g=1.2×107kg×9.8N/kg=1.176×108N。艦船在海洋和長江中行駛時，都處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力都等于重力，但由于江水的密度比海水的密浮度小，在排水量不變時，據(jù)可知排開江水的體積較大，所以當艦船從海洋駛人長江時，吃水深度變大。2.2022年5月15日，用于大氣觀測的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4270m的科考營地順利升空。該浮空艇體積約為9000m3，它在營地升空時所受空氣浮力有多大？它上升的過程中(氣球體積不變)，浮力將怎樣變化？為什么？(海拔4270m處空氣密度為0.80kg/m3)解：根據(jù)阿基米德原理，氣球受到的浮力F浮=G排=ρ空氣gV排=0.80kg/m3×9.8N/kg×9000m3=70560N。因為空氣的密度隨著高度的增加而減小，而V排幾乎不變，所以浮力將變小。3.小明試圖通過“理論探究”推導浮力的大小。第一步：建立模型——選取浸沒在液體中的長方進行研究，如圖所示；第二步：理論推導——由長方體上下的壓力差推導浮力的大小。請你協(xié)助小明寫出推導過程。解：設液體中的長方形底面積為S，高為h，長方體上表面所處的深度為h上，長方體下表面所處的深度為h下，液體的密度為ρ。根據(jù)p=ρgh可知，長方體上表面所受液體的壓強p上=ρgh上，根據(jù)可知，長方體上表面所受的壓力F上=p上S=ρgSh上；同理，長方體下表面所受液體的壓強p下=ρgh下，下表面所受的壓力F