第十章第2節(jié)阿基米德原理-人教版物理八年級下學(xué)期

第2節(jié)阿基米德原理八年級下1.通過實(shí)驗(yàn)，探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系.2.能通過實(shí)驗(yàn)得出阿基米德原理，并書寫其數(shù)學(xué)表達(dá)式.3.能應(yīng)用公式F浮=G排和F浮=ρ液

gV排計算簡單的浮力問題.學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)

新課引入問題

通過上節(jié)的探究，我們知道：物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，所受的浮力就越大.浮力的大小跟它們有什么定量的關(guān)系呢思考要探究這個定量關(guān)系，除了要知道液體的密度，還要想辦法確定物體浸在液體中的體積.如何測量“物體浸在液體中的體積”呢？？新知學(xué)習(xí)一、阿基米德靈感的啟示阿基米德(約公元前287—前212)

如果用物體排開液體的體積取代物體浸在液體中的體積，上節(jié)探究的結(jié)果就可以說成：物體排開液體的體積越大、液體的密度越大，所受的浮力就越大.物體排開液體的體積物體浸在液體中的體積=上面的結(jié)論又可以說成：物體排開液體的質(zhì)量越大，所受的浮力越大.排開液體的質(zhì)量排開液體的體積×液體密度=G=mg物體所受的重力和它的質(zhì)量成正比物體在液體中所受的浮力與它排開液體所受的重力有什么關(guān)系？思考F浮G排？1.怎樣測量物體所受浮力的大小？用彈簧測力計先測量物體的重力，再將物體浸入液體中，就可以測出物體所受的浮力大小.二、浮力的大小探究浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系實(shí)

驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)思路】

先測量物體所受的浮力和物體排開液體所受的重力，然后分析它們的關(guān)系.思考F浮

=G物

–F拉（稱重法）1.設(shè)計方案，收集證據(jù)2.怎樣測量物體排開液體所受的重力思考可以把物體浸入裝滿液體的容器中，用小桶收集排開的液體，再測量排開液體的重力.G排

=G總－G桶溢水杯3.如果要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該怎樣設(shè)計實(shí)驗(yàn)操作的順序思考實(shí)驗(yàn)順序：測小桶的重力1.先測小桶的重力，可避免最后測量空桶重力時，桶中的水沒有倒干凈影響測量結(jié)果；測物體的重力2.先測物體的重力，可避免物體沾水影響測量結(jié)果.【實(shí)驗(yàn)過程】1.用彈簧測力計測量空桶所受的重力(圖甲).2.用彈簧測力計懸掛一個物體，讀出物體在空氣中(圖乙)和浸在水中(圖丙)靜止時彈簧測力計的示數(shù).計算物體在水中所受浮力的大小.同時用小桶將排開的水收集起來.甲乙丁3.用彈簧測力計測量裝水小桶所受的重力(圖丁)，計算排開的水所受的重力.丙次數(shù)小桶所受重力G桶/N物體所受重力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總重力G總/N浮力F浮/N排開水所受的重力G排/N123物體所受浮力的大小等于它排開的水所受的重力.0.311.251.251.250.510.861.280.200.560.950.200.550.970.310.311.050.690.30【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】2.得出結(jié)論，作出解釋3.交流合作，評估反思(1)如果實(shí)驗(yàn)中物體沒有浸沒水中，而是漂浮于水面，能否用此方法驗(yàn)證“阿基米德原理”？

能，如果實(shí)驗(yàn)中物體沒有完全浸沒水中，物體受到的浮力減小，物體排開水的重力也減小，物體浸在水中的體積大小不影響阿基米德原理的驗(yàn)證.(2)若物體放入水中前溢水杯中未裝滿水，這樣會造成什么結(jié)果呢？

物體放入水中前溢水杯未裝滿水，則物體排開的水不能完全溢出，小桶內(nèi)所盛的水將小于物體排開水的體積，物塊排開水所受的重力變小，所以，測得排開水的重力會偏小.拓展實(shí)驗(yàn)：用保鮮袋裝滿水，用彈簧測力計測量它在空氣中的總重力，記錄測力計示數(shù).把裝滿水的保鮮袋浸入在水中(使兩水面相平)，觀察此時彈簧測力計的示數(shù).F1=1.1NF2=0N彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?現(xiàn)象：分析：

塑料袋的水與排開的水的體積基本相等，所以所受的浮力等于其重力，則塑料袋中的水為平衡狀態(tài)，拉力為零.浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力.這就是著名的阿基米德原理.三、阿基米德原理1.內(nèi)容：2.公式：F浮

=G排

3.推導(dǎo)公式：F浮

=G排

=m排

g=ρ液

gV排ρ液

——液體的密度V排

——物體排開的液體的體積不僅適用于液體，也適用于氣體.4.適用范圍：1.物體浸入液體中的體積等于物體排開液體的體積a.全部浸入：V排=V物b.部分浸入：V排<V物拓展F浮=F2-F1=ρ液gh2S下表面-ρ液gh1S上表面

=ρ液

gh浸S底面=ρ液

gV排=m排g=G排p1=ρ液gh1

p2=ρ液gh2

S上表面=S下表面由

得，F(xiàn)1=ρ液gh1S上表面

F2=ρ液gh2S下表面故F浮=G排

.2.利用浮力的產(chǎn)生原因推導(dǎo)阿基米德原理.1.利用阿基米德原理比較浮力大小(1)體積相同的銅塊、鐵塊、鋁塊浸沒在水中.鐵F浮鋁

＝

F浮鐵＝F浮銅

銅鋁物塊體積相同，均浸沒在水中，V排鋁=V排鐵=V排銅根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排ABF浮A<F浮B(3)如圖所示，A、B兩個金屬塊的體積相等，哪個受到的浮力大？(ρ水＞ρ酒精)A水B酒精F浮A＞F浮BV排A＜V排Bρ液A＞ρ液B(2)如圖所示，A、B兩個物體的體積相等，哪個受到的浮力大？例

請比較以下浮力的大小.(1)同樣重的兩個銅塊甲和乙，甲浸沒在水中，乙浸沒在煤油中，哪個受到的浮力大？m甲=m乙甲、乙均浸沒→V排甲=V排乙ρ水＞ρ煤油F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮甲＞F浮乙(2)同樣重的鋁塊和銅塊，都浸沒在煤油中，哪個受到的浮力大？m鋁=m銅甲、乙均浸沒→V排鋁＞V排銅ρ鋁＜ρ銅→V鋁＞V銅F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮鋁＞F浮銅(3)同樣重的鋁塊和銅塊，銅塊浸沒在煤油中，鋁塊浸沒在水中，哪個受到的浮力大m鋁=m銅ρ鋁＜ρ銅→V鋁＞V銅ρ水＞ρ煤油鋁塊排開液體的體積更大，且水的密度比煤油的密度大.F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮鋁＞F浮銅例有一杯水、一杯鹽水和一塊重0.22N、密度為1.1×103kg/m3的塑料塊.(1)該塑料塊浸沒在水中時所受的浮力是多少(2)若該塑料塊在鹽水中是漂浮的，浸在鹽水中的體積是塑料塊總體積的90%，則鹽水的密度是多少g取10N/kg.解：(1)根據(jù)塑料塊所受的重力可以求得它的質(zhì)量，再由體積、質(zhì)量和密度的關(guān)系式就可以求得它的體和，即塑料塊的質(zhì)量塑料塊的體積2.利用阿基米德原理計算浮力和密度浸沒在水中的塑料塊的體積V塑料等于它排開水的體積V排.根據(jù)阿基米德原理，塑料塊受到浮力的大小等于它排開的水所受的重力F浮=G排=m水g=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.2N(2)塑料塊在鹽水中所受浮力的大小等于0.22

N，根據(jù)阿基米德原理，可以求得排開鹽水的質(zhì)量.再由體積、質(zhì)量、密度的關(guān)系式就可以求得鹽水的密度.即鹽水密度該塑料塊浸沒在水中所受的浮力為0.2

N，鹽水的密度為1.22×103kg/m3

阿基米德原理在航海、航空及生產(chǎn)建設(shè)與日常生活中，有著廣泛的應(yīng)用.熱氣球船舶潛水球四、阿基米德原理的實(shí)際應(yīng)用踩在淺水區(qū)的石子上會感覺有些硌腳，而在深水區(qū)，踩在石子上反而沒有什么感覺了，你知道是為什么嗎？在淺水區(qū)時人排開水的體積較小，而在深水區(qū)，人排開液體的體積較大，根據(jù)阿基米德原理，人在深水區(qū)所受浮力更大，人對石子的壓力減小，石子對人的作用力減小，而不覺得硌腳了.思考物體排開液體的______越大，所受的浮力_____.課堂小結(jié)物體浸在液體中的體積，就是物體排開液體的體積.阿基米德原理越大阿基米德靈感的啟示V排=V浸m排=ρ液V排質(zhì)量阿基米德原理定義：浸在液體中的物體受到_____的浮力，浮力的大小等于它______________________.排開的液體所受的重力向上公式：_________.F排=G排適用范圍：_____、____.推導(dǎo)公式：________________________.F浮

=G排

=m排

g=ρ液

gV排氣體液體

隨堂練習(xí)1.如圖所示，用兩只相同的氣球，分別充入氫氣和空氣，充氣后體積相同，在地面把它們同時放飛，放飛時只有氫氣球升上空中.若放飛時它們在空氣中受到的浮力分別為F氫和F空，則下列說法中正確的是(

)A.F氫＞F空

B.F氫＜F空

C.F氫＝F空

D.條件不足，無法比較C氫氣空氣V氫排=V空排F浮=ρ空氣gV排2.將三個質(zhì)量相同的銅、鐵、鋁實(shí)心金屬球放在同一液體中并且沉入容器底部，當(dāng)金屬球靜止時，三個金屬球的浮力情況是(已知ρ銅＞ρ鐵＞ρ鋁)(

)A.銅球所受浮力最大

B.鐵球所受浮力最大 C.鋁球所受浮力最大

D.一樣大V銅＜V鐵＜V鋁金屬球浸沒，V排=VF浮=ρ液gV排F銅＜F鐵＜F鋁C4.如圖是我國第一艘自主研制的載人潛水器支持母船“深海一號”.若“深海一號”滿載時排水量為4500t，滿載吃水(船進(jìn)入水中的深度)為5.8m，則滿載時，所受的浮力是________N，此時母船排開水的體積為_________m3.(海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)F浮=G排=m排g=4500×103kg×10N/kg＝4.5×107N4.5×1074.5×1035.小高想知道媽媽實(shí)心手鐲的密度，她用電子秤測出手鐲質(zhì)量為31.5

g，苦惱于無法用量筒測量手鐲的體積，在阿基米德原理的啟發(fā)下，小高設(shè)計并進(jìn)行了如圖所示的方案：h=8cm(1)小高將手鐲放入溢水杯，用電子秤測得溢出水的質(zhì)量為3.0g，此時手鐲受到的浮力是多大？