人教版八年级下册10.2 阿基米德原理教案

第2节　阿基米德原理

学习目标

1.能用溢水杯等器材探究浮力的大小。

2.会利用阿基米德原理解释简单的现象和计算。

3.体会实验探究的乐趣,培养科学的探究习惯。

自主探究

学点一:阿基米德的灵感

知识回顾:

(1)浸在液体中的物体,受到液体对它向上的浮力;

(2)物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。

活动体验:易拉罐浮在水面上,用什么办法能把它浸入水中呢?

方法1:用手把空易拉罐向下慢慢压入水中。

方法2:将易拉罐灌满水后放入水中下沉。

问题:

(1)易拉罐沉入水中的过程中,受到的浮力是如何变化的?

(2)易拉罐沉入水中的过程中,排开水的体积是如何变化的?

归纳总结:1.物体浸在液体中的体积　　　物体排开液体的体积。 

2.物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越　　　　。 

3.浮力的大小跟排开液体所受的重力　　　　关。 

学点二:浮力的大小

实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。

猜想:浮力的大小跟排开液体所受重力相等。

思考讨论:

(1)如何测量物体受到的浮力F浮。

(2)如何测量被物体排开的液体的重力G排。

实验步骤:

(1)用弹簧测力计先测出空杯子的重力G1;

(2)用弹簧测力计再测出石块的重力G;

(3)把石块浸没在盛满水的溢水杯里,用空杯盛接从溢水杯里被排开的水,读出此时弹簧测力计的示数F;

(4)用弹簧测力计测出盛接了水后杯子的总重G2。

各小组分工合作,认真实验,记录实验数据填入表格。

根据实验数据分析,得出实验结论:物体浸入液体中受到的浮力等于排开液体的重力。

归纳总结:

1.阿基米德原理:　。 

2.公式及推论:F浮=G排,F浮=　　　　。 

课堂检测

1.如图所示,把锥形物体浸没在水中,当锥尖朝上和朝下时,锥形物体受到的浮力(　　)

A.锥尖朝上时大 B.锥尖朝下时大 C.一样大 D.都等于零

2.如图所示,将漂浮在水面上的木块缓慢向下压,当木块全部浸入水中后仍继续向下压一段距离,在整个过程中,木块所受的浮力(　　)

A.先变大后变小 B.先变大后不变

C.先不变后变大 D.先变小后变大

3.如图所示,悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中,沉到底部,则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系是(　　)

A.两者体积相等,水的质量较小

B.两者体积相等,水的质量较大

C.两者体积不相等,但是质量相等

D.两者体积不相等,质量也不相等

4.如图所示,当弹簧测力计吊着圆柱体,从圆柱体底部接触水面开始到完全没入水中到底部的过程中,以下能表示圆柱体所受浮力F浮与浸入水中深度h关系的图象是(　　)

5.将一只盛有水的薄塑料袋用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其重力为9N,再将这个装水的塑料袋浸入水中,当弹簧测力计示数为7N时,袋内水面与袋外水面相比较(　　)

A.塑料袋内水面比袋外水面高

B.塑料袋内水面比袋外水面低

C.塑料袋内水面与袋外水面相平

D.塑料袋内水面与袋外水面高低无法判断

6.体积为2×10-3m3的金属块浸没在水中,受到浮力的大小为　　　　N,方向竖直向　　　　。距水面0.1m深处水的压强为　　　　Pa。(g取10N/kg) 

7.如图所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中时示数是15N,浸没在水中时示数是5N,则此时物块受到水的浮力为　　　　N,物块的密度为　　　　kg/m3。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg) 

8.小芳同学在探究“浮力的大小等于什么”时,用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等进行实验操作,如图所示,a、b、c、d是四个步骤示意图。设四个图中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4,由四个图中　　　　两个图的弹簧测力计的示数可以求出小石块受到的浮力;被排开液体的重力为　　　　;如果关系式　　　　成立,就可以得到著名的阿基米德原理。 

9.如图所示是某同学自制的水上自行车。她在普通自行车上安装8个密闭的空水桶(每个水桶体积为0.02m3),并在车后轮装上若干塑料片。该同学在水面上骑自行车匀速前进时,平均每个水桶约有二分之一体积浸在水中,不计车轮和塑料片排开水的体积,则此时水上自行车受到的浮力约为　　　　N。(g取10N/kg) 

10.有一体积为1×10-4m3的实心铁块,挂在弹簧测力计下后浸没在水中,铁块没有接触容器底部,铁的密度为7.8×103kg/m3,(g取10N/kg)求:

(1)铁块的重力;

(2)铁块所受到的浮力;

(3)弹簧测力计的示数。

参考答案

自主探究

学点一:阿基米德的灵感

1.等于　2.大　3.有

学点二:浮力的大小

1.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.ρ液gV排

课堂检测

1.C　解析:锥形物体浸没在水中,不论锥尖朝上还是朝下,水的密度、锥形物体排开水的体积都不变,所以锥形物体在这两种情况下受到的浮力一样大,C项正确。

2.B　解析:物体在液体中所受的浮力大小跟液体的密度和排开液体的体积有关。漂浮在水面上的木块缓慢向下压的过程中,木块排开水的体积增大,由F浮=G排=ρ液gV排可知,木块所受浮力增大;当木块全部浸入水中后仍继续向下压一段距离,在这个过程中,木块所受的浮力保持不变。

3.A　解析:根据阿基米德原理可知,金属球受到水的浮力与排开水的体积相等,但是金属球的密度大于水的密度,所以金属球的质量大于水的质量,A项正确。

4.D　解析:当弹簧测力计吊着圆柱体,从圆柱体底部接触水面开始到完全没入水中到底部的过程中,在未完全浸没前圆柱体所受浮力F浮随浸入深度的增加而增加,当完全浸没后,圆柱体排开的水不再增加,此后圆柱体所受浮力保持不变,D项正确。

5.A　解析:由于薄塑料袋的重力和体积均可以忽略不计,所以当盛水的塑料袋浸没在水中时,塑料袋受到的浮力等于排开水的重力,此时弹簧测力计的示数为零。而现在塑料袋所受浮力为F浮=G物-F=9N-7N=2N,这说明塑料袋没有完全浸在水中,且排开的水重小于塑料袋中的水重,所以A项正确。

6.答案:20　上　1.0×103

解析:金属块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N,浮力的方向竖直向上;0.1m深处的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa。

7.答案:10　1.5×103

解析:物块所受浮力等于它排开液体所受的重力,等于物块在空气中的重力减去在液体中称量时测力计的示数。所以,物块受到的浮力F=15N-5N=10N,根据浮力F=ρgV,求得物块排开液体的体积V==1.0×10-3m3,此体积等于物块的体积,所以物块的密度ρ==1.5×103kg/m3。

8.答案:a、c　F4-F2　F4-F2=F1-F3

解析:根据称重法可知,要想测出小石块受到的浮力,应测出小石块的重力和小石块浸没在水中弹簧测力计的示数;排开水的重力等于排开的水和小桶的重力之和减掉空桶的重力;要验证阿基米德原理是否成立,应比较排开水的重力和物体所受浮力的大小。

9.答案:800

解析:本题结合生活实例考查浮力的计算,V排=8×0.02m3×0.5=0.08m3,根据阿基米德原理可知,F浮=G排=ρ液V排g=1.0×103kg/m3×0.08m3×10N/kg=800N。

10.答案:(1)7.8N

(2)1.0N

(3)6.8N

解析:(1)铁块的质量m=ρV=7.8×103kg/m3×1×10-4m3=0.78kg,

则铁块的重力G=mg=0.78kg×10N/kg=7.8N。

(2)铁块所受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1.0N。

(3)弹簧测力计的示数为F=G-F浮=7.8N-1.0N=6.8N。