人教版八年级下册第十章 浮力10.2 阿基米德原理优秀备课教学ppt课件

这是一份人教版八年级下册第十章 浮力10.2 阿基米德原理优秀备课教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了学习目标，导入新课，浸在液体中的体积，液体的密度，F浮F1-F2，阿基米德的灵感，浮力越大，②建立假设，浮力的大小，设计实验等内容，欢迎下载使用。

水天一色。在一望无际的海洋上，威武、壮观的中国第一艘航空母舰“辽宁舰”破浪前行……….辽宁舰于2012年9月25日正式交付海军使用，它满载排水量67500 t，舰长 304 m，舰宽70.5 m，面积相当于两个足球场的大小。一个小铁块放入水中会下沉，而这又大又重的航空母舰不仅不会下沉，还能承载非常重的物体，这究竟是为什么?用钢铁来造船，如何计算自重、载重和形状间的关系呢?学完了这一章，以上这些问题你就都会清楚了。
第十章 浮力
第2节 阿基米德原理
经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。做到会操作、会记录、会分析、会论证。
能复述阿基米德原理并书写其数学表达式。
能应用公式F浮=G排和F浮=ρ液gV排计算简单的浮力问题。
物体在液体中所受的浮力大小，跟它_________________有关、跟______________有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
①影响浮力大小的因素是什么？
② 怎样用“称重法”测量浮力的大小？
浮力的大小等于弹簧测力计示数减小的数值。
物体浸在液体中所受的浮力F浮
通过刚才的短片，我们知道了阿基米德鉴别王冠的故事，及其发现的浮力定律，这个定律叫做阿基米德原理，到底是什么内容呢？ 今天我们一起学习阿基米德原理。
③课堂影院：请同学们欣赏——《阿基米德的故事》
1. 浮力与排开液体体积的关系
据说两千多年以前，古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。
随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题。
一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到：
物体浸在液体中的体积不就是物体排开的液体的体积吗？
阿基米德的故事，给了我们很大的启示。我们知道，物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大。现在我们用“物体排开液体的体积”取代“浸在液体中物体的体积”来陈述这个结论，就是：
下面我们体验“物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大”
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。试试看，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
体验“物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大”
视频演示——《物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大》
2. 浮力与排开液体重力的关系
我们知道：浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。这一结论说明浮力的大小与什么力有关呢？
物体受到浮力时，一定排开液体，那么浮力的大小和排开液体所受的重力是否有关呢？如果有关的话，有没有定量的关系呢？
根据公式 m=ρV
①猜想：“浮力的大小和排开液体所受重力有关”
猜想：浮力的大小跟排开液体所受的重力应密切相关。
液体的密度越大，排开液体的体积越大
根据公式 G=mg
下面我们通过实验证明该假设是否正确。
∵ρV=m，mg=G， ∴ρ液V排=m排，m排g=G排　　∴F浮=G排
根据“浮力的大小与排开液体的体积和排开液体的密度有关”
浮力的大小等于排开液体的重力
1. 探究浮力大小跟它排开液体重力的关系
通过前面的学习，我们知道，浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。这一结论说明浮力的大小与什么力有关呢？
液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另一方面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系（可能相等）。
1. 实验器材： 弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水.
2. 测量浮力的方法（称重法）：
3. 测量排开液体所受的重力（溢水法）：
溢水杯中盛满液体，把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
4. 实验过程（如图所示）： ①用测力计分别测出物体所受重力G（F1）和小桶重力G桶（F2）。
①测出物体在空气中重力G
②把物块浸入装满水的溢水杯中，同时用小桶收集物块所排开的水，读出弹簧测力计的示数F3，算出物块所受浮力
④测出小桶和排开的水的总重力G总
③物体浸在水中，读出测力计的示数F
③测出小桶和排开水的重力G总，计算出排开液体的重力G排= F4- F2④测量数据填入记录表，分析数据，得出结论。
1. 测出物体在空气中重力 G= 测出空桶的重力 G桶=1.2N.
3. 物体浸在水中时读出测力计的示数F '=0.5N4. 测出小桶和排开的水的总重力G总=2.2N
5. 改变体积不同的金属块再做几次实验，把实验数据填入表格中。6. 实验数据表格。
1. 由实验序号1（或2或3），可以计算物体受到的浮力为： F浮= G- F-=1.5N-0.5N=1N排开液体所受的重力为：G排= G总- G桶=2.2N-1.2N=1N 可见：F浮= G排
ρ液表示液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3） V排表示排开液体的体积，单位：米3（m3） g表示9.8牛/千克（N/kg）F浮表示物体受到的浮力，单位：牛（N）
④对于阿基米德原理的理解
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。
（V排=V浸=V物） （V排=V浸阿基米德（公元前287年—公元前212年），伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，并且享有“力学之父”的美称，阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。
浮力原理：物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重力。杠杆原理：发现了杠杆平衡条件。阿基米德的《方法论》： “十分接近现代微积分”，这里有对数学上“无穷”的超前研究，贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。
演示实验——《探究“浮力的大小与排开液体重力的关系”》
1. 若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮力偏大；2. 先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力，所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。3. 物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。4. 实验中换用大小不同的物块，不同的液体，进行多次测量，是为了使实验结论更具有普遍性。
根据阿基米德原理，铁球受到的浮力等于它排开的水所受的重力，即F浮=G排。由于铁球浸没在水中，它排开的水的体积等于铁球的体积，铁球的体积为：
由铁球所受的重力G铁=7N 可以求出铁球的质量：
铁球排开水的体积等于铁球的体积：
铁球排开水所受的重力：
根据阿基米德原理，铁球受到的浮力与它排开的水的重力相等，即：
G排= ρ水gV排 = 1×103kg/m3×10N/kg×8.9×10-5m3=0.89N
【例题2】下列A、B、C、D四幅图是“探究物体所受浮力的大小与物体排开水所受重力的关系”的实验情景。请根据图示完成下面的填空。
①实验中所用圆柱体的重力为 N。②在情景图B中存在的错误是 。③纠正错误后，继续实验，在情景图C中圆柱体受到的浮力F浮= N。
②错误：溢水杯未注满水（或水面未跟溢水杯杯口相平）.
③F浮= F- G=4.2N-3N=1.2N
④圆柱体排开的水所受的重力G排= N。 ⑤实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 （选填“＜”、“＞”或“=”）物体排开的水所受到的重力。
④圆柱体排开的水所受的重力G排=1.8N-0.6N=1.2N⑤F浮=1.2N， G排=1.8N-0.6N=1.2N. 实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开的水所受到的重力。
⑥若不纠正情景图B中的错误，直接进行接下来的实验，则所测物体浸没时所受的浮力 ，所测物体排开水的重力 。（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
⑥若不纠正图B中的错误，直接进行接下来的实验，则所测物体浸没时所受的浮力不变，但是会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，结果会使所测物体排开水的重力偏小。
内容：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。
适用范围：适用于液体和气体。
②物体“浸在液体中”包括两种情况： 一是物体全部浸入（浸没），此时V排=V浸=V物； 二是物体一部分浸入液体中，此时V排=V浸 ①浮力F浮的大小只和 ρ液、V排有关，与物体的形状，密度浸没在液体中的深度等因素无关。
1. 北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5m，有人说，水的深度越深，其产生的浮力就越大，因此，各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。你认为他的说法正确吗? 为什么?
这种说法不正确。因为浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，运动员受到的浮力约等于其所受的重力，与水的深度无关。说明：本题考察学生对阿基米德原理的认识，巩固浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，与其他因素无关。
2. 请比较以下浮力的大小。①同样重的两个铜块甲和乙，甲浸没在水中，乙浸没在煤油中，哪个受到的浮力大?②同样重的铝块和铜块，都浸没在煤油中，哪个受到的浮力大?③同样重的铝块和铜块，铜块浸没在煤油中，铝块浸没在水中，哪个受到的浮力大?
①铜块甲和乙重力相等，质量相等，体积相等，排开水与煤油的体积相等，因为ρ水＞ρ油，所以甲在水中受到的浮力大。②同样重的铝块和铜块，因为ρ铝＜ρ铜，所以V铝＞V铜，铝块排开煤油的体积大，所以铝块受到的浮力大。③同样重的铝块和铜块，因为ρ铝＜ρ铜，所以V铝＞V铜，铝块排开水的体积大，所以铝块受到的浮力大。
3．一个在节日放飞的气球，体积是620m3。这个气球在地面附近受到的浮力有多大? 设地面附近气温是0°C，气压是1×105Pa，空气的密度是1.29kg/m3.
=1.29kg/m3×9.8N/kg× 620m3
4. 在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是7.5N。当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时，测力计的示数是6.6N，金属零件的体积有多大?
金属零件排开水的体积，根据 F浮=ρ空气gV排
金属零件受到的浮力 F浮=F1–F2=7.5N-6.6N=0.9N
5. 某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度：他把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上，铁块在空气中时弹簧测力计的示数是4.74N，把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的示数是4.11N，该液体的密度是多少? 铁的密度为7.9×103kg/m3。
铁块受到的浮力 F浮=F1–F2=4.74N-4.11N=0.63N
根据 F浮=ρ液体gV排
1．沉船打捞人员完成水下打捞任务后，在不断上升且未出水面的过程中，下列说法正确的是　（ ）　A．所受浮力变大，压强变大B．所受浮力变大，压强变小C．所受浮力不变，压强变小D．所受浮力不变，压强不变
沉船打捞人员完成水下打捞任务后，不断上升且未出水面的过程中，排开水的体积不变，受到浮力不变，但是深度减小，压强减小，所以C选项正确。
2. 如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和受到浮力的变化情况，叙述正确的是（ ）
气泡在温度恒定的水中上升过程中，由图可知，体积变大，所以密度变小，因为水的密度不变，排开的水体积变大，所以受到的浮力变大。 所以D选项正确，其他选项都错误。
A．密度和浮力都不变 B．密度和浮力都变大C．密度变小，浮力不变 D．密度变小，浮力变大
物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则物体受到的浮力为溢出的水的重力F浮=G溢= m溢g= 0.2kg ×10N/kg=2N。所以选B。
3. 将质量为0.5kg 的物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则此物体受到的浮力是（g取10 N/kg）（ ） A. 5 N B. 2 N C. 0.5 N D. 0.2 N
4. 体积是100cm3的实心小球放入水中，静止后有1/4体积露出水面。求该小球受到的浮力。 （g=10N/kg）
由题意：V排=100cm3×3/4=75cm3=7.5×10-5m3 该小球受到的浮力 F浮=G排= ρ水gV排 = 1×103kg/m3×10N/kg×7.5×10-5m3 =0.75N
5．有一物块的体积为0.3×10-3m3，用弹簧测力计测出此物块的重力为G=4N，如图甲所示，然后将物块浸没在水中，如图乙所示，g取10N/kg，求：①该物块浸没在水中时受到的浮力大小；②物块浸没在水中时弹簧测力计的示数。
物块浸没在水中时受到的浮力：
物块浸没在水中时弹簧测力计的示数：
6．如图所示是小明同学在探究“浮力大小”的实验，实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是（ ）
A．F浮=F2-F1 B．F浮=F4-F3 C．F浮=F2-F3 D．F浮=F2-F4
物体受到的浮力为F浮=F2-F3 ， 排开水的重力为 G排=F4-F1 ， 所以C选项正确。
7．图所示的实验过程，可验证 原理。其中“步骤B”的目的是：测出 。若图中弹簧测力计的四个示数值F1、F2、F3、F4满足关系式 时，则可以验证该原理。
①该实验探究的是F浮与G排的关系，即可以验证阿基米德原理。② “步骤B”的目的是：测出物块浸在液体中时的拉力.③物体受到的浮力F浮=F1-F2；排开的液体受到的重力G排=F4-F3，若满足关系 F1－F2＝F4－F3，则可以验证阿基米德原理。
物块浸在液体中时的拉力
F1-F2＝F4-F3
（1）该方法是称重法测量浮力，故铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F1-F2；测得铁球排开水所受的重力是总重减去空桶重，故为F3-F4。
8．小明在验证“阿基米德原理”实验中:（1）用已调零的弹簧测力计，按照图甲中所示顺序进行实验操作，测力计的示数分别为： F1、F2 、F3、F4. 由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮 =_______，测得铁球排开水所受的重力表达式为G排=_________（用此题中所给字母表示）.
（2）根据阿基米德原理， F1-F2 ＝ F3-F4 。（3）溢水杯内没有注满水，导致排开液体的重力偏小， F浮大于G排。
（2）小明预期要获得的结论是：_______（用此题中所给字母表示）；（3）在读数正确的情况下，小明由实验数据发现：铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排，而且超出了误差允许的范围，得出此实验结果的原因可能是_______（写出一条即可）；
F1-F2 ＝ F3-F4
（4）仍然可以验证浮力与排开水的重力关系，因为没有浸没，浮力仍然等于排开水的重力。
（4）小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正，进一步思考：如果实验中物体没有完全浸没水中，能否验证“阿基米德原理”，正确的观点是______（选填“能”或“不能”）验证.
9．小明为了验证阿基米德原理，用一个密度大于水的合金块设计了如图所示的实验顺序，弹簧测力计的示数分别表示为G物、F1、F2、G空桶。 （1）按图中的顺序测出合金块排开的水的重力将 _______（偏大/偏小），原因是 ___________；
（1）按图中的顺序是先测出桶和排出的水的重力，后测出空桶的重力，这样由于步骤⑤中桶中有附有少量水，测出的空桶的重力会偏大，所以最后得出合金块排水的重力将偏小，为了避免实验错误，小桶接水前，应测出空桶的重力。
步骤⑤中桶中有附有少量水，G空桶变大，使G排液变小
（2）合理调整图中实验顺序后，当实验中的测量结果满足关系式：___________（用图中所测量的字母表示）时，则该实验结果说明阿基米德原理成立；
G物-F1=F2-G空桶
（2）图①测出了合金块的重力，图③测量的是合金块浸在水中弹簧测力计的拉力，则合金块受到的浮力为F浮=G物﹣F1图⑤测出了空桶的重力，图④测出了桶和排开水的总重力，则排开的水的重力为G排=F2﹣G空桶所以如果 G物-F1=F2-G空桶. 则该实验结果说明阿基米德原理成立。
（3）按照合理的顺序实验，以下情况会影响验证结果的是 ____；
A．图②中水面未到达杯口B．图③中合金块未全部浸没在水中C．图③中合金块浸没水中过深（没有碰到容器底部）
（3）A．图②中水面未到达杯口，则排开的水没有全部溢出，则测量的溢出的水的重力会小于实际排开水的重力，会对实验造成影响，故A符合题意；B．步骤③中，合金块的一部分浸入水中，排开水的体积减小，受到的浮力也会减小，但可以探究浮力大小与排开液体所受重力的关系，故B不符合题意；C．图③中合金块浸没水中过深（没有碰到容器底部），合金块所受浮力不变，对实验结果不会造成影响，故C不符合题意。故选A。
10. 如图所示，弹簧测力计挂着重为10N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4kg（g取10N/kg）。求：（1）物块受到的浮力；（2）弹簧测力计的示数；（3）物体的密度。
（1）由阿基米德原理可得，物块受到的浮力为 F浮＝G排＝m排g＝0.4kg×10N/kg＝4N （2）由F浮＝G-F拉可得，弹簧测力计的示数即 弹簧测力计对物体的拉力为 F拉＝G﹣F浮＝10N﹣4N＝6N