物理八年级下册10.2 阿基米德原理教案设计

这是一份物理八年级下册10.2 阿基米德原理教案设计，共12页。教案主要包含了阿基米德的灵感，浮力大小等内容，欢迎下载使用。

主备人
学科
物理
时间
课题
第十章 浮力 第2节 阿基米德原理
教
学
目
标
知识与技能
1. 经历探究阿基米德原理的过程，学习科学探究的有关方法。
2．能熟练说出阿基米德原理的内容及公式，并理解公式中各量的意义。
3. 能应用公式F浮＝G排＝ρ液gV排计算简单的浮力问题。
过程与方法
1. 通过实验探究阿基米德原理，学习科学探究的有关方法。
2．培养学生的观察能力、实验能力、收集及处理信息能力、初步分析概括能力。
情感态度与价值观
1．培养学生严谨的科学态度和团结协作的精神。
2. 通过阿基米德事例，使学生知道观察周边事物，认真思考。
教学重点
1．阿基米德原理的实验探究及其应用。
2．理解阿基米德原理；应用阿基米德原理进行相关计算。
教学难点
阿基米德原理的理解和应用
教具准备
阿基米德实验演示仪一套；适量水；溢水杯和小烧杯；弹簧测力计。
教学方法
实验探究法、观察法、讨论法、分析归纳法。
导
入
新
课
有一次，国王要金匠给他做一顶金王冠，做王冠用的金子事先称过重量。王冠做好了，国王听说金匠在王冠中掺进了白银，偷走了一些金子。可是，从外表看，也看不出来。没有证据，就不能定金匠的罪。国王把阿基米德找去，要他判断这顶王冠有没有掺进白银，如果掺了，掺进去多少。阿基米德是怎样解决这个难题的呢？



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。一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，他忽然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？

教
学
过
程
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新课学习
一、阿基米德的灵感
（1）“当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢”，浴缸里的水为什么会向外溢？
（2）怎样理解“物体浸在液体中的体积（V浸），就是物体排开液体的体积（V排）”？
饮料罐浸入水中多大体积，水就会溢出多大体积，就是说，水就会被排出多大的体积，所以V浸＝V排。
阿基米德的故事启示我们，物体浸在液体中的体积越大、也就是物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大。我们来体验一下：
想想做做
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。当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
问题：(1)你的手有什么感觉？
(2)易拉罐受到的重力变化了吗？受到的浮力变化了吗？
(3)水面高度有什么变化？
(4)这些都说明了什么问题？
分析：通过实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。说明浮力的大小和排开液体多少有关系。
分析推理：
(1)物体排开液体的体积（V排）越大，液体的密度（ρ液）越大，所受的浮力越大；
(2)因为m＝ρV，所以，物体排开液体质量m排越大，所受的浮力越大；
（3）因为G＝mg，所以，物体排开液体的重力（G排）越大，所受的浮力越大。
猜想：浮力的大小跟排开液体所受的重力有关。
问题：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受的重力有什么定量关系？
二、浮力大小
实验探究: 探究浮力的大小跟它排开液体所受的重力的关系
指导学生阅读课本第54、55页有关内容，讨论并解决以下问题：
= 1 \* GB3 ①实验需要哪些器材？
= 2 \* GB3 ②怎样测量物体受到的浮力？需要测量哪些物理量？怎样计算浮力的大小？
浮力大小可以用弹簧测力计测出：先测出物体所受的重力G，在读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉，则F 浮 =G－F拉。
= 3 \* GB3 ③怎样测量被物体排开的物体所受的重力？需要测量哪些物理量？怎样计算物体排开液体所受重力的大小？
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出：溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，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。
1．实验器材:弹簧测力计、细线、水、烧杯、小桶、溢水杯、圆柱体
2．实验步骤：
(1)用测力计测出物体所受重力G和小桶重力G桶
(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F，算出物块所受浮力F浮。
(3)测出小桶和排开水的重力G总，计算出排开液体的的重力G排.
(4)测量数据填入记录表，分析数据，得出结论
3．实验数据记录
4.分析与讨论：通过比较F浮和G排，得出结论。
5.实验结论：浮力的大小等于物体排开液体的重力。
上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。
6.阿基米德原理：
（1）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。
（2）数学表达式： F浮=G排
（3）导出式：F浮=G排=m排g=ρ液·g·V排
（4）适用范围：液体和气体
（5）对原理的理解:
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”（V排=V浸=V物）和“部分浸入”（V排=V浸②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
F浮=G排=m排g= ρ液 g V排
③阿基米德原理表明，浮力大小只和 ρ液 、V排有关，与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
例题：有一个重7N的铁球，当它浸没在水中时受到多大的浮力？g取10N/kg。
解：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。
由铁球所受的重力G铁=7N可以求出铁球的质量：
铁球的体积：
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：
课堂小结
课堂练习
1.（2020青岛）探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示，其中所用金属块a和塑料块b的密度不同，但重力均为1.6N。下列分析正确的是
A．金属块a浸没在水中时，受到浮力的大小为0．3N
B．利用甲、乙，可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C．利用乙、丙，可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D．利用丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【答案】D
【解析】A．由图乙可知，金属块a浸没在水中时，弹簧测力计的示数为1.0N，根据称重法可得金属块浸没在水中受到的浮力:,故A错误；
B．要探究浮力的大小与物体体积的关系，需要控制物体排开水的体积相同，改变物体的体积；甲、乙两图中物体排开水的体积不同，故B错误；
C．要探究浮力的大小与物体密度的关系，需要控制物体排开水的体积相同，改变物体的密度；乙、丙两图中物体排开水的体积不同，故C错误；
D．要探究浮力的大小与液体密度的关系，需要控制物体排开液体的体积相同，改变浸入液体的密度；丙、丁两图可以完成该探究，故D正确。故选D。
2.（2020雅安）如图所示，当乒乓球从水里上浮到水面上，乒乓球在A位置时受到的浮力为FA，水对杯底的压强为pA，在B位置时受到的浮力为FB，水对杯底的压强为pB，则它们的大小关系是（ ）
A．FA=FB pA=pBB．FAC．FA>FB pA>pBD．FA>FB pA=pB
【答案】C
【解析】由图可知：乒乓球在A位置时是浸没:V排A=V球
在B位置时是漂浮:V排BV排B.由可知:FA>FB
由于从水里上浮直至漂浮在水面上，排开水的体积减小，水面下降，则有:hA>hB
根据可知:pA>pB 故选C。
3.（2020自贡）一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中，如图甲所示．往盐水中继续均匀缓慢加盐，鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】由悬浮条件知道，当鸡蛋悬浮在盐水中时，浮力等于鸡蛋的重力；当往盐水中继续均匀缓慢加盐时，盐水密度增大，而浮出水面前鸡蛋排开水的体积不变，由F浮 =ρgV排 知道，鸡蛋所受浮力逐渐增大，鸡蛋向上运动；当浮出水面后鸡蛋漂浮时，所受浮力等于鸡蛋的重力，浮力不再变化；所以，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象应该是：盐水密度增大时，开始浮力变大，后来不变，即只有A正确，故选A．
4．（2020 深圳）如图所示，放在水平桌面上的溢水杯盛满水，用弹簧测力计挂一个实心铁块，示数为F1；将铁块缓慢浸没水中（未接触溢水杯），溢出的水流入小烧杯，弹簧测力计的示数为F2．下列判断正确的是（ ）
A．水对溢水杯底部的压强p甲＜p乙
B．溢水杯对桌面的压力F甲＜F乙
C．铁块受到的浮力F浮＝F2﹣F1
D．小烧杯中水的重力G＝F1﹣F2
【答案】D
【解析】A、甲乙液面相平，且液体均为水，根据p＝ρgh可知，水对溢水杯底部的压强相等，故A错误。
B、铁块浸没在水中后，水面高度不变，水对杯底的压强不变，根据F＝pS可知，水对杯底的压力不变，溢水杯的重力不变；因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和，所以溢水杯对桌面的压力不变，即F甲＝F乙，故B错误。
C、F1为铁块浸没水中前的拉力（等于铁块的重力），F2为铁块浸没水中后的拉力，根据称重法测浮力可知，铁块受到的浮力F浮＝F1﹣F2，故C错误。
D、根据阿基米德原理可知，铁块所受浮力等于排开水的重力，所以小烧杯中水的重力（排开水的重力）G＝F浮＝F1﹣F2，故D正确。故选：D。
5.（2020山西）2020年5月27日，我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中，下列分析正确的是（ ）
A．释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B．释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C．释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D．释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
【答案】C
【解析】A、根据物体的浮沉条件，释放前甲受到的浮力一定大于它自身的重力，甲球才能上浮，A错误；
B、甲的体积小于乙的体积，根据阿基米德原理：F浮＝ρ气gV排，释放前甲受到的浮力一定小于乙受到的浮力，B错误；
C、由阿基米德原理，物体在气体中受到的浮力等于物体排开气体的重力，C正确；
D、释放后探空气球开始上浮过程中，气球受到浮力一定大于重力，气球升到一定的高度后，空气密度减小，若气球的体积不变，气球所受浮力减小,上升到一定高度时浮力等于重力，由于惯性气球继续向上运动,D错误.故选：C。
6.（2020 武汉）一个质量分布均匀的正方体物块，边长是10cm，密度是0.8×103kg/m3，漂浮在液面上露出液面的体积占物块体积的。用手缓慢下压物块，如图所示，当物块上表面与液面刚好相平时，下列说法错误的是（ ）
A．液体的密度是1.2×103kg/m3
B．手对物块上表面的压力大小是2N
C．液体对物块下表面的压力大小是12N
D．物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa
【答案】B
【解析】当物块漂浮时，物块所受的浮力等于其所受的重力，即:
则有:,因有露出水面，故:.故:
故A正确，不符合题意；
B．由题意知，手对物块的压力，等于物块浸没液体中所受的浮力，即:
.故B错误，符合题意；
CD．物块下表面受到的压强为:
下表面受到的压力为:
故CD正确，不符合题意。故选B。
7.（2020雅安）预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时，要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示，假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中，在沉入过程中，其下表面到水面的距离h逐渐增大，构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示（g取10N/kg）。下列判断正确的是（ ）
A．构件的边长为4m
B．构件密度为3×103kg/m3
C．浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D．当构件的下表面距江而4m深时，构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
【答案】B
【解析】A．从乙图中可以看出，当构件完全淹没时的高度为2m，则构件边长为2m，故A错误；
B．构件体积：V=2m×2m×2m=8m3构件完全淹没时，V排=V=8m3，F2=1.6×105N，
则有：F浮=G−F2ρ水gV排=ρgV−F2代入数值可得：
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3−1.6×105N则ρ=3×103kg/m3，故B正确；
C．由图可知，构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大，所以浮力逐渐变大；当构件浸没后排开水的体积不变，所以浮力不变，因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②，故C错误；
D．当h=3m时，构件底部受到江水的压强：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa故D错误。
8.（2020黔南州）如右图：重为5N，体积为0.2×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在水中，物体受到的浮力是_______N，静止时弹簧测力计的示数是_______N。（g=10N/kg）
【答案】 (1). 2 ； (2). 3
【解析】[1]根据阿基米德原理得：
[2]物体静止时，处于平衡状态，对物体受力分析，物体受重力、浮力和拉力，即：。则：
9.（2020甘孜州）如图甲所示，小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触，然后将其缓慢拉出水面，弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙，g取10N/kg，则圆柱体的重力为_________N，圆柱体受到的最大浮力是__________N。
【答案】 (1). 2 ； (2). 0.4。
【解析】[1]由图象可知，当物体完全露出水面时，弹簧测力计的示数为2N，由二力平衡知识得圆柱体的重力为2N。
[2]由图象可知，当圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数，故圆柱体受到的最大浮力：
10.（2020 青海）如图所示，是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
（1）金属块浸没在盐水中时，受到的浮力是 N。
（2）分析图乙、丙可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
（4）由实验可知，该金属块的密度是 kg/m3。
【答案】（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.8N，即物体的重力为4.8N；
金属块浸没在盐水中时，受到的浮力：F浮＝G﹣F拉丁＝4.8N﹣2.4N＝2.4N；
（2）分析乙、丙两图知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法测浮力：F浮＝G﹣F拉知浮力不同，说明浮力与排开液体的体积有关；
（3）要探究浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度的关系，需要控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，图丙丁符合题意；
（4）金属块浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F拉丙＝4.8N﹣2.8N＝2N，根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排得金属块的体积：V＝V排水＝＝＝2×10﹣4m3，
金属块的质量：m＝＝＝0.48kg，
金属块的密度：ρ＝＝＝2.4×103kg/m3。
板
书
设
计
第2节 阿基米德原理
1．内容：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体的重力。
2．表达式：F浮=G排
3．导出式：F浮= G排= m排g=ρ液.g.V排
4．适用范围：液体和气体
5.解题技巧
(1)液指的是液体的密度
(2) V排不一定等于V物，当“浸没”时V物=V排
布
置
作
业
【必做题】
教材第56页动手动脑学物理的3、4、5题.
【选做题】
教材第56 页动手动脑学物理的1、2题.
课
后
反
思
这节课用探究教学方法，学生对称重法求浮力和阿基米德原理有了更直观的认识，学生自己动手设计实验、学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。不仅加深了学生对知识的理解，更培养了学生学习本学科的兴趣，在教学的各个环节中，有意识地引导学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。达到了理论联系实际的目的，起到了良好的效果。