八年级全物理课件第二节 阿基米德原理_沪科版 46页

第二节 阿基米德原理 第九章 浮力 1 课堂讲解 2 课时流程 课后 作业 逐点 导讲练 课堂 小结 当堂 检测 •浮力的大小与哪些因素有关 •探究阿基米德原理 •阿基米德原理 阿基米德的启示 两千多年以前，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。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？ 做做想想 将易拉罐按入装满水的烧杯中， 感受浮力与排开的液体的关系。 排开液体的体积物体浸在液体中的体积 = 知1－导 1知识点 浮力的大小与哪些因素有关 这些物体受到的浮力大小相同吗，浮力的大小和哪些 因素有关呢？ 知1－讲 实验探究：决定浮力的大小的因素 实验猜想： 猜想1：浮力可能与液体的密度有关 猜想2：浮力可能与物体的体积猜想有关 猜想3：浮力可能与物体浸入液体的深度有关 其它猜想：…… …… …… …… 知1－讲 探究：猜想1：浮力可能与液体的密度有关 (1) (2) (1)把鸡蛋放入清水中，观察现象。 在清水中，鸡蛋下沉。 (2)在清水中加盐，增大水的密度，再观察现象。 盐水的密度增大，鸡蛋慢慢上浮直至漂浮的状态。 实验结论：猜想1正确，浮力的大小跟液体的密度有关。 猜想2：浮力可能与物体的体积猜想有关 观察实验： 1. 把同一物体浸入相同的液体中。 2. 两个弹簧测力计的读数一样吗？ 分别是多少？ 3. 容器中的液体的液面发生什么样 的变化？ 4. 实验说明了什么问题？ 实验结论：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。 2.8N4N 知1－讲 知1－讲 猜想3：浮力可能与物体浸入液体的深度有关 设计实验： (1)把物体浸没在水中，观察弹簧 测力计的读数 F1 。 测力计的读数 F1=2 N (2)改变物体在水中深度，再观察 弹簧测力计的读数 F2 。 测力计的读数 F2 =2 N (3)比较两次的读数 F1 和 F2 。 结论：浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关。 知1－讲 分析归纳 实验1：浮力的大小跟液体的密度有关。 实验2：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。 实验3：浮力的大小跟物体浸在液体中的深度无关。 根据猜想1、2、3，得出的实验结论： 物体在液体中所受浮力的大小不仅与___________有关， 还与物体排开液______有关，而与浸没在液体中的 ______无关。 液体的密度 体积 深度 知1－讲 (实验探究题)小明在生活中发现木块总浮在水面， 铁块却沉入水底，由此他提出两个问题： 问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力？ 问题2：浮力大小与哪些因素有关？ 为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验。 【例1】 知1－讲 (1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测 力计示数，说明浸入水中的铁块________(填“受到” 或“不受到”)浮力； (2)做____________(填字母)两次实验，是为了探究铁 块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关； (3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与 ________________的关系。 受到 (c)、(d) 液体密度 知1－讲 【导引】 (1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示 数，说明浸入水中的铁块受到浮力作用； (2)探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时， 控制液体的密度和铁块排开液体的体积这两个因素相同， 铁块在液体中浸没的深度不同，符合这个条件的是(c)、 (d)两图； (3)(d)、(e)两次实验中，铁块在液体中浸没的体积相同，液 体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，因此研究的是 浮力大小与液体密度的关系。 知1－讲 (控制变量法)在探究浮力与液体密度关系时控制物体 排开液体体积相同；在探究浮力与物体排开液体体积 关系时控制液体密度相同。 知1－练 1 把鸡蛋放入清水中，鸡蛋沉在水底，然后逐渐向 清水中加盐，鸡蛋会上浮至液面。这说明浮力的 大小与液体的________有关。密度 知1－练 2 把一个篮球逐渐压入水中时，随着篮球浸入水中 体积的增大，需要向下压篮球的力________(填 “增大”或“减小”)，这说明篮球受到水的浮力 ________(填“增大”“不变”或“减小”)。由此 可见，浸在液体中的物体所受浮力的大小与 _____________________________________有关。 增大 增大 物体排开液体的体积(浸入液体的体积) 知2－导 2知识点 探究阿基米德原理 猜想 浮力大小，跟它排开液体的体积和液体的密度有关。 排开液体的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。 浮力与排开的液体有什么关系？ 可以怎样表述浮力的大小？ 浮力大小可能与排开液体的体积×液体的密度有关 浮力大小可能与排开液体的重力有关。 知2－讲 探究实验：浮力与物体排开液体重力的关系 图1 图2 图3 图4 测量数据填入记录表；用不同物体、不同液体做几次 实验。 知2－讲 实验数据表格 分析数据得出结论 1. 浸在液体中的物体受到向上的浮力 2. 浮力的大小等于物体排开液体的重力 次 数 物体的 重力/N 物体在液体中 测力计示数/N 浮力 /N 小桶和排液 的总重/N 小桶的重 力／N 排开液体 的重力/N 1 2 3 4 知2－讲 定义 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。 阿基米德原理 知2－讲 【例2】(实验探究题)在“浮力的研究”实验中。 (1)取一石块，把它挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲 所示；当石块浸入水中的体积缓慢增大时，石块受 到浮力大小的变化是________。增大 (2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程： ①如图乙，用弹簧测力计测出石块的重力为F1； ②如图丙，用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2； ③如图丁，把石块浸入盛满水的溢水杯中，用该烧 杯承接从溢水杯里被排出的水，当石块全部浸入水 中时，读出弹簧测力计的示数为F3；④如图戊，用 弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。 用F1、F2、F3、F4表示，实验中测得石块所受的浮力为 ________，排出水的重力为________。根据该实验的测 量数据，可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定 量关系是__________________。 知2－讲 F1－F3 F4－F2 F1－F3＝F4－F2 知2－讲 【导引】 (1)图甲中，当石块浸入水中的体积缓慢增大时，石块 排开水的体积变大，根据F浮＝ρgV排可知，石块受到 浮力大小的变化是增大；(2)根据称重法可知，石块所 受的浮力为F1－F3；排出水的重力F4－F2；根据该实 验的测量数据得，F1－F3＝1.5 N－1 N＝0.5 N，F4－ F2＝1 N－0.5 N＝0.5 N，即物体所受浮力大小与排开 水的重力的定量关系是：物体所受浮力的大小等于物 体排开水的重力(或F1－F3＝F4－F2)。 知2－讲 根据称重法求浮力，即先在空气中测量物体的重力 F1，然后把物体浸在液体中，再读出弹簧测力计的示 数F2，则物体所受浮力F浮＝F1－F2。 知2－练 1 【中考·郴州】小英同学在探究“浮力的大小等于什么” 时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的 示数为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是(　　) A．F浮＝F2－F3 B．F浮＝F4－F3 C．F浮＝F2－F1 D．F浮＝F2－F4 D 知2－练 2 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，则从大烧杯溢出流入小桶中的水 和此金属球的关系是(　　) A．两者体积相等，质量相等 B．两者体积相等，小桶中水的质量较大 C．金属球受到的浮力等于小桶中水的重力 D．金属球受到的浮力大于小桶中水的重力 C 知3－讲 3知识点 阿基米德原理 阿基米德原理求浮力 1. 阿基米德原理数学表达式：F浮=G排 2．用于计算的导出式： F浮= G排= m排g= r液 gV排 3．适用范围：液体和气体 知3－讲 关于阿基米德原理的讨论 1. 区分：浸没、浸入、浸在、没入； 2.F浮＝r液 gV排 r液——液体的密度； V排——物体排开的液体的体积； 3.F浮＝ r液 gV排 —— 决定式 表明浮力大小只和 r液、V排有关， 浮力大小与物体的形状、密度，浸没在液体中的深 度及物体在液体中是否运动等因素无关。 知3－讲 【例3】将一个乒乓球按入水中，松手后，乒乓球上 浮，越接近水面上浮越快，最后浮出水面，下列说 法正确的是(　　) A．露出水面前，浮力逐渐增大；露出水面后，浮力 继续增大，最后保持不变 B．露出水面前，浮力保持不变；露出水面后，浮力 保持不变 C．露出水面前，浮力逐渐减小；露出水面后，浮力 保持不变 D．露出水面前，浮力保持不变；露出水面后，浮力 先减小后保持不变 D 知3－讲 由阿基米德原理可得F浮＝G排＝ρ水gV排，要确定乒乓 球所受浮力的大小的变化情况，只需确定乒乓球排开 水的体积的大小变化情况即可。乒乓球在露出水面前 排开水的体积不变，露出水面后排开水的体积先逐渐 减小后保持不变(漂浮在水面)；故乒乓球在露出水面 前，浮力保持不变，露出水面后，浮力先减小后保持 不变。 【解析】 知3－讲 由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排可知，物体所受浮 力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关， 而与物体的运动速度和浸没时所处的深度无关，分析 浮力变化时，只需分析液体密度和物体排开液体体积 的变化即可。 知3－练 1 【中考·株洲】将一空饮料罐压入装满水的烧杯 中，其排开的水所受到的重力为4 N，则空饮料 罐受到的浮力大小为____N，方向竖直________。4 向上 知2－练 2 如图所示，一个小球静止在水中，它所受浮力的 方向是__________；如果剪断绳子后，小球漂浮 在水面上，它所受浮力的大小与原来相比将____。 竖直向上 变小 1 知识小结 1．探究浮力的大小与哪些因素有关 2．阿基米德原理的探究实验 3．阿基米德原理的公式讨论 4．利用阿基米德原理的分析与计算 1. 公式F浮＝ρ液gV排中的ρ液是液体的密度，而不是物 体的密度ρ物；V排是物体排开的液体的体积；当物 体浸没在液体中时，V排＝V物；当物体部分浸入液 体中时，V排＜V物。 2. 由F浮＝ρ液gV排可知，物体排开液体的体积V排一定 时，物体所受浮力的大小与液体的密度成正比； 在同一种液体中，物体所受浮力的大小与物体排 开液体的体积成正比。 1. 两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中， 同时松手，小木块上浮，大石块下沉，所受浮力较 大的物体是(　　) A．小木块　 B．大石块　 C．一样大　 D．无法确定 2 易错小结 B 易错点：用阿基米德原理比较物体的浮力大小 2. 体积相同的铁球、铝块和木块，浸在液体中的情况 如图所示，比较它们受到的浮力，则(　　) A．铁球受到的浮力最大 B．铝块受到的浮力最大 C．木块受到的浮力最大 D．它们受到的浮力一样大 D 易错点：用阿基米德原理比较物体的浮力大小 （来自教材） 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的 质量为490 g，浸没在水中称时，王冠重4.5 N，则这 顶王冠在水中所受的浮力为______N，它排开的水 重为______N。 (g 取 10N/kg) 1 0.4 0.4 （来自教材） 解：具体的方法如下： (1)利用“称重法”，即F浮＝G－G′。 (2)用量筒量出铁块的体积V，即为V排；再利用密度 公式的变形m＝ρ水V排，以及质量与重力的关系式 G排＝mg，得出F浮＝G排＝ρ水 gV排。 现有弹簧测力计、天平、量筒、刻度尺、烧杯、水、 细线和小铁块等器材，你有哪些办法可以测出一个 小铁块浸没在水中所受到的浮力？ 2 （来自教材） 如图所示是研究浮力大小的实验装置图，请根据 图示回答下列问题。 (1) (a)、(b)两图中，(b)图中弹簧测力计的示数较 小，说明了______________________；(a)、(b) 两图中弹簧测力计的示数差等于 _____________________。 3 物体受到了浮力的作用 物体受到的浮力的大小 （来自教材） (2) (b)、(c)两图中，弹簧测力计的示数不同，说明浸 在同一种液体中的物体所受浮力大小跟_________ __________________有关。 (3)(c)、(d)两图中，弹簧测力计的示数不同，说明物 体排开相同体积的液体时，所受浮力大小跟_____ ___________有关。 (4)(d)、(e)两图中，弹簧测力计的示数相同，说明物 体浸没在同种液体中，所受浮力大小跟_________ ___________无关。 物体排 开液体的体积大小 液体的密度 物体浸入 的深度 （来自教材） 如图所示，四个体积相同而材料不同的球A、B、 C、D，分别静止在不同深度的水里。以下说法正 确的是( ) A. A球所受的浮力最小 B. B球所受的浮力最小 C. C球所受的浮力最小 D. D球所受的浮力最小 4 A 【中考·临沂】江涛同学用一个弹簧测力计、一个 金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和 酒精)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探 究。如图表示探究过程及相关数据。 5 (1)分析图B、C、D，说明浮力大小跟物体 __________________有关； (2)分析图________，说明浮力大小跟液体密度有关； (3)金属块浸没在酒精中所受的浮力是________N。 排开液体的体积 D、E 0.8 【中考·扬州】小明用如图所示的实验装置，验证 下沉的物体是否受到浮力的作用，由图可知弹簧 测力计前后示数变化了_______ N。为了使弹簧测 力计前后示数变化更明显，他可采取的措施有 ________________________________、 ___________________________ _____(填两种方法)。 6 0.2 换用体积更大的物体(密度大于液体) 增大液体的密度(密度小于物 体) 一个体积为10 cm3的正方体实心铁块，所受到的 重力为________N，将它完全浸入水中，所受到的 浮力为________N。(ρ铁＝7.9 g/cm3，g取10 N/kg) 7 0.79 0.1