2025年春新教科版物理八年級(jí)下冊(cè)課件 第10章 流體的力現(xiàn)象 3 科學(xué)探究：浮力的大小 第2課時(shí) 阿基米德原理的應(yīng)用

教科版八年級(jí)下冊(cè)第10章流體的力現(xiàn)象第2課時(shí)

阿基米德原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.體驗(yàn)阿基米德原理的得出過程。2.利用阿基米德原理進(jìn)行有關(guān)浮力的計(jì)算。復(fù)習(xí)回顧1.浮力產(chǎn)生的原因液體對(duì)物體上下表面的壓力差。公式：F浮=F向上-F向下（壓力差法）2.稱重法測浮力F浮=G物-F拉3.浮力大小的影響因素與浸在液體中的體積和液體密度有關(guān)推進(jìn)新課知識(shí)點(diǎn)1阿基米德原理傳說古希臘科學(xué)家阿基米德在洗澡時(shí)發(fā)現(xiàn)，身體越往水下浸，從盆中溢出的水越多，人感到身體越輕。物體浸在液體中的體積，就是物體排開液體的體積。推理浮力影響因素物體排開液體的體積液體密度V排ρ液排開液體的體積越大液體的密度越大排開液體的質(zhì)量越大m液=ρ液V排浮力越大G排=m排g排開液體的重力越大浮力大小可能與排開液體的重力有關(guān)猜想演示實(shí)驗(yàn)浮力大小與排開液體重力的關(guān)系【提出問題】物體所受的浮力與它排開液體的重力之間有什么關(guān)系？【猜想與假設(shè)】浮力大小排開液體的重力思考下列問題：①F浮如何測？G排如何測？②為什么要收集溢出的水？怎樣使收集的水恰為排開的水？③用什么樣的容器接水？如何測排開的水重？④怎樣安排實(shí)驗(yàn)順序最為合理，為什么？【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】【設(shè)計(jì)步驟】①如圖甲，用彈簧測力計(jì)測量空桶所受的重力G桶。②如圖乙，用彈簧測力計(jì)測出鐵塊受到的重力G。③如圖丙，將鐵塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，讀出此時(shí)測力計(jì)的示數(shù)F拉，同時(shí)用小桶收集鐵塊排開的水。注意：溢水杯要灌滿水(即水面到達(dá)溢水杯的溢水口)。若水不滿，排出的水偏少，測出的G排偏小。④如圖丁，用彈簧測力計(jì)測出小桶和水受到的總重力G總?！驹O(shè)計(jì)步驟】⑤計(jì)算出石塊受到的浮力和排開水的重力，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。④換用質(zhì)量不同的鐵塊，重復(fù)以上步驟，再做幾次實(shí)驗(yàn)。多次實(shí)驗(yàn)避免偶然性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先測G桶，再測G總。若實(shí)驗(yàn)順序顛倒，桶內(nèi)水倒出時(shí)會(huì)有殘留，測出的G桶偏大，G排偏小?！緮?shù)據(jù)記錄】次數(shù)小桶所受的重力G桶/N物體所受的重力G物/N物體在水中時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F拉/N小桶和排開水所受的重力G總/N浮力F浮/N排開水所受的重力G排/N10.311.251.050.510.20.220.311.250.690.860.560.5530.311.250.301.280.950.97F浮=G物-F拉G排=G總-G桶物體受到浮力的大小等于它排開液體所受的重力【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】阿基米德原理浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受到的重力。

F浮=G排=ρ液gV排排開液體的重力（N）浮力（N）液體密度（kg/m3）9.8N/kg排開液體體積（m3）1.內(nèi)容2.公式F?。溅岩?/p>

gV排表明浮力大小只和

r液、V排有關(guān)，與物體的體積、形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中是否運(yùn)動(dòng)等因素?zé)o關(guān)。阿基米德原理不僅適用于液體，也適用于氣體。浸在氣體中的物體收到的浮力F浮=ρ氣

gV排3.對(duì)阿基米德原理的理解“浸入”包括“全部浸入（即浸沒）”和“部分浸入”兩種情況。浸沒部分浸入不論物體是浸沒還是部分浸入在液體里都受到浮力。對(duì)于同一物體而言，浸沒時(shí)受到的浮力大，部分浸入時(shí)受到的浮力小，而且浸入的體積越小，所受的浮力也越小。物體排開液體的體積等于物體浸入液體中的體積。浸沒時(shí)：V排=V浸=V物，此時(shí)物體所受的浮力等于排開液體的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物部分浸入時(shí)：V排=V浸＜V物F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸＜ρ液gV物V排=V浸=V物V排=V浸＜V物浸沒部分浸入無論物體是漂浮、懸浮還是沉在水中，它所受的浮力都等于其排開的水所受到的重力。例兩個(gè)相同的燒杯中分別裝滿了兩種不同的液體，把甲、乙兩球分別輕輕地放入兩杯液體中，最后處于如圖所示狀態(tài)。已知甲、乙排開液體的重力相等，則甲、乙所受浮力相比（）A.甲所受浮力更大B.乙所受浮力更大C.甲、乙所受浮力一樣大D.不知道液體密度，無法比較浮力大小C

F浮=G排知識(shí)點(diǎn)2阿基米德原理的應(yīng)用談?wù)摻涣魉篮Ｖi在死海中，海水的密度高達(dá)1.18×103

kg/m3。如圖所示，人們可以很輕松地在海面仰臥，甚至還可以看書呢！請(qǐng)用阿基米德原理作出解釋。在排開的液體的體積相同時(shí)，液體的密度越大，物體所受的浮力就越大。因?yàn)樗篮Ｖ兴拿芏却笥诘拿芏?，所以人浸在死海中所受的浮力等于人的重力時(shí)，有一部分身體可以露出水面，可以仰臥看書?！纠}】一個(gè)邊長為3cm，密度為2×103kg/cm3的立方體橡皮泥塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力是多少？如果把這塊橡皮泥捏成一只小船浮在水面上(如圖)，小船所受浮力是多少？(取g=10N/kg)【分析】根據(jù)阿基米德原理，橡皮泥塊受到的浮力等于它所排開的水所受的重力。如果把橡皮泥捏成小船，因其處于二力平衡狀態(tài)，所以浮力等于橡皮泥所受的重力。解：如果橡皮泥塊浸沒在水中，它排開水的體積V排=V橡=0.03m×0.03m×0.03m=2.7×10-5m3排開水的質(zhì)量m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3=2.7×10-2kg排開的水受到的重力G排=m排g=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N根據(jù)阿基米德原理，可以得到F浮=G排=0.27N如果把這塊橡皮泥捏成小船，橡皮泥的質(zhì)量不變，其所受重力不變。橡皮泥在水中漂浮時(shí)處于二力平衡狀態(tài)，有F浮=G排=m橡g=ρ橡V橡g=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg=0.54N橡皮泥小船比橡皮泥立方體能排開更多的水，這說明采用“空心”的辦法能增大可供利用的浮力，據(jù)此人們用密度遠(yuǎn)大于水的鋼鐵制造了輪船。輪船排水量（m排）：輪船滿載時(shí)排開水的質(zhì)量。所以：m排=m船+m貨因?yàn)檩喆。篎浮=G，F(xiàn)浮=m排g思考：輪船從河里駛?cè)牒＠?，浮力大小_____，排開液體的體積______（變大、變小或不變），輪船________一些（浮起來或沉下去）。不變變小浮起來家庭實(shí)驗(yàn)室探究阿基米德原理【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】如圖所示，用彈簧測力計(jì)吊起一個(gè)裝滿水的小塑料袋（袋內(nèi)不留空氣），觀察彈簧測力計(jì)的示數(shù)。然后把這袋水逐漸浸入水中，彈簧測力計(jì)示數(shù)怎樣變化？這袋水完全浸入水中時(shí)受到的浮力是多少？通過受力分析可以得到什么啟示？【理論探究】把小塑料袋中的水看作是從整杯水中隔出的一部分水。這部分水靜止，根據(jù)二力平衡條件，袋中水受到的浮力等于袋中水受到的重力。如果把袋中的水換成相同體積、相同形狀的固體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，水對(duì)這們作用和對(duì)袋中水的作用是一樣的，這個(gè)作用是浮力，等于袋中水所受的重力，即等于固體排開的水所受到的重力。隨堂練習(xí)1.我國055型驅(qū)逐艦首艦?zāi)喜灥呐潘繛?.2×104t，表示它浮在海面上排開的海水質(zhì)量1.2×104t。想一想，此時(shí)艦船所受的浮力是多少？若艦船從海洋駛?cè)腴L江，吃水深度將怎樣變化？解：驅(qū)逐艦排開海水的質(zhì)量m排=1.2×104t=1.2×107kg，根據(jù)阿基米德原理可得驅(qū)逐艦受到的浮力F浮=G排=m排g=1.2×107kg×9.8N/kg=1.176×108N。艦船在海洋和長江中行駛時(shí)，都處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力都等于重力，但由于江水的密度比海水的密浮度小，在排水量不變時(shí)，據(jù)可知排開江水的體積較大，所以當(dāng)艦船從海洋駛?cè)碎L江時(shí)，吃水深度變大。2.2022年5月15日，用于大氣觀測的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇從海拔4270m的科考營地順利升空。該浮空艇體積約為9000m3，它在營地升空時(shí)所受空氣浮力有多大？它上升的過程中(氣球體積不變)，浮力將怎樣變化？為什么？(海拔4270m處空氣密度為0.80kg/m3)解：根據(jù)阿基米德原理，氣球受到的浮力F浮=G排=ρ空氣gV排=0.80kg/m3×9.8N/kg×9000m3=70560N。因?yàn)榭諝獾拿芏入S著高度的增加而減小，而V排幾乎不變，所以浮力將變小。3.小明試圖通過“理論探究”推導(dǎo)浮力的大小。第一步：建立模型——選取浸沒在液體中的長方進(jìn)行研究，如圖所示；第二步：理論推導(dǎo)——由長方體上下的壓力差推導(dǎo)浮力的大小。請(qǐng)你協(xié)助小明寫出推導(dǎo)過程。解：設(shè)液體中的長方形底面積為S，高為h，長方體上表面所處的深度為h上，長方體下表面所處的深度為h下，液體的密度為ρ。根據(jù)p=ρgh可知，長方體上表面所受液體的壓強(qiáng)p上=ρgh上，根據(jù)可知，長方體上表面所受的壓力F上=p上S=ρgSh上；同理，長方體下表面所受液體的壓強(qiáng)p下=ρgh下，下表面所受的壓力F