第10章　第2节　阿基米德原理(第1课时) 课件 -2023-2024学年人教版八年级物理

第十章浮力第2节阿基米德原理(第1课时)学生实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系．猜想与假设:浸在液体中的物体所受的浮力F浮______(选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开液体所受的重力G排．

实验器材:弹簧测力计、溢水杯、小桶、细绳、小石块、水、酒精等．验证阿基米德原理等于进行实验:按下图所示步骤进行实验:(1)如图A所示,用弹簧测力计测量空小桶所受的重力F1．(2)如图B所示,________________(液面与溢水杯的溢水口______),并把小桶放置在溢水杯口下方．

将溢水杯装满水齐平(3)如图C所示,用弹簧测力计测出小石块所受的重力F2．(4)如图D所示,将小石块浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F3,则物体所受的浮力F浮＝__________．

(5)如图E所示,测量小桶与排开水所受的总重力F4,则排开水所受的重力G排＝__________．

F2－F3F4－F1(6)将记录到的数据填入表格中．实验次数小石块所受的重力F2/N小石块浸在液体中时测力计的示数F3/N小石块所受的浮力F浮/N小桶和排开水所受的总重力F4/N小桶所受的重力F1/N排开水所受的重力G排/N

得出结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力,即F浮____G排(选填“>”“<”或“＝”)．

等于＝分析论证:(1)在步骤D中,如果物体只有部分浸入水中,对实验结论会产生什么影响?答:不会有影响．(2)在步骤D中,如果物体漂浮在水面上,对弹簧测力计没有拉力,对实验结论会产生什么影响?(3)完成一次实验后,便马上得出结论,结论可靠吗?若不可靠,应该怎么做?答:不会有影响．

答:不可靠,应该更换不同液体或不同体积的物体,多次实验．

某同学做探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验．实验操作步骤如下:A．用弹簧测力计测出物体的______;

B．将水倒入溢水杯中;C．用弹簧测力计测量______________,然后将其摆放在溢水杯的溢水口下方;

D．将系在弹簧测力计下的物体浸没在水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时______________________;

E．将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,读出此时弹簧测力计的示数;F．记录、分析实验数据,得出实验结论;G．整理实验器材．重力空小桶的重力读出弹簧测力计的示数请根据上面的实验过程回答问题:(1)正确且最合适的实验步骤为________________(填字母)．

(2)请指出下图实验操作中的一处错误:___________________________,该错误会导致______________的测量结果偏小．

BCADEFG在图乙中,水面没有达到溢水口排开水的重力(3)改正实验操作后,若空小桶所受的重力为G桶,则物体所受的浮力F浮＝__________,排开水的重力G排＝___________．(只能用F1、F2、F3、G桶表示)

F1－F2F3－G桶(4)下表是记录实验数据的表格,请将表格第一行补充完整．实验次数_______________________物体的重力F1/N物体浸没时弹簧测力计的示数F2/N______________________小桶与排开水的总重力F3/N______________________

1

2

3

空小桶的重力G桶/N物体所受的浮力F浮/N排开水的重力G排/N【实验拓展】(5)若得出了F浮大于G排的结论,则关于得出此结论的原因,下列分析不合理的是____(填字母)．

A．溢水口还在缓慢滴水,便把空小桶放在溢水口下方B．放入物体前,溢水杯中未装满水C．在图丙步骤的操作中,物体碰到了容器底且对底部产生了压力D．实验中先进行图丙步骤,后进行图甲步骤(6)用酒精代替水重复实验,目的是______________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)．

A寻找普遍规律1．阿基米德原理的数学表达式:F浮＝G排．(F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排)符号意义及单位:阿基米德原理的简单应用符号意义单位常见单位转换关系F浮浮力N—G排排开的液体所受的重力N—符号意义单位常见单位转换关系m排排开的液体的质量kg1t＝_______kg、1g＝___________kg

ρ液液体的密度kg/m31g/cm3＝________kg/m3

V排排开的液体的体积m31L＝___dm3＝__________m3、1cm3＝__________m3

阿基米德原理的推导式表明:物体所受浮力的大小只与____________和____________________有关．

10001×10－31×10311×10－31×10－6液体的密度物体排开液体的体积2．V排和V物的关系,如右图所示:①V排＝V浸入(任何时候)②物体浸没在水中时,V排＝V物③物体没有浸没在水中时,V排≠V物拓展几个与浮力有关的概念．(1)浸没:浸没是指物体整个完全浸入液体(或气体)中,如图甲B所示．(2)浸在:物体可能浸没液体(或气体)中,也可能漂在液面上,如图甲A所示．(3)漂浮:当物体只受重力和浮力的作用静止时,有部分体积露出液面,如图乙所示．甲乙(4)悬浮:当物体只受重力和浮力的作用静止时,浸没在液体中,并能悬停在液体中任一位置而不沉底,如图丙所示．丙[科学思维]如图所示,用弹簧测力计挂着质量为1kg的物块,慢慢浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4kg,求物块受到的浮力．(g取10N/kg)1解:静止后溢出水的质量为0.4

kg,根据阿基米德原理,物块受到的浮力大小等于排开水的重力F浮＝G排＝m排g＝0.4

kg×10

N/kg＝4

N答:物块受到的浮力是4

N．

变式1

(2023·湛江麻章区期末)将一个重为100N的物体,放入盛满水的溢水杯中,从杯中溢出了50N的水,则物体受到的浮力是(

)A．100N B．50NC．60N D．110NB

蛟龙AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三个大飞机”之一,被誉为国之重器．若飞机降落在湖面时,排开水的体积为65m3,则飞机受到水的浮力为多大?(ρ水＝1×103kg/m3,g＝10N/kg)2解:飞机受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103

kg/m3×10

N/kg×65

m3＝6.5×105

N答:飞机受到水的浮力为6.5×105

N．

变式2

[物理学与社会发展]“巅峰使命”珠

峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海

拔4300m的营地升空到9000m,创造了浮空

艇大气科学观测世界纪录(如图所示)．这次

实验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)的体积为

9000m3,浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg,求浮空艇所受的浮力．

阿基米德原理同样适用于气体．

解:由题意可知,浮空艇排开空气的体积V排＝V＝9

000

m3则浮空艇所受的浮力F浮＝ρ空气gV排＝1.2

kg/m3×10

N/kg×9

000

m3＝1.08×105

N答:浮空艇所受的浮力为1.08×105

N．

1．[物理观念]将质量为0.5kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢出0.2N的水,则此物体受到的浮力是(g＝10N/kg)(

)A．5N

B．0.5N

C．2N

D．0.2ND2．[科学探究]小凯进行验证阿基米德原理的实验,正确操作过程如图所示,图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数．下列说法正确的是(

)A．如果实验中物体没有浸没在水中,则不能验证“阿基米德原理”B．F2<F1表明物体受到的重力减小了C．该实验还需要测量物体排开液体的体积,并用到液体的密度D．若F1－F2＝F4－F3,则说明本次实验结果符合阿基米德原理D3．线上教学中,如图所示,刘老师把一个金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计的示数为F．他让同学们帮他想办法,让弹簧测力计的示数变大．下列做法可行的是(

)A．往烧杯里加些酒精

B．往烧杯里加些盐C．往烧杯里加水

D．把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面A

答:木块受到的浮力为1.2

N．

利用阿基米德原理进行与浮力有关的计算[科学思维]有一个正方体物块A,它的

体积V＝0.4×10－3m3,用弹簧测力计测出此物

块A的重力G＝10N,如图甲所示;然后将物块A

浸没在水中,如图乙所示,g取10N/kg,ρ水＝1.0×

103kg/m3,求:1(1)物块A浸没在水中时受到的浮力;解:物块A浸没在水中时排开水的体积V排＝V＝0.4×10－3

m3则物块A浸没在水中时受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103

kg/m3×10

N/kg×0.4×10－3

m3＝4

N答:(1)物块A浸没在水中时受到的浮力为4

N;(2)物块A浸没在水中时弹簧测力计的示数．解:由F浮＝G－F拉可得,物块A浸没在水中时弹簧测力计的示数F拉＝G－F浮＝10

N－4

N＝6

N答:物块A浸没在水中时弹簧测力计的示数为6

N．

变式1小球的体积为3×10－3m3,质量为2kg,小球被固定在水池底部的细线系住,未能浮出水面,如图所示．ρ水＝1.0×103kg/m3,g取

10N/kg．求:解:小球受到的重力G＝mg＝2

kg×10

N/kg＝20

N(1)小球受到的重力G;答:小球受到的重力G为20

N;(2)小球受到的浮力F浮;解:小球浸没在水中,则小球受到的浮力

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103

kg/m3×10

N/kg×3×10－3

m3＝30

N答:小球受到的浮力F浮为30

N;(3)细线对小球的拉力F拉．解:对小球受力分析可得F浮＝F拉+G细线对小球的拉力F拉＝F浮－G＝30

N－20

N＝10

N答:细线对小球的拉力F拉为10

N．

如图甲所示,将圆柱体缓慢向下放,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,ρ水＝1.0×103kg/m3,g＝10N/kg．求:2(1)圆柱体的质量;

答:略．(2)圆柱体受到的最大浮力;解:当h＝8

cm后,弹簧测力计的示数F'＝4

N不变,此时圆柱体浸没在水中,受到的浮力最大,则圆柱体受到的最大浮力F浮＝G－F'＝12

N－4

N＝8

N答:略．(3)圆柱体的体积;

答:略．(4)圆柱体的密度．

答:略．变式2如图甲所示,用弹簧测力计在空气中竖直悬挂一个正方体物块A,此时弹簧测力计的示数为10N．然后将物块A浸没在水中,如图乙所示,静止时弹簧测力计的示数为6N．(g＝10N/kg,ρ水＝1.0×103kg/m3)求:(1)物块A浸没在水中时受到的浮力;解:由题可知,物块A在空气中静止时弹簧测力计的示数F1＝10

N则物块的重力G＝F1＝10

N将物块A浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数F2＝6

N则物块A受到的浮力F浮＝G－F2＝10

N－6

N＝4

N答:物块A浸没在水中时受到的浮力为4

N;(2)物块A的体积;

答:物块A的体积为4×10－4

m3;(3)物块A的密度．

答:物块A的密度为2.5×103

kg/m3．

1．分析图象．

2023世界泳联跳水世界杯蒙特利尔站大幕落下,16岁的全红婵再次上演“水花消失术”夺得10米跳台的冠军．关于跳水运动,下列说法正确的是(

)A．逐渐落入水中的过程中,她受到的浮力变大B．逐渐落入水中的过程中,她的头部受到水的压强不变C．浸没在水中后潜入越深,她排开水的重力越大D．浸没在水中后潜入越深,她受到的浮力越大应用阿基米德原理比较浮力的大小A3变式3由同种材料制成的四个实心物体A、B、C、D,它们的质量相同,放在盛有水的容器中,如图所示．已知C的下表面很光滑且与容器底密闭接触,则下列说法正确的是(

)A．A所受的浮力最大B．D所受的浮力一定比B小C．A所受的浮力最小,B、C、D所受的浮力相等D．A所受的浮力小于D所受的浮力D

四个物体同种材料,质量相等,故它们的体积相等．又因它们都浸在水中,所以比较浮力的关键是看V排．

利用阿基米德原理比较浮力的大小时,必须抓住与浮力的大小相关的两个要素:ρ液(液体的密度)、V排(物体排开液体的体积)．做题时一定要审清题意,搞清楚是ρ液相同比较V排,还是V排相同比较ρ液．1．[物理观念]小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强的分析正确的是(

)A．浮力不变,压强不变B．浮力变小,压强变小C．浮力变大,压强变小D．浮力变大,压强变大C2．(2023·揭阳期末)体