阿基米德原理人教版八年级下册物理

第2节阿基米德原理教学目标1.知道物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积，理解阿基米德原理。应用公式F浮=G排和F浮=ρ液V排g计算简单的浮力问题。2.构建物体所受浮力与排开液体所受重力之间的联系，逻辑推理得到阿基米德原理，提高科学思维能力。3.经历探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验过程，记录并处理数据，分析论证得出结论，进一步掌握科学探究的方法。4.在探究浮力表达式的实验设计过程中，融合物理学史，培养严谨求真的科学态度与责任。问题通过上节的探究，我们知道:物体浸在同一种液体中时，物体浸在液体中的体积越大，物体所受的浮力越。通过上节的探究，我们还知道:物体浸在不同的液体中，浸在液体中的体积相同时，液体的密度越大，所受的浮力越。大大浮力的大小跟物体浸在液体中的体积、液体的密度有什么定量的关系呢要探究这个定量关系，除了要知道液体的密度，还要想办法确定物体浸在液体中的体积阿基米德灵感的启示阿基米德（Archimedesi，约公元前287-前212)据说两千多年以前，古希腊学者阿基米德(右图)为了鉴定王冠是否是用纯金制成的要测量王冠的体积冥思苦想很久都没有结果一天，当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，不就是物体排开液体的体积吗由此他解决了王冠的鉴定问题又由于物体所受的重力和它的质量是成的，因此可以想到:我们可以在阿基米德灵感的启示下，进一步思考。如果用物体排开液体的体积取代物体浸在液体中的体积，V物V排液V浸液V物V排液V浸液通过上节的探究，我们知道了“物体浸在液体中时，物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，物体所受的浮力越大“。而排开液体的体积与液体密度的乘积就是所以上面的结论又可以说成:排开液体的质量物体越大，所受的浮力越大。排开液体的质量正比物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的有直接的关系。重力上节探究的结果就可以说成”越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大”。物体排开液体的体积浮力的大小下面我们用实验来探究物体所受的浮力与它排开液体所受的重力之间的定量关系。实验——探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验思路本实验需要先测量两个量:物体所受的和物体，然后分析它们的关系。浮力排开液体所受的重力1.怎样测量物体所受浮力的大小先测出物体所受的重力再测出物体浸在液体中时受到的拉力用重力减去拉力，计算出浮力2.怎样测量物体排开液体所受的重力可以把烧杯底部用木块垫起来，装满水物体浸入烧杯中，用小烧杯收集溢出的水用小烧杯装水，无法直接利用弹簧测力计测量小烧杯受到的重力和小烧杯与溢出的水的总重。我们怎样改进？把小烧杯换成用带梁的小桶测量完小桶与溢出的水的总重再把小桶中的水倒出去，测量空小桶所受的重力最后，用小桶与溢出的水的总重减去空小桶所受的重力得到体排开液体所受的重力梳理实验步骤甲.测出物体所受的重力乙.用细线拴好物体，用弹簧测力计吊着把物体浸没在装满水的水杯中，记下弹簧测力计的示数，计算出石块所受的浮力，同时用小桶收集石块排开的水。丙.测出桶和排开的水所受的重力。丁.测出空小桶所受的重力3.如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序丁甲乙丙或如果有溢水杯，那么，实验过程如右图甲乙丙丁甲丁乙丙甲乙丙丁1.用弹簧测力计测量空桶所受的重力。实验过程以下是用溢水杯和弹簧测力计进行操作的一种实验方案4.用弹簧测力计测量装水小桶所受的重力，计算出排开的水所受的重力。2.用弹簧测力计悬挂一个物体，读出物体在空气中静止时弹簧测力计的示数。3.溢水杯中装满水，用弹簧测力计悬挂着物体，读出物体浸在水中静止时弹簧测力计的示数。计算出物体在水中所受浮力的大小。同时用小桶将排开的水收集起来。把测量的实验数据记录在下表中记录实验数据的表格次数小桶所受的重力G桶/N物体所受的重力G物/N物体在水中时弹簧测力计的示数F拉/N小桶和排开水受的总重力G总/N浮力F浮/N排开的水所受的重力G排/N123实验结论浸在液体中的物体受到向的浮力，浮力的大小等于它所受的。上排开的液体重力这就是著名的阿基米德原理用公式表示就是F浮=G排根据上一节所学的浮力产生的原因，通过进一步分析，也可以得出以上结论。浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。F浮=F向上-F向下=p向上S-p向下S=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h1+h物)S-ρ液gh1S=ρ液gh物S=ρ液gV物=ρ液gV排=m排g=G排做这个实验时，如果物体浸入液体时接触了容器底或容器的侧壁，那么弹簧测力计的示数会怎么样？偏小我们将得不出“浮力等于物体排开液体的重力”这个结论。所以，在实验中物体浸入液体时，不能接触容器底或容器的侧壁。阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。(1)该塑料块浸没在水中时所受的浮力是多少(2)若该塑料块在盐水中是漂浮的，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少g取10N/kg。例题水盐水有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1x103kg/m3的塑料块。解：(1)根据塑料块所受的重力可以求得它的质量，再由体积、质量和密度的关系式就可以求得它的体积。塑料块的质量m塑料==0.022kg塑料块的体积V塑料==2×10-5m3浸没在水中的塑料块的体积V塑料等于它排开水的体积V排根据阿基米德原理，塑料块受到浮力的大小等于它排开的水所受的重力=0.2NF浮=G排=m水g=ρ水V排g=1x103kg/m3x2x10-5m3x10N/kg该塑料块浸没在水中所受的浮力为0.2N。盐水的密度为1.22x103kg/m3。(2)塑料块在盐水中所受浮力的大小等于0.22N根据阿基米德原理，可以求得排开盐水的质量。再由体积、质量和密度的关系式就可以求得盐水的密度。即m盐水==0.022kg盐水的密度ρ盐水=≈1.22×103kg/m3小结练习与应用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不正确。因为浮力的大小取决于大小和大小，与液体的深度。液体的密度物体排开液体的体积无关(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，哪个受到的浮力大铝铜铝铜甲乙甲受到的浮力大。铝块受到的浮力大。铝块受到的浮力大。同样重的铜块体积相同，浸没在液体中时，排开液体的体积相同，水的密度大于煤油的密度，所以浸没在水中的铜块受到的浮力大。同样重的铝块和铜块，因为铝的密度小，所以铝块的体积大。浸没在煤油中时，铝块排开液体的体积大，所以浸没在水中的铝块受到的浮力大。同样重的铝块和铜块，因为铝的密度小，所以铝块的体积大，浸没在液体中时，铝块排开液体的体积大。铝块浸没在水中，水的密度大于煤油的密度，所以浸没在水中的铝块受到的浮力大。3.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，弹簧测力计的示数是7.5N。当把零件浸没在密度为0.8x103kg/m3的油中时，弹簧测力计的示数是6.6N。金属零件的体积是多少g取10N/kg。F浮=F合-F拉零件浸没油中静止时，受到向下的重力、向上的浮力、向上的拉力，向上的浮力、向上的拉力的合力F合与重力构成一对平衡力，F合=G物=7.5N向上的浮力、向上的拉力方向相同，所以=0.9N根据阿基米德原理，金属零件受到浮力的大小等于它排开的油所受的重力,F浮=G排，F浮=0.9N，G排=0.9N。金属零件排开的油的质量m排==0.09kg金属零件浸没油中时，金属零件排开的油的体积等于金属零件的体积V零件=V排==1.125×10-4m3金属零件的体积是1.125×10-4m34.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