第十章第2节阿基米德原理-人教版物理八年级下学期

第2节阿基米德原理八年级下1.通过实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系.2.能通过实验得出阿基米德原理，并书写其数学表达式.3.能应用公式F浮=G排和F浮=ρ液

gV排计算简单的浮力问题.学习目标重点

新课引入问题

通过上节的探究，我们知道：物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大.浮力的大小跟它们有什么定量的关系呢思考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.如何测量“物体浸在液体中的体积”呢？？新知学习一、阿基米德灵感的启示阿基米德(约公元前287—前212)

如果用物体排开液体的体积取代物体浸在液体中的体积，上节探究的结果就可以说成：物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大.物体排开液体的体积物体浸在液体中的体积=上面的结论又可以说成：物体排开液体的质量越大，所受的浮力越大.排开液体的质量排开液体的体积×液体密度=G=mg物体所受的重力和它的质量成正比物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有什么关系？思考F浮G排？1.怎样测量物体所受浮力的大小？用弹簧测力计先测量物体的重力，再将物体浸入液体中，就可以测出物体所受的浮力大小.二、浮力的大小探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实

验【实验思路】

先测量物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力，然后分析它们的关系.思考F浮

=G物

–F拉（称重法）1.设计方案，收集证据2.怎样测量物体排开液体所受的重力思考可以把物体浸入装满液体的容器中，用小桶收集排开的液体，再测量排开液体的重力.G排

=G总－G桶溢水杯3.如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序思考实验顺序：测小桶的重力1.先测小桶的重力，可避免最后测量空桶重力时，桶中的水没有倒干净影响测量结果；测物体的重力2.先测物体的重力，可避免物体沾水影响测量结果.【实验过程】1.用弹簧测力计测量空桶所受的重力(图甲).2.用弹簧测力计悬挂一个物体，读出物体在空气中(图乙)和浸在水中(图丙)静止时弹簧测力计的示数.计算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.甲乙丁3.用弹簧测力计测量装水小桶所受的重力(图丁)，计算排开的水所受的重力.丙次数小桶所受重力G桶/N物体所受重力G物/N物体在水中时弹簧测力计的读数F拉/N

小桶和排开水所受的总重力G总/N浮力F浮/N排开水所受的重力G排/N123物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力.0.311.251.251.250.510.861.280.200.560.950.200.550.970.310.311.050.690.30【实验结论】2.得出结论，作出解释3.交流合作，评估反思(1)如果实验中物体没有浸没水中，而是漂浮于水面，能否用此方法验证“阿基米德原理”？

能，如果实验中物体没有完全浸没水中，物体受到的浮力减小，物体排开水的重力也减小，物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证.(2)若物体放入水中前溢水杯中未装满水，这样会造成什么结果呢？

物体放入水中前溢水杯未装满水，则物体排开的水不能完全溢出，小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积，物块排开水所受的重力变小，所以，测得排开水的重力会偏小.拓展实验：用保鲜袋装满水，用弹簧测力计测量它在空气中的总重力，记录测力计示数.把装满水的保鲜袋浸入在水中(使两水面相平)，观察此时弹簧测力计的示数.F1=1.1NF2=0N弹簧测力计的示数变为0现象：分析：

塑料袋的水与排开的水的体积基本相等，所以所受的浮力等于其重力，则塑料袋中的水为平衡状态，拉力为零.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.这就是著名的阿基米德原理.三、阿基米德原理1.内容：2.公式：F浮

=G排

3.推导公式：F浮

=G排

=m排

g=ρ液

gV排ρ液

——液体的密度V排

——物体排开的液体的体积不仅适用于液体，也适用于气体.4.适用范围：1.物体浸入液体中的体积等于物体排开液体的体积a.全部浸入：V排=V物b.部分浸入：V排<V物拓展F浮=F2-F1=ρ液gh2S下表面-ρ液gh1S上表面

=ρ液

gh浸S底面=ρ液

gV排=m排g=G排p1=ρ液gh1

p2=ρ液gh2

S上表面=S下表面由

得，F1=ρ液gh1S上表面

F2=ρ液gh2S下表面故F浮=G排

.2.利用浮力的产生原因推导阿基米德原理.1.利用阿基米德原理比较浮力大小(1)体积相同的铜块、铁块、铝块浸没在水中.铁F浮铝

＝

F浮铁＝F浮铜

铜铝物块体积相同，均浸没在水中，V排铝=V排铁=V排铜根据阿基米德原理F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排ABF浮A<F浮B(3)如图所示，A、B两个金属块的体积相等，哪个受到的浮力大？(ρ水＞ρ酒精)A水B酒精F浮A＞F浮BV排A＜V排Bρ液A＞ρ液B(2)如图所示，A、B两个物体的体积相等，哪个受到的浮力大？例

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？m甲=m乙甲、乙均浸没→V排甲=V排乙ρ水＞ρ煤油F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮甲＞F浮乙(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？m铝=m铜甲、乙均浸没→V排铝＞V排铜ρ铝＜ρ铜→V铝＞V铜F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮铝＞F浮铜(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m铝=m铜ρ铝＜ρ铜→V铝＞V铜ρ水＞ρ煤油铝块排开液体的体积更大，且水的密度比煤油的密度大.F浮=G排=m排

g=ρ液

gV排F浮铝＞F浮铜例有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的塑料块.(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.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和，即塑料块的质量塑料块的体积2.利用阿基米德原理计算浮力和密度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F浮=G排=m水g=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.2N(2)塑料块在盐水中所受浮力的大小等于0.22

N，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、密度的关系式就可以求得盐水的密度.即盐水密度该塑料块浸没在水中所受的浮力为0.2

N，盐水的密度为1.22×103kg/m3

阿基米德原理在航海、航空及生产建设与日常生活中，有着广泛的应用.热气球船舶潜水球四、阿基米德原理的实际应用踩在浅水区的石子上会感觉有些硌脚，而在深水区，踩在石子上反而没有什么感觉了，你知道是为什么吗？在浅水区时人排开水的体积较小，而在深水区，人排开液体的体积较大，根据阿基米德原理，人在深水区所受浮力更大，人对石子的压力减小，石子对人的作用力减小，而不觉得硌脚了.思考物体排开液体的______越大，所受的浮力_____.课堂小结物体浸在液体中的体积，就是物体排开液体的体积.阿基米德原理越大阿基米德灵感的启示V排=V浸m排=ρ液V排质量阿基米德原理定义：浸在液体中的物体受到_____的浮力，浮力的大小等于它______________________.排开的液体所受的重力向上公式：_________.F排=G排适用范围：_____、____.推导公式：________________________.F浮

=G排

=m排

g=ρ液

gV排气体液体

随堂练习1.如图所示，用两只相同的气球，分别充入氢气和空气，充气后体积相同，在地面把它们同时放飞，放飞时只有氢气球升上空中.若放飞时它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空，则下列说法中正确的是(

)A.F氢＞F空

B.F氢＜F空

C.F氢＝F空

D.条件不足，无法比较C氢气空气V氢排=V空排F浮=ρ空气gV排2.将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球放在同一液体中并且沉入容器底部，当金属球静止时，三个金属球的浮力情况是(已知ρ铜＞ρ铁＞ρ铝)(

)A.铜球所受浮力最大

B.铁球所受浮力最大 C.铝球所受浮力最大

D.一样大V铜＜V铁＜V铝金属球浸没，V排=VF浮=ρ液gV排F铜＜F铁＜F铝C4.如图是我国第一艘自主研制的载人潜水器支持母船“深海一号”.若“深海一号”满载时排水量为4500t，满载吃水(船进入水中的深度)为5.8m，则满载时，所受的浮力是________N，此时母船排开水的体积为_________m3.(海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)F浮=G排=m排g=4500×103kg×10N/kg＝4.5×107N4.5×1074.5×1035.小高想知道妈妈实心手镯的密度，她用电子秤测出手镯质量为31.5

g，苦恼于无法用量筒测量手镯的体积，在阿基米德原理的启发下，小高设计并进行了如图所示的方案：h=8cm(1)小高将手镯放入溢水杯，用电子秤测得溢出水的质量为3.0g，此时手镯受到的浮力是多大？