人教版8下物理10.2阿基米德原理 （导学案）（解析版）

人教版八年级物理（下册）第十章浮力第2节阿基米德原理（导学案）【学习目标】1、知道阿基米德原理，会用阿基米德原理公式简单计算。2、能应用公式和计算简单的浮力问题。3、经历探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。4、经历知识的发现过程，学会从简单的物理现象中归纳出物理规律，培养学生观察、分析、归纳等学习方法和科学的思维观。【学习重难点】学习重点：阿基米德原理学习难点：探究浮力的大小与被物体排开的液体的重力大小之间的关系，得出阿基米德原理【学习过程】学习任务一：阿基米德的灵感【想一想】上一节课中，我们在体验浮力的时候有这么个小实验，把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。【实验现象】我们发现，当我们将空饮料罐越往下压的时候，饮料罐所受的浮力越大，此时排开水的体积越多。这说明，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。思考：浮力到底与排开的液体有什么关系？可以怎样表述浮力的大小？请阅读教材，小组合作，写出推理过程。推理过程：物体的体积×密度=物体的质量排开液体的体积×排开液体的密度=排开液体的质量如果排开的的液体体积越大、液体的密度越大，排开液体的质量也就越大。由此我们推想，浮力的大小跟排开液体的质量密切相关，而液体的重力大小跟它的质量成正比。【进一步推想】浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。学习任务二：探究：浮力的大小思考：物体所受的浮力大小与它排开液体所受的重力有什么定量关系呢？【设计方案】需要解决的两个问题：①如何测量物体受到的浮力？②如何收集被物体排开的液体，并且测量它的重力？③需要哪些实验器材？【进行实验】【分析论证】①计算浮力和排开液体的重力，填入表格中次数物体的重力/N浸在液体中弹簧测力计的示数/N浮力/N小桶和排开液体的总重力/N小桶重力/N排开液体的重力/N123②归纳结论：浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。【交流评估】1、在探究过程中如果溢水杯中的水没有加满，会造成什么影响？溢出的水偏少，导致测得的排开水的重力偏小2、在测量排开液体的重力时，能否倒出水再测出空桶的重力？为什么？不能，因为会导致测得的排开水的重力偏小【及时反馈1】1、小强利用弹簧测力计、铁块、溢水杯等器材按照如图所示，探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。（1）以上探究步骤中，最合理的操作顺序是DBCA（或BDCA）（填字母代号）；（2）铁块浸没于水后受到的浮力F浮为1.4N。测出铁块排开水所受的重力G排，可发现：F浮＝G排（选填“＞”“＝”或“＜”），由此得出阿基米德原理；（3）按最合理的实验步骤进行操作，下列因素会影响实验结果的是A。A.溢水杯内未盛满水B.小桶内原来有少量水C.铁块未浸没在水中【解答】解：（1）为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力，应先测量空桶的重力，然后再测出铁块的重力（或先测铁块的重力再测桶的重力）；将铁块浸入水中观察测力计的示数。最后测排出的水和小桶的总重，求排出的水的重力。因此，合理的顺序应为：D、B、C、A（或B、D、C、A）；（2）由题图可知，步骤B测出了铁块的重力G＝3.8N，步骤C测出了铁块浸没在水中时测力计的拉力F拉＝2.4N，则物块浸在入液体时受到的浮力为F浮＝G﹣F拉＝3.8N﹣2.4N＝1.4N；步骤D测出空桶的重力G桶＝1.2N，步骤A测出了桶和铁块排开水的总重力G总＝2.6N，则铁块排开水的重力G排＝G总﹣G桶＝2.6N﹣1.2N＝1.4N，由此可知，F浮＝G排，即物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力；（3）A、若溢杯内未盛满水，则石块排开的水不能全部排出，则测得排开水的重力会偏小，会影响探究结果；B、小桶内有少量水，铁块排开水后，A、D两步骤的示数之差仍等于排开水的重力，不影响探究结果；C、铁块未浸没水中，此时物体受到的浮力变小，排开水的重力也变小，不影响探究结果。故选A。故答案为：（1）DBCA（或BDCA）；（2）1.4；＝；（3）A。学习任务三：阿基米德原理阿基米德原理1、内容：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液体所受的重力。2、符号表达式：F浮＝G排3、适用范围：液体和气体4、对阿基米德原理的理解：（1）区分：浸没、浸入、浸在、没入；浸没时：V排=V物部分浸入时：V排<V物（2）进一步推导阿基米德原理：F浮＝G排＝m排g＝ρ液V排g浮力的大小只与ρ液，V排有关，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。【例题1】铁块的体积是100cm3，全部浸入水中时，排开水的体积是cm3，排开的水重是N，受到的浮力是N。答案为：10011【例题2】一个体积为300cm3的物体浮在水面上，它的2/3体积露出水面，它受的浮力是多少？（g取10N/kg）解：排开水的体积：铁球受到的浮力：答：铁球受到的浮力为1N。【及时反馈2】2、4月12日上午，中央军委在南海海域隆重举行海上阅兵，48艘战舰铁流澎湃，76架战机振翅欲飞，10000余名官兵雄姿英发……中国首艘航母辽宁号（如图所示）参加了阅兵，辽宁号航母标准排水量55000t，满载时排水量67500t，吃水深度10.5m，最大航速32节。求：（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3）（1）航母水下10m深处所受水的压强；（2）航母满载时所受水的浮力及排开水的体积。【解答】解：（1）航母水下10m深处受到的水的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10m＝1×105Pa；（2）航母满载时所受水的浮力：F浮＝G排＝m排g＝67500×103kg×10N/kg＝6.75×108N；根据阿基米德原理可知航母满载时排开水的体积V排＝＝＝6.75×104m3。答：（1）航母水下10m深处所受水的压强为1×105Pa；（2）航母满载时所受水的浮力为6.75×108N，航母满载时排开水的体积为6.75×104m3。【课堂小结】【课堂检测】1．浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体的（）A．质量 B．体积 C．密度 D．重力【解答】解：根据阿基米德原理可知，浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体受到的重力。故选：D。2．将重为5牛的物体放入盛满水的容器中，容器溢出3牛重的水，物体受到的浮力（）A．可能等于2牛 B．可能等于4牛 C．一定等于3牛 D．一定等于5牛【解答】解：容器盛满水，所以物体排开的水与溢出的水相同，其重力为3N，根据阿基米德原理，浮力就等于它排开的水的重力，因此，物体所受到浮力一定等于3N。故选：C。3．金属块重20N，体积为4×10﹣4m3，将它浸没在盛满水的水杯中，从杯中溢出的水重为G，此时金属块受到的浮力为F，比较F与G的大小可知（）A．G＞F B．G＜F C．G＝F D．无法判断【解答】解：由阿基米德原理可知，金属块受到的浮力F等于其排开水的重力即溢出水的重力G，则F＝G＝20N。故选：C。4．重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出水的重力为5.5N，该物体受到的浮力是（）A．6N B．11.5N C．0.5N D．5.5N【解答】解：物体浸没在装满水的杯中时溢出水的重力，即物体排开的水重：G排＝5.5N，根据阿基米德原理可知：物体受到的浮力：F浮＝G排＝5.5N；所以，ABC错误，D正确。故选：D。5．把质量是0.5kg的某物体放入盛水的容器中，若溢出的水重3N，则该物体受到的浮力（）A．一定是3N B．一定是5N C．可能是4N D．可能是2N【解答】解：容器装满水时，物体所受浮力：F浮＝G排＝G溢＝3N。但题目中没有给出装满水这个条件，所以，假如没有装满水，则物体所受浮力一定大于3N，但不是3N，可能是4N，也可能是5N，但不一定是5N，综上分析，选项ABD错误，C正确。故选：C。6．在“探究影响浮力大小的因素”实验中，小明根据生活经验，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：A.与物体浸入液体中的深度有关；B.与物体排开液体的体积有关；C.与液体的密度有关。（1）请你写出能够支持猜想C的一个生活现象：鸡蛋在盐水中漂浮（悬浮），在清水中沉底。（2）进行探究时，实验步骤和弹簧测力计的示数如图1所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为1.4N。（3）在图1中：分析a、c、d三次实验，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关（选填“有关”或“无关”）；分析a、b、c三次实验，可知浮力大小与物体排开液体的体积有关；分析a、d、e三次实验，可知在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大（选填“越大”或“越小”）。（4）小明接着又探究了“浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”，过程如图2所示，其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。①探究操作的最合理顺序是bacd（只填字母），若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式F1﹣F3＝F4﹣F2成立，就可得出结论F浮＝G排。②图2中会影响该探究结论能否正确得出的是A（只填字母）。A.c中水面未到达溢水杯的溢水口B.c中物体没有全部浸入在水中【解答】解：（1）鸡蛋在盐水中漂浮（悬浮），在清水中沉底，由此说明浮力大小可能与液体的密度有关；（2）由图1中a图可知物体的重力为4.8N，b图中物体浸入水中时弹簧测力计的示数为3.4N，则b图中物体所受浮力大小为F浮＝G﹣F＝4.8N﹣3.4N＝1.4N；（3）c、d实验中，液体的密度相同，物体排开液体的体积相同，物体浸没在液体中的深度不同，结合a实验，根据控制变量法可知，浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；b、c实验中，液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，结合a实验，根据控制变量法可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关；d、e实验中，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，结合a实验，根据控制变量法可知，在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大；（4）①合理的实验顺序是：b、测出空桶所受的重力；a、测出物体所受的重力；c、把物体浸没在装满水溢水杯中，测出物体所受的浮力，收集物体排开的水；d、测出桶和排开的水所受的重力