1.3 水的浮力（第2课时）（导学案）-【上好课】八年级科学上册同步高效课堂（浙教版）

1.3 水的浮力（第2课时）（导学案） 【学习目标】 1. 探究浮力大小的影响因素； 2. 掌握阿基米德原理； 3. 能运用阿基米德原理进行计算。 【学习重点】阿基米德原理； 【学习难点】阿基米德原理的应用。 【自主学习】（此模块是回顾与预习） 1. 浮力的大小只跟 和 这两个因素有关，与跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素 。 2.阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到 的浮力，浮力的大小等于 。即：F浮= 3.浮力的计算方法 ①压力差法： ②称重法： ③阿基米德原理： ④二力平衡法：物体漂浮或悬浮在水中，处于静止状态，受到平衡力，此时： 【课堂探究】 一、浮力大小的影响因素 1.阿基米德的检测方法 阿基米德依次把 和 放到盛满水的盆中，通过比较 ，得知王冠中掺了银子。 上节课通过两个活动我们感受到浮力的存在，并获得测量浮力的一种方法，但浮力的大小究竟跟哪些因素有关呢？ 由阿基米德检验皇冠的方法，我们可以猜测，浮力的大小跟物体排开液体的多少有关，在将塑料瓶逐渐压入水中的过程中，我们会感觉到手受到的阻力逐渐增大，故浮力大小可能与排开液体体积有关，死海中含有较多的盐分，溶液密度比水大得多，人在死海中可以飘在水面上，而在水中会下沉。故浮力也可能与溶液密度有关，还可能与液体深度有关，根据以上猜想我们可以设计实验进行探究。 2.实验探究：浮力大小的相关因素 【猜想与假设】 浮力大小可能与液体的密度、固体浸入液体的体积和固体浸入液体的深度等因素有关。 【实验方法】控制变量法 【实验器材】 弹簧测力计、烧杯、金属块、水、酒精等。 【实验1】浮力大小可能与液体密度有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，将金属块分别浸没在水、盐水、酒精中，保持深度相同，浸没的物体体积相同，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论： 【实验2】浮力可能与物体浸入液体的体积有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，改变物块浸没的体积，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论： 【实验3】浮力可能与物体浸入液体的深度有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，将物块全部浸入水中，改变物块浸入的深度，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论： 由以上实验可知， 由于液体浸入液体的体积等于物体排开液体的体积。 根据公式， 液体密度×物体排开液体的体积=物体排开液体的质量 故浮力可能与物体排开液体的质量（或重力）有关，那么他们具体是什么关系呢？ 我们可以设计实验进行探究。 3.实验探究：浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系 【猜想与假设】 浮力的大小跟物体排开的液体所受的重力可能 。 【制订计划与设计实验】 用称重法测出物体在水中受到的浮力，同时测出物体浸在水中时排开液体的重力，然后比较二者之间的数量关系。 【实验器材】 弹簧测力计、水、细线、溢杯、小桶、大小不同的物块若干。 【进行实验】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计分别测出某物块和空桶所受的重力G和G1。 （2）如图乙所示，把该物块浸没在盛满水的溢杯中，读出此时弹簧测力计的示数F。同时，用小桶收集物块排开的水。 （3）如图丙所示,用弹簧测力计测出小桶与物块排开的水所受的总重力G2。 （4）更换大小不同的物块做实验，并将数据记录在下面的表格中。 注意：①注入溢杯中的水的液面必须至 ，只有这样，溢出水的体积才等于物体排开水的体积。 ②为减小实验误差，要先测 ，再测 。 【分析结论】 由表格数据可知， 实验次数 1 2 3 物块重力G/N 2 3 4 物块浸没弹簧测力计示数F/N 1 1.5 2 浮力F浮/N 空桶重力G1/N 0.5 0.5 0.5 物块排开水和桶的总重力G2/N 1.5 2 2.5 物块排开水的重力G排/N 二、阿基米德原理及应用 1.阿基米德原理 在检测皇冠实验的基础上，阿基米德继续深入研究，结果发现了著名的浮力原理——阿基米德原理。 阿基米德原理 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于 。即： 注意事项 ①不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。 ②原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态： a.物体全部浸入液体中，V排液 V物； b.物体的一部分浸入液体中，V排液 V物。 ③浮力的大小只跟 和 这两个因素有关，与跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素 。 2.阿基米德原理的应用 【例】在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积0.7的竹筏，放入河水中时有1/5体积浸入水中。 （1）此时竹筏受到的浮力有多大？ （2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？ 浮力的计算方法 ①压力差法： ②称重法： ③阿基米德原理： ④二力平衡法：物体漂浮或悬浮在水中，处于静止状态，受到平衡力，此时： 用弹簧测力计测量物体的密度 ①用弹簧测力计测量物体的重力G； ②用弹簧测力计吊着物体，将物体浸没在水中时，记下弹簧测力计的示数F； ③计算： 【自我测评】 典例1 小黄用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。小黄先用弹簧测力计测出塑料瓶和沙子的总重力，然后将塑料瓶缓慢浸入液体的不同深度，步骤如图B、C、D、E所示，液体均未溢出，弹簧测力计示数如图所示： （1）在步骤C中物体所受的浮力为 N； （2）比较实验 （填序号），可得出浮力的大小与液体密度有关； （3）为探究浮力大小与物体重力是否有关，小黄将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体重力。接着他仿照步骤D进行实验，发现测力计示数为1.6N；再次倒掉一定量的沙子，重复以上步骤，示数小于1.6N。小黄便认为浮力大小与重力有关。他在该实验环节中存在的问题是 。 典例2 现有一形状不规则的金属块，小明同学用弹簧测力计、细线、烧杯、水，测出了金属块的密度。 （1）请将实验步骤补充完整： ①用细线系住金属块，用弹簧测力计测出其重力G。 ② 。 ③金属块密度的表达式为ρ= （已知水的密度为ρ水） （2）实验反思：在实验中，要使测力计的示数有明显的变化，金属块的体积应该 （选填“大一些”或“小一些”）。 典例3 如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓慢下降，直至将圆柱体全部浸入水中，整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示，g取10N/g，，则圆柱体受到的浮力是 N，圆柱体的密度是 。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.3 水的浮力（第2课时）（导学案） 【学习目标】 1. 探究浮力大小的影响因素； 2. 掌握阿基米德原理； 3. 能运用阿基米德原理进行计算。 【学习重点】阿基米德原理； 【学习难点】阿基米德原理的应用。 【自主学习】（此模块是回顾与预习） 1. 浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，与跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。 2.阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。即：F浮=G排液=ρ液gV排 3.浮力的计算方法 ①压力差法： ②称重法： ③阿基米德原理： ④二力平衡法：物体漂浮或悬浮在水中，处于静止状态，受到平衡力，此时： 【课堂探究】 一、浮力大小的影响因素 1.阿基米德的检测方法 阿基米德依次把王冠和等重的纯金放到盛满水的盆中，通过比较溢出的水量，得知王冠中掺了银子。 上节课通过两个活动我们感受到浮力的存在，并获得测量浮力的一种方法，但浮力的大小究竟跟哪些因素有关呢？ 由阿基米德检验皇冠的方法，我们可以猜测，浮力的大小跟物体排开液体的多少有关，在将塑料瓶逐渐压入水中的过程中，我们会感觉到手受到的阻力逐渐增大，故浮力大小可能与排开液体体积有关，死海中含有较多的盐分，溶液密度比水大得多，人在死海中可以飘在水面上，而在水中会下沉。故浮力也可能与溶液密度有关，还可能与液体深度有关，根据以上猜想我们可以设计实验进行探究。 2.实验探究：浮力大小的相关因素 【猜想与假设】 浮力大小可能与液体的密度、固体浸入液体的体积和固体浸入液体的深度等因素有关。 【实验方法】控制变量法 【实验器材】 弹簧测力计、烧杯、金属块、水、酒精等。 【实验1】浮力大小可能与液体密度有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，将金属块分别浸没在水、盐水、酒精中，保持深度相同，浸没的物体体积相同，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论：浸在液体中的物体所受的浮力与液体的密度有关。液体密度越大，所受浮力越大。 【实验2】浮力可能与物体浸入液体的体积有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，改变物块浸没的体积，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论：浸在液体中的物体所受的浮力与物体浸没的体积有关。物体浸入部分越多，排开的水的体积越大，所受浮力越大。 【实验3】浮力可能与物体浸入液体的深度有关 【实验步骤】用弹簧测力计测出金属块的重力G，将物块全部浸入水中，改变物块浸入的深度，观察弹簧测力计示数，计算并比较浮力的大小。如图所示。 结论：浮力的大小跟物体在液体中的深度无关。 由以上实验可知，浮力大小与液体密度、物体浸入液体的体积有关，浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。 由于液体浸入液体的体积等于物体排开液体的体积。 根据公式， 液体密度×物体排开液体的体积=物体排开液体的质量 故浮力可能与物体排开液体的质量（或重力）有关，那么他们具体是什么关系呢？ 我们可以设计实验进行探究。 3.实验探究：浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系 【猜想与假设】 浮力的大小跟物体排开的液体所受的重力可能相等。 【制订计划与设计实验】 用称重法测出物体在水中受到的浮力，同时测出物体浸在水中时排开液体的重力，然后比较二者之间的数量关系。 【实验器材】 弹簧测力计、水、细线、溢杯、小桶、大小不同的物块若干。 【进行实验】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计分别测出某物块和空桶所受的重力G和G1。 （2）如图乙所示，把该物块浸没在盛满水的溢杯中，读出此时弹簧测力计的示数F。同时，用小桶收集物块排开的水。 （3）如图丙所示,用弹簧测力计测出小桶与物块排开的水所受的总重力G2。 （4）更换大小不同的物块做实验，并将数据记录在下面的表格中。 注意：①注入溢杯中的水的液面必须至溢杯口，只有这样，溢出水的体积才等于物体排开水的体积。 ②为减小实验误差，要先测空桶的重力，再测小桶和排开的水的总重力。 【分析结论】 由表格数据可知， 实验次数 1 2 3 物块重力G/N 2 3 4 物块浸没弹簧测力计示数F/N 1 1.5 2 浮力F浮/N 1 1.5 2 空桶重力G1/N 0.5 0.5 0.5 物块排开水和桶的总重力G2/N 1.5 2 2.5 物块排开水的重力G排/N 1 1.5 2 二、阿基米德原理及应用 1.阿基米德原理 在检测皇冠实验的基础上，阿基米德继续深入研究，结果发现了著名的浮力原理——阿基米德原理。 阿基米德原理 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。即： 注意事项 ①不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。 ②原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态： a.物体全部浸入液体中，V排液＝V物； b.物体的一部分浸入液体中，V排液＜V物。 ③浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，与跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。 2.阿基米德原理的应用 【例】在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积0.7的竹筏，放入河水中时有1/5体积浸入水中。 （1）此时竹筏受到的浮力有多大？ （2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？ 解：（1）竹筏放在河水中时，排开河水的体积为：， 根据阿基米德原理，可得此时竹筏受到的浮力为： =1372N （2）已知F浮=4500牛，0.46 答：（1）竹筏放在水中时受到的浮力为1372N；（2）竹筏应有约0.46 的体积浸入水中，才能使水对竹筏产生4500N的浮力。 浮力的计算方法 ①压力差法： ②称重法： ③阿基米德原理： ④二力平衡法：物体漂浮或悬浮在水中，处于静止状态，受到平衡力，此时： 用弹簧测力计测量物体的密度 ①用弹簧测力计测量物体的重力G； ②用弹簧测力计吊着物体，将物体浸没在水中时，记下弹簧测力计的示数F； ③计算：，，， 故 【自我测评】 典例1 小黄用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。小黄先用弹簧测力计测出塑料瓶和沙子的总重力，然后将塑料瓶缓慢浸入液体的不同深度，步骤如图B、C、D、E所示，液体均未溢出，弹簧测力计示数如图所示： （1）在步骤C中物体所受的浮力为 N； （2）比较实验 （填序号），可得出浮力的大小与液体密度有关； （3）为探究浮力大小与物体重力是否有关，小黄将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体重力。接着他仿照步骤D进行实验，发现测力计示数为1.6N；再次倒掉一定量的沙子，重复以上步骤，示数小于1.6N。小黄便认为浮力大小与重力有关。他在该实验环节中存在的问题是 。 【答案】（1）1（2）CE（3）没有测出此时瓶子（含有沙子）的重力 【解析】（1）根据 A、C两图所测的实验数据，可知物体此时所受的浮力F浮=G-F示=2.8N-1.8N=1N； （2）由图ACE可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，由称重法可知浮力不同，浮力大小与液体的密度有关； （3）实验中用称重法获得物体受到的浮力，在探究浮力与物体重力之间的关系时，重力一直在改变，因此需要每次实验重新测量重力，计算出对应的浮力。 典例2 现有一形状不规则的金属块，小明同学用弹簧测力计、细线、烧杯、水，测出了金属块的密度。 （1）请将实验步骤补充完整： ①用细线系住金属块，用弹簧测力计测出其重力G。 ② 。 ③金属块密度的表达式为ρ= （已知水的密度为ρ水） （2）实验反思：在实验中，要使测力计的示数有明显的变化，金属块的体积应该 （选填“大一些”或“小一些”）。 【答案】（1）将金属块浸没水中，记下弹簧测力计示数F（2）（3）大一些 【解析】（1）实验步骤： ①用细线系住金属块，用弹簧测力计测出其重力G； ②将金属块浸没水中，记下弹簧测力计示数F； ③金属块的质量：，当金属块全浸入时弹簧测力计示数F，所以F浮=G-F； 由阿基米德原理可得，金属块的体积， 所以金属块密度的表达式为。 （2）由G-F=F浮，可知要使测力计的示数有明显的变化，即要增大金属块浸没时受到的浮力，由阿基米德原理可知应增大金属块的体积。 典例3 如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓慢下降，直至将圆柱体全部浸入水中，整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示，g取10N/g，，则圆柱体受到的浮力是 N，圆柱体的密度是 。 【答案】6； 【解析】由图像可知，当h=0时，此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知G=F=9N，由图像可知，h=8cm后，此时圆柱体浸没在水中，则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=9N-3N=6N； 由F浮=ρ液gV排可得， 圆柱体的体积， 圆柱体的质量， 圆柱体的密度为。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$