3.3.1阿基米德原理（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 3.1阿基米德原理　 YF 01 经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程。做到会操作、会记录、会分析、会论证。 02 能复述阿基米德原理并书写其数学表达式。 03 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。 教学目标 一 课堂引入 二 据说两千多年前，古希腊学者阿基米德为了鉴定王冠是否是用纯金制成的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。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？随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题。 阿基米德的故事，给了我们什么启示？ 课堂引入 二 阿基米德的故事，给了我们很大的启示。我们知道，物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，它受到的浮力就越大。 现在我们用“物体排开液体的体积”取代“浸在液体中物体的体积”来陈述这个结论，就是： 物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它所受的浮力就越大。 下面我们体验“物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大” 课堂引入 二 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。 试试看，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？ 体验“物体排开液体的体积越大，它所受的浮力就越大” 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 猜想 浮力大小，跟它排开液体的体积和液体的密度有关。排开液体的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。 提出问题 浮力与排开的液体有什么关系？ 可以怎样表述浮力的大小？ 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 推理 排开液体的体积×液体的密度=排开液体的质量 浮力的大小跟排开液体的重力有关。 排开液体的重力越大 排开液体的质量越大 排开液体的体积越大 液体的密度越大 浮力越大 猜想 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验内容 探究浮力的大小与物体排开液体重力的关系 实验设计 一、浮力大小可以用弹簧测力计测出 先测出物体所受的重力G，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F，两者之差就是浮力的大小：F浮 =G-F。 G F 水 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验设计 二、物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出 溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。 G排=G总-G桶 溢水法 G桶 G总 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验器材 弹簧测力计、细线、水、烧杯、小桶、溢水杯、圆柱体。 溢水杯 小桶 圆柱体 弹簧测力计 烧杯 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验步骤 一、用弹簧测力计测出物体所受重力G和空桶重力G桶 二、把物块浸入装满水的溢水杯中，同时用小桶收集物块所排开的水，读出弹簧测力计的示数F，算出物块所受浮力F浮。 物体所受重力 测空桶重力 测物体浸入水中弹簧测力计示数 F浮=G-F 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验步骤 三、测出小桶和排开水的重力G总，计算出排开液体的重力G排=G总-G桶。 四、测量数据填入记录表，换用不同质量的物块，重复以上步骤，记录实验数据。分析数据，得出结论。 测小桶和溢出水的总重力 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验数据 实验次数 物重G/N 空桶重G桶/N 物体浸没水中弹簧测力计示数F/N 桶与排出水总重G总/N 浮力F浮/N 排开水重G排/N 1 1.4 0.4 1.2 0.6 0.2 0.2 2 1.4 0.4 1.0 0.8 0.4 0.4 3 1.4 0.4 0.6 1.2 0.8 0.8 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 实验结论 浸在液体中的物体，所受浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。 F浮=G排 1.注入溢水杯中的水的液面必须至溢水口 。 2.和教材实验的顺序不同的是，该实验中先测空桶质量，再测小桶和水的总重力，这样避免了因桶内水有残留而造成的误差 。 3.换用质量不同的物块多次测量，使结论更具有普遍性 。 分析论证 1、若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮力偏大； 2、先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力，所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。 3、物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。 4、实验中换用大小不同的物块，不同的液体，进行多次测量，是为了使实验结论更具有普遍性。 交流与讨论 浮力的大小与排开液体重力的关系 三 阿基米德原理 四 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的液体所受的重力。 （2）公式： F浮=G排 推导式： F浮=m排g=ρ液gV排 适用于液体气体 阿基米德原理 四 （3）公式中各物理量的意义及单位 ρ液：液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3） V排：表示排开液体的体积，单位：米3（m3） g：表示9.8牛/千克（N/kg） F浮：表示物体受到的浮力，单位：牛（N） F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 阿基米德原理 四 （4）理解阿基米德原理 ①影响浮力大小的因素 由F浮＝ρ液 gV排知：浮力F浮的大小只和 ρ液和V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中的运动状态等因素无关。 ②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮＝ ρ气 gV排计算。 ③根据浮力公式变换可求液体密度、排开液体的体积 阿基米德原理 四 ④区分：浸没、浸入、浸在、没入 a. 物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）” 和“部分浸入”两种情况。 部分浸入 全部浸入 不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。 阿基米德原理 四 b. 浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。 V排=V浸=V物 V排=V浸<V物 V浸 浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即 F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物 部分浸入时： V排=V浸<V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，而小于其浸没时排开液体的重力，即 F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物 阿基米德原理 四 c. 同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同， 所受的浮力也不同。 根据公式 F浮=ρ液gV排，浸没时， V排=V物，当ρ液不同 时，浮力也随之变化。 知识拓展：船体的排水量
 (1)排水量是指排开水的质量, 是用来表 示船舶尺度大小的重要指标,是船舶按设计要求装满货物(满载)时排开水的质量。排水量通常用吨位来表示,所谓排水量吨位, 是指船舶在水中所排开水的吨数。 (2)已知船舶的排水量，则可以利用阿基米德原理计算船舶满载时所受到的浮力：F浮=G排=m排g。 阿基米德原理 四 当堂测试 五 1、关于物体所受浮力，下列说法中正确的是（　　） A．物体排开水的体积越大，所受浮力越大 B．物体没入水中越深，所受浮力越大 C．物体的密度越大，所受浮力越大 D．漂浮的物体受到浮力，下沉的物体不受浮力 A 当堂测试 五 2、如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和受到浮力的变化情况，叙述正确的是（ ） D 　 气泡在温度恒定的水中上升过程中，由图可知，体积变大，所以密度变小，因为水的密度不变，排开的水体积变大，所以受到的浮力变大。 所以D选项正确，其他选项都错误。 A．密度和浮力都不变 B．密度和浮力都变大 C．密度变小，浮力不变 D．密度变小，浮力变大 当堂测试 五 物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则物体受到的浮力为溢出的水的重力 F浮=G溢= m溢g= 0.2kg ×10N/kg=2N。所以选B。 3、将质量为0.5kg 的物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则此物体受到的浮力是（g取10 N/kg）（ ） A. 5 N B. 2 N C. 0.5 N D. 0.2 N B 当堂测试 五 4、甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示，则：（　　） A．甲杯中的盐水密度较大 B．乙杯底部所受液体的压强较大 C．鸡蛋在甲杯中受到的浮力较大 D．鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大 B 当堂测试 五 5、将甲、乙、丙三个体积相同、材料不同的小球放在水中，静止在如图所示的水里，则（　　） A．甲球所受的浮力最大 B．乙球所受的浮力最大 C．丙球所受的浮力最大 D．三个球所受的浮力一样大 由图示知，乙球浸没在水中，排开水的体积最大，甲和丙都漂浮，丙排开水的体积比甲的大，据阿基米德原理知，乙所受的浮力最大，丙所受的浮力比乙小，比甲大，甲所受的浮力最小。故B符合题意，ACD不符合题意。 B 故选B. 当堂测试 五 6、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? 这种说法不正确。因为浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，运动员受到的浮力约等于其所受的重力，与水的深度无关。 说明：本题考察学生对阿基米德原理的认识，巩固浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，与其他因素无关。 当堂测试 五 7、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测力计的挂钩上，铁块在空气中时弹簧测力计的示数是4.74N，把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的示数是4.11N，该液体的密度是多少? 铁的密度为7.9×103kg/m3。 当堂测试 五 铁块的质量 铁块的体积 铁块受到的浮力 F浮=F1–F2=4.74N-4.11N=0.63N 根据 F浮=ρ液体gV排 当堂小结 六 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的液体所受的重力。 ②数学表达式：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排。 ①影响浮力大小的因素：由公式F浮＝ ρ液 gV排可知， 浮力F浮的大小只和 ρ液和V排有关；与物体的体积、 形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关。 ②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中 所受浮力的大小也可用F浮＝ ρ气 gV排计算。 ③求液体密度、排开液体的体积公式： 阿基米德原理 阿基米德 原理 理解阿基 米德原理 $$