1.3水的浮力阿基米德原理 讲练-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

www.xuesitang.cn www.xuesitang.cn 教学设计 教学内容 八上1.3水的浮力 教学目标 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。 教学重点 1. 浮力的方向和大小的测量2.阿基米德原理 教学难点 浮力的成因、阿基米德原理的应用。 教学过程 前课回顾 1.液体压强特点： ①液体内部向各个方向都有压强； ②同种液体在同一深度的各处、各个方向的压强大小相等； ③随液体深度的增加，压强随之增大。 2.浸在液体或气体中的物体受到向上的力，这个力就叫做浮力。 浮力的方向：竖直向上；受力物体：浸入的物体；施力物体：液体或气体。 3.浮力成因是物体上下表面受到的液体压力不同。F浮=F下表面-F上表面。若下表面无水（如桥墩），且下表面面积比上表面面积大，则物体不受浮力。 4.浮力的测量：把物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数F1，即为物体重力，再把物体浸入液体中，记下弹簧测力计的示数F2，则F浮＝F1－F2 阿基米德： 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： 错题重现 知识详解 一、浮力的概念 1.浮力的概念 活动：观察一下图片，分析物体受到的力？ 轮船和热气球处于静止状态，受到平衡力的作用，受到竖直向下的重力G和海水、空气对于物体竖直向上的托力，这种托力即浮力。 浮力的定义 浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。 活动：感受浮力的存在 （1）将一个空塑料瓶的瓶盖旋紧，然后把它压入水中，如图所示，你的手有什么感觉？ （2）将手松开后，观察瓶子运动的情况。 将塑料瓶压入水中的过程中，手会感受到向上的阻力；松手后，塑料瓶向上运动，直至漂在水面上。 飘在水面上的水瓶受到竖直向上的力，这个力就是浮力。 浮力的方向：竖直向上 浮力作用点：物体上（一般在重心上） 2.浮力的测量 在水中会上浮的物体受到水向上的浮力。那么，在水中会下沉的物体是否也受到了水的浮力呢？ 要想知道这个问题，我们首先要了解如何测量浮力的大小，以方便我们分析下沉的物体是否会受到浮力。 我们一般使用弹簧测力计测量力的大小，那么我们也可以用弹簧测力计测量浮力的大小。 活动 （1）如图所示，将物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的读数F1= 4 牛。 （2）再将物体浸入水中，弹簧测力计的读数F2= 3 牛。 （3）弹簧测力计的两次测量读数发生的变化说明了什么？ 弹簧测力计示数减小是因为受到了手对物块向上的托力。托力的大小等于弹簧测力计示数的减小量。 弹簧测力计示数减小表明了水对物块也产生了一个向上的托力，这个力就是浮力。浮力的大小等于弹簧测力计示数的减小量。 对物块进行受力分析： 称重法测量浮力的大小 物块处于静止状态，受力平衡，故： 注意：这种测量浮力的方法仅适用于在液体中下沉的物体。 不仅是水，所有液体都会对浸入其中的物体产生一个向上的浮力。 施力物体：液体；受力物体：浸入其中的物体。 需要注意的是：这里所谓的“浸入”包括完全浸没和部分浸入。 二、浮力的成因 思考与讨论：有没有浸在液体中的物体不受到浮力作用的情况呢？ 若是要解决这个问题，我们首先要了解浮力的成因是什么，我们已经学习过液体内部存在压强，那么浸入液体中的物体也会受到周围的液体对它产生的压力（压强）的作用。 液体压强特点： ①液体内部向各个方向都有压强； ②同种液体在同一深度的各处、各个方向的压强大小相等； ③随液体深度的增加，压强随之增大。 如图所示：以浸没在水中的正方体为例进行探究。浸没在水中的正方体的六个面受到水的压强（压力）大小对比如下： （相同深度所受压强相等） （相同深度所受压强相等） （下表面更深，所受压强更大） 故浮力是由液体对物体上下表面的压力差产生的， 即 我们已经知道浮力产生的原因是物体上、下表面受到的液体压力不同。那么，若物体下表面不受到液体的压力，是不是物体就不受到浮力了呢？生活中我们遇到过这种现象的产生，如桥墩深埋在河底，桥墩底部没有水，就不会受到水对桥墩向上的压力，故桥墩不受到浮力的作用。 思考：以下三种物体均与容器底部密合，这三种物体是否受到浮力的作用？ A物体的侧壁受到水对其斜向上的压力，产生上下表面压力差，故会受到浮力的作用；B和C均不受浮力的作用。 注意：物体下表面没有液体（或与底部密合）时，且下表面不小于上表面时，物体不受浮力。 活动：如图所示，将一只塑料可乐瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，发现有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但兵乓球没有上浮。若用手堵住瓶口，可观察到乒乓球浮起，这说明浮力是由于液体对于物体上下表面压力差而产生的。 阿基米德探究原理应用实验： 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。 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 随堂检测 典例1 下列关于浮力的说法中正确的是（ ） A.浮力都是由水产生的 B.只有固体才能受到浮力的作用 C.浮力方向与重力方向相反 D.在不同液体中浮力方向会不同 典例2 如图所示容器中，底部和侧壁分别有木塞和b，且a、b在水中的体积相等，则（ ） A.a受到的浮力大 B.a，b受到的浮力相等 C.只有a塞受到的浮力为零 D.a，b塞受到的浮力均为零 典例3 弹簧秤下吊着重为14.7N的正方形金属块，当它完全浸没在水中时，弹簧秤的示数为9.8N，则金属块受到的浮力为 ；若金属块上表面所受水的压力为19.6N，则金属块下表面所受水的压力为 。典例4 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5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6 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 。 4 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$