10.2阿基米德原理（课件）2024-2025学年人教版物理八年级下册

第2节 阿基米德原理 第十章浮 力 知识点 探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系 知1－讲 感悟新知 1 1. 实验思路 知1－讲 感悟新知 2. 实验装置 如图2 所示，一侧开口的容器叫作溢水杯。使用时，首先把溢水杯中装满水，如图甲；把物体浸在液体中，水从溢水杯中流出，流出的水相当于物体排开的水，如图乙。 知1－讲 感悟新知 3. 实验过程 (1)用细线将空小桶系好，挂在弹簧测力计下，测出其所受的重力G桶； (2)用细线将小石块系住，挂在弹簧测力计下，测出小石块所受的重力G石； (3)将溢水杯装满水，再将小桶放 在溢水杯的溢水口下，使溢出 的水刚好能流入小桶； 实验细节： 1.注入溢水杯中的水的液面必须达到溢水口，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，才能准确测出物体排开的水所受的重力。 2.将物体浸入溢水杯中时，手不要晃动，应等水不再流出，弹簧测力计保持静止后再读数。为了使实验更加精确，可把弹簧测力计固定在铁架台上。 知1－讲 感悟新知 (4)将小石块慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则小石块受到的浮力F浮=G石－F； (5)测出小桶和排开的水所受的总重力G总，则排开的水所受的重力G排=G总－G桶； 知1－讲 感悟新知 (6)换用不同质量的小石块，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中： 3. 换用不同质量(或体积)的石块进行多次实验的目的是使实验结论更具普遍性。 4.为了减小误差，应先测G桶，再测G总。 知1－讲 感悟新知 实验次数 G桶/N G 石/N F/N G 总/N F 浮/N G 排/N 1 1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 1.0 2 1.0 2.8 1.4 2.4 1.4 1.4 3 1.0 3.6 1.8 2.8 1.8 1.8 知1－讲 感悟新知 4. 得出结论 物体在液体中受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。 知1－讲 感悟新知 方法点拨 利用剥离法得到排开的液体： (1)没有放置物体时，液面高度如图3 甲； (2)放入物体(内部阴影部分)后，液面高度上升，物体排开的液体可以认为就是上升部分的液体，如图乙； (3) 设想：在原液面高度处开口，则上升部分的液体从容器流出(图丙)，从而使物体排开的液体从原液体中被剥离出来。 感悟新知 知1－练 [母题中考·孝感教材 图改编题] 图4 中A、B、C、D是探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示 完成下面的填空。 例 1 先测空桶重，后测小桶和排开水的总重力，再计算排开水的重力，可避免小桶沾水而导致测得的G排偏小。 10 感悟新知 知1－练 解题秘方：在探究浮力的大小与排开水所受重力关系的实验中，F浮是利用“称重法”测得的，G排是利用“剥离法”测得的。容器底所受水的压强变化应利用公式p=ρgh 分析。 ••• ••• 11 感悟新知 知1－练 (1)实验中所用圆柱体所受的重力为_______ N 。 解析：由图B 可知圆柱体重4 N。 4 12 感悟新知 知1－练 (2)在情景图B 中存在的错误是_______________ 。 解析：圆柱体浸入水中前，溢水杯中应装满水，否则溢出水的体积将小于圆柱体排开水的体积。 溢水杯未注满水 13 感悟新知 知1－练 (3)纠正错误后，继续实验，在情景图C 中，圆柱体受到的浮力F浮= _______N 。 解析：由图C 可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F=3 N，则圆柱体受到的浮力F浮=G－F=4 N－3 N=1 N。 1 14 感悟新知 知1－练 (4)圆柱体排开的水所受的重力G排= _______ N 。 解析：由图D 可知，小桶和水所受的重力G总=2 N，由图A 可知，空小桶所受的重力G桶=1 N，则圆柱体排开水所受的重力G排=G总－G桶=2 N－1 N=1 N。 1 15 感悟新知 知1－练 (5)实验结果表明： 浸在水中的物体受到的浮力_______物体排开水所受的重力。 解析：由(3)、(4)可知，浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受的重力。 等于 16 感悟新知 知1－练 (6)纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到浸没水中，水对溢水杯杯底的压强_________( 填 “逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。 解析：纠正错误后，即溢水杯中装满水时，圆柱体从刚接触水面到浸没水中的过程，溢水杯中水的深度不变，由公式p=ρgh 可知，水对溢水杯杯底的压强保持不变。 保持不变 17 感悟新知 知1－练 1. 某实验小组为了探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系，进行了下面的实验，如图所示。 18 感悟新知 知1－练 (1)实验过程中， 利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小？答：________。利用哪些步骤能够计算出物体排开液体所受的重力大小？ 答： ________ 。(均用图中的序号表示) (2)通过实验数据可以发现，浮力大小与物体排开液体所受的重力有什么关系？ 答： ________ 。 ②和③ ①和④ 相等 19 感悟新知 知1－练 (3)为了使结论具有普遍性，该小组还应该进行怎样的操作？ 答：_____________________________。 换用不同的液体和物体多次实验　 20 知识点 阿基米德原理 知2－讲 感悟新知 2 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。 知2－讲 感悟新知 2. 公式 F浮=G排=m排g=ρ液gV排。 符号 物理量 单位 F浮 浮力 牛(N) G排 排开的液体所受的重力 牛(N) m排 排开的液体的质量 千克(kg) ρ液 液体的密度 千克/ 立方米(kg/m3) g 常量 牛/ 千克(N/kg) V排 排开液体的体积 立方米(m3) 知2－讲 感悟新知 3. 运用公式的要点 (1)注意单位的统一：质量单位不是kg 的要换算成kg。密度单位不是kg/m3 的要换算成kg/m3。 (2)注意排开液体体积和物体体积的差别，浸没时V排液=V 物，未浸没时V 排液<V 物。 知2－讲 感悟新知 深度思考 根据浮力产生的原因，能否理论推导出F浮=G排？ 知2－讲 感悟新知 深度理解: 阿基米德原理的理论证明： 如图6 所示，F向下=p向下S=ρ 液h1 g S；F向上=p向上S=ρ 液h2 gS； 由浮力的产生原因知F浮=F向上－F向下=ρ液h2gS－ρ液h1gS=ρ液gS(h2－h1)=ρ液gSh=ρ液gV排=m排g=G排。 知2－讲 感悟新知 易错提醒 虽然F浮的大小等于G排的大小，但是F浮与G排不是同一个力，如图5 所示。 感悟新知 知2－练 将重为5 N的金属实心球轻轻放入盛满水的溢水杯中， 若溢出2 N 的水，小球受到的浮力为( ) A. 0 N B. 2 N C. 3 N D. 5 N “溢出”不等于“排开”，若容器 中盛满水，V溢=V排；若容器中未盛满水，V溢<V排。 例 2 感悟新知 知2－练 解题秘方：利用阿基米德原理的表达式F浮=G排分析。 解析：容器盛满水，溢出的水等于球排开的水，即 G排=2 N，由阿基米德原理“F浮=G排”得球所受的浮力F浮=G排=2 N。 答案：B 误区警示：若容器中水不满或不知道水是否盛满，则小球受到的浮力不能确定。 28 感悟新知 知2－练 2. [中考·怀化] 某物理兴趣小组做了如图所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力，则由图可知，物体受到的浮力为_______N， 其排开液体所受的重力为 _______ N。 1 1 29 感悟新知 知2－练 如图7 所示，水平面上放有一个装满水的溢水杯，弹簧测力计下挂着重为10 N 的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4 kg。 (g 取10 N/kg)求： 例 3 感悟新知 知2－练 解题秘方：浮力可用公式F浮=m排g 计算，弹簧测力计的示数可用公式F=G－F浮分析计算。 31 感悟新知 知2－练 (1)物块浸没在装满水的溢水杯中时所受到的浮力。 (2)弹簧测力计的示数。 解：物块浸没在装满水的溢水杯中时受到的浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg×10 N/kg=4 N。 弹簧测力计的示数F=G－F浮=10 N－4 N=6 N。 感悟新知 知2－练 3. 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠的质量为490 g，将王冠挂在弹簧测力计下，王冠浸没在水中时弹簧测力计的示数为4.5 N，则这顶王冠受到的浮力为________N；它排开的水的质量为________ g。(g 取10 N/kg) 0.4 40 33 感悟新知 知2－练 [中考·东营]池塘中有一块体积为450 cm 3 的石头，浸没在水中时受到的浮力为_______ N。(g 取10 N/ kg，ρ 水=1.0×103 kg/ m3) 例 4 4.5 感悟新知 知2－练 解题秘方：石头浸没在水中时，排开液体的体积等于石头的体积，石头受到的浮力运用阿基米德原理公式F 浮=ρ 液gV 排液计算。本题体积的单位是cm3 必须进行换算。 解析：石头浸没在水中，排开水的体积V排水=450 cm3= 450×10 -6m3=4.5×10-4 m 3,受到的浮力F浮=ρ 水gV排水= 1.0×103 kg/m3×10 N/ kg×4.5×10-4 m3=4.5 N 。 35 感悟新知 知2－练 4.[中考· 沈阳]充入气体后的飞艇的体积是1 500 m3。飞艇悬浮在空中时，飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对________(填“平衡力”或“相互作用力”)。空气密度按1.3 kg/m3 计算，飞艇受到空气的浮力大小为_______N。(g 取10 N/kg) 平衡力 1.95×104 36 阿基米德原理 阿基米德原理 内容 表达式：F 浮= G排= m排g= ρ液gV 排 应用：求F 浮、G排、 m排、 ρ液、 V 排 课堂小结 $$