9.4 浮力（第2课时）（教学课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（苏科版2024）

第九章 压强和浮力 第四节 浮力（第2课时） 江苏凤凰科学技术出版社 八年级物理 下册 义务教育教科书 为什么坦克能在原野、沙漠和滩涂驰骋， 而列车却要在铁路钢轨上行驶? 为什么空气或水无法托起一粒石子， 而飞机却能翱翔云天，船舶却能畅游江海 ............ 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约90MB. ……………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有51张、4段视频，可根据需要选择点播. ①课堂影院——《王冠的秘密》 ②演示实验——《探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系》 ③视频讲解——《浮力产生的原因》 ④课堂总结——《阿基米德原理》 ……………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 4. 追责声明：课件版权归本工作室，侵权必究。 致老师、同学 第四节 浮力 导入新课 第四节 浮力 通过刚才的短片，我们知道了阿基米德鉴别王冠的故事及其发现的浮力定律，这个定律的内容是什么？ （1）课堂影院——《王冠的秘密》 导入新课 第四节 浮力 （2）通过上节的探究，我们知道： 物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。 想一想 浮力的大小跟它们有什么定量的关系呢? 学习目标 4. 知道阿基米德原理，会用阿基米德原理分析与计算跟浮力相关的简单问题。 第四节 浮力 1. 阿基米德原理 2. 浮力产生的原因 3. 课堂总结 4. 实践与练习 5. 综合提升训练 学习内容 第四节 浮力 阿基米德原理 一 第四节 浮力 一、阿基米德原理 物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。下面我们用实验来探究物体所受的浮力与它排开液体所受的重力之间的定量关系。 1. 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 本实验需要先测量两个量：物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力，然后分析它们的关系。 （1）怎样测量物体所受浮力的大小? （2）怎样测量物体排开液体所受的重力? （3）如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序? 实验思路 （1）实验器材：弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水. （2）“称重法”测浮力 设计实验 在空气中 在水中 F浮=F2-F3 一、阿基米德原理 （3）测量排开液体所受的重力（溢水法）： 溢水杯中盛满液体，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=F4-F1 一、阿基米德原理 （4）实验数据表格 次数 小桶所受的重力 G桶/N 物体所受的重力 G物/N 物体在水中时弹簧测力计的示数 F拉/N 小桶和排开水所受的总重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开的水所受的重力 G排/N 1 2 3 一、阿基米德原理 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶=F1。 （2）将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，如图乙所示，测出小石块所受的重力G=F2。 将数据分别记入表格中。 进行实验与收集数据 一、阿基米德原理 （3）将水倒入溢水杯中，使水面到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，如图丙所示，将数据记入表格中。 进行实验与收集数据 一、阿基米德原理 （4）测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4，如图丁所示，将数据记入表格中。 进行实验与收集数据 改变不同的物体或液体重复上述实验。 一、阿基米德原理 次数 小桶所受的重力 G桶/N 物体所受的重力 G物/N 物体在水中时弹簧测力计的示数 F拉/N 小桶和排开水所受的总重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开的水所受的重力 G排/N 1 1.0 2.2 1.4 1.8 2 1.0 1.7 1.1 1.6 3 1.0 3.6 2.3 2.3 分析与论证 0.8 0.8 0.6 0.6 1.3 1.3 （1）根据F浮= G物-F拉 计算小石块在水中受到的浮力； （2）根据G排=G总-G桶 计算出排开的水所受的重力。 分析实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，可得实验结论： 浸入水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力，即F浮= G排 一、阿基米德原理 浸在液体中的物体所受浮力的大小，等于被物体排开液体所受重力的大小。 古希腊学者阿基米德，通过实验和理论研究得出结论： 一、阿基米德原理 （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 一、阿基米德原理 演示实验—《探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系》 一、阿基米德原理 （1）内容： （2）数学表达式： 浸在液体中的物体所受浮力的大小，等于被物体排开液体所受重力的大小。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 2. 阿基米德原理 一、阿基米德原理 （3）公式中各物理量的意义及单位 ρ液表示液体的密度，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） 各物理量全部采用国际单位制。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 一、阿基米德原理 （4）对于阿基米德原理的理解 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： 一、阿基米德原理 ④理解“浸在液体中的物体” 浸在液体中的物体”包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体 。 物体浸没时：V排=V浸=V物； 物体部分浸入时：V排=V浸<V物。 不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力，都遵循阿基米德原理。 B浸没 A部分浸入 一、阿基米德原理 【例题1】船舶满载时排开水的质量称为“满载排水量”。图所示是“远望7号”航天远洋测量船，其满载排水量为2.7×t。求它满载航行时受到的浮力（g取10N/kg）。 一、阿基米德原理 【分析】由满载排水量可计算它满载时排开水所受的重力，再由阿基米德原理可得它满载航行时受到的浮力。 【解答】该船满载时排开水所受的重力 G排= m排g= 2.7×104×103kg×10N/kg=2.7×108N 该船满载航行时受到的浮力 F浮=G排= 2.7×108N 一、阿基米德原理 【例题2】如图，小红利用如下器材和步骤验证“阿基米德原理”。 （1）实验的过程中步骤最合理的顺序应该是 ____________ ； （2）图乙金属块受到的浮力为____ N， 金属块排开液体所受重力可由________两个步骤测出； （3）小红通过上述实验得到结论：F浮=G排。老师说得出的这个结论不可靠，原因是 _________； （4）以下关于实验过程中的操作，会影响验证结果的是（ ） A．金属块在浸入在水中前，溢水杯内未盛满水 B．金属块没有全部浸没在水中 A 丁、甲、乙、丙 1 丙、丁 一次实验不具有普遍性 一、阿基米德原理 （1）最合理的实验顺序是：丁、甲、乙、丙。 （2）空气中物体的重力为G=2.8N；浸没水中后弹簧测力计的示数为F′=1.8N，物体在水中受到的浮力为F浮=G-F′=2.8N-1.8N=1N 由图丙丁可知，溢出水的重力为G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N （3）据计算结果，可见F浮=G排，说明浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力，一次实验不具有普遍性，这个结论不可靠。 （4）A．若水面未到达溢水杯的溢水口，当物体放入溢水杯时，先要使溢水杯满了才可以向外排水，在此过程中，物体受到的浮力大于排出的水的重力，故A符合题意； B．若物体未全部浸没在水中，物体排开液体的体积小，排开液体的重力小，浮力也小，仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力，对实验没有影响。 故选A。 一、阿基米德原理 浮力产生的原因 二 第四节 浮力 二、浮力产生的原因 为什么浸在液体中的物体会受到浮力呢？ 1. 分析浮力产生的原因 以浸没在液体中的立方体为例进行探究，立方体的上下表面与水面平行，在水中的深度分别为h1、h2。 由于相同深度对应点的压强均相等，因而左右两个侧面所受的压力相互平衡，合力为零。同理，前后两个侧面所受的压力也相互平衡，合力也为零。 而立方体下表面受到的水的压强大于上表面受到的水的压强，因此水对下表面的压力F2大于水对上表面的压力F1。 位置 前、后两个面 左、右两个面 上、下两个面 深度 压强 压力 相等 相等 相等 相等 上浅下深 上小下大 F前、F后是 一对平衡力， 合力为0 F左、F右是 一对平衡力，合力为0 F1˂F2， F差=F2-F1 总结归纳：浮力就是由于物体上下表面受到的压力差产生的，其大小为： F浮=F2-F1 二、浮力产生的原因 2. 两种特殊情况 （1）当物体部分浸入液体中时，如图所示， 上表面不受液体压力，则浮力的大小F浮=F向上 （2）若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触， 如图所示，则液体对物体向上的压力F为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。 与杯底 紧密接触 二、浮力产生的原因 视频讲解——《浮力产生的原因》 二、浮力产生的原因 【例题3】物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验，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，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出（图甲），但乒乓球并不上浮，这是因为： ____________________________________； 若用手堵住瓶口（图乙），可观察到乒乓球浮起，这是因为__________________________________________；此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生__________。 乒乓球受到浮力的作用，浮力大于乒乓球的重力 乒乓球不受浮力，它的底部不受水的向上的压力 压力差 二、浮力产生的原因 甲图中，乒乓球下部没有水，它的底部不受水的向上的压力，而浮力是由于浸没在液体中的物体上、下表面受到液体的压力差，所以，乒乓球不受浮力。 乙图中，用手堵住瓶口，乒乓球的上部和下部分别受到向下和向上的压力，从而产生浮力，当浮力大于乒乓球的重力时，乒乓球上浮。 综上分析可知，此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。 二、浮力产生的原因 【例题4】如图所示，将两端扎有绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中，当玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向左 F向右；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向上 F向下（前两空选填“大于”“等于”或“小于”）。通过以上实验可知，浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有 ，若玻璃圆筒沿竖直方向放置时，上端的橡皮膜受到的压力为6N，下端的橡皮膜受到的压力为18N，则玻璃圆筒受到的浮力为 N。 12 等于 大于 压力差 二、浮力产生的原因 玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的深度相同，液体压强相同，受力面积相同，故水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力相同。 当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的向上的压力大于向下的压力，因为橡皮膜下表面的深度比较深，受到的液体压强比较大，受到的向上的力比较大。 通过以上实验可知，浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有压力差，且向上的压力大于向下的压力，故产生向上的浮力。 玻璃圆筒受到的浮力为 二、浮力产生的原因 课堂总结 三 第四节 浮力 课堂总结（1） ①内容：浸在液体中的物体所受浮力的大小， 等于被物体排开液体所受重力的大小。 ②数学表达式：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排。 ③影响浮力大小的因素：浮力的大小只和 ρ液和V排有关；与物体的体积、形状、密度、浸没的深度等因素无关。 ④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。 ①产生原因：浮力就是由于物体上下表面 受到的压力差产生的。 ②大小：即F浮=F2-F1 阿基米德原理 阿基米德 原理 浮力产生 的原因 实践与练习 四 第四节 浮力 实践与练习 2. 体积为1.2dm3的球，浸没在水中时受到的浮力是多大？若将其浸没在密度为 0.8×103kg/m3 的酒精中，它受到的浮力是多大？（g取10N/kg） 根据阿基米德原理可知，当它完全浸没在水中时，受到的浮力是 F浮=ρ水gV排水=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10-3m3=12N； 当它完全浸没在酒精中时，受到的浮力是 F浮=ρ酒精gV排酒=0.8×103kg/m3×10N/kg×1.2×10-3m3=9.6N． 实践与练习 2. 如图所示，在薄塑料袋中装入大半袋水，用弹簧测力计测出它所受的重力。再将塑料袋浸入水中，观察浸入过程中弹簧测力计示数的变化。当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，弹簧测力计的示数是多少？由此你能得到什么结论？ 当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，弹簧测力计的示数是0. 当袋内水面与烧杯中的水面相平时，排开水的体积等于袋内水的体积，排开水的重力等于袋内水的重力。所以得出结论：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于被物体排开的液体所受的重力（F浮=G排液）。 综合提升训练 五 第四节 浮力 综合提升训练 1. 把一块石头和一个西红柿同时放入水中，它们静止时西红柿漂在水面上，而石头沉入了水底，如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较（　　） A．石头受到的浮力更大些 B．西红柿受到的浮力更大些 C．石头和西红柿受到的浮力一样大 D．无法比较石头和西红柿受到的浮力大小 把一块石头和一个西红柿同时放入水中，它们静止时西红柿漂在水面上，而石头沉入了水底，西红柿排开的水的体积小于石头排开的水的体积，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，石头受到的浮力大。 A 故选A. 综合提升训练 2. “天宫课堂”第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，如图。下列有关该现象的解释正确的是（　　） A．乒乓球受到的浮力方向向下 B．乒乓球受到的浮力小于重力 C．太空中重力消失时，浮力也就消失了 D．浮力是由重力产生的 浮力产生的原因：物体受到液体向上的压力大于向下的压力，上下表面的压力差即为浮力，在太空中水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力消失，故C正确，ABD错误。 C 故选C. 综合提升训练 3. 将质量为1kg的物体，轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.4kg的水，则此物体受到的浮力是（g取10N/kg）（　） A．10N B．5N C．4N D．0.4N 把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，排开的水重 G排=mg=0.4kg×10N/kg=4N 根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力 F浮=G排=4N 故C符合题意，ABD不符合题意。 C 故选C. 综合提升训练 4. 小明进行验证阿基米德原理的实验，操作步骤如图所示，图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法错误的是（　　） A．正确的测量顺序是F3、F1、F2、F4 B．物体排开的液体受到的重力G排=F4-F3 C．若F1-F2=F4-F3，即验证了阿基米德原理 D．步骤甲中如果溢水杯中 的水面低于出水口，会导致测 得的G排偏大 D 综合提升训练 A．为了避免水沾在物体和小桶的桶壁上，应先测空桶和物体的重力，然后再将物体浸没在液体中，测出拉力，最后测出排出的水和空桶的总重力，因此最合理的顺序为F3、F1、F2、F4，故A正确，不符合题意； B．由丙知物块排开的液体的重力G排=F4-F3，故B正确，不符合题意； C．因为F浮=F1-F2，G排=F4-F3 若F1-F2=F4-F3，则表明物体受到的浮力等于其排开液体受到的重力，说明本次实验结果符合阿基米德原理，故C正确，不符合题意； D．溢水杯中水面低于溢水口，物体溢出水的体积小于排开水的体积，即 V溢<V排，则 即测得的G排偏小，故D错误，符合题意。 故选D. 综合提升训练 5．如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验，根据他的实验探究数据，请你回答下列问题：（ρ水=1.0×103kg/m3） （1）由图可知物体浸没在水中受到的浮力F浮= N； （2）由图ACD可知，浮力大小与物体浸没深度 （选填“无关”或“有关”）； （3）分析此实验可得出：物体受到的浮力大小与 和 有关； （4）经进一步计算可知物体体积V= m3，物体的密度 ρ= kg/m3。 物体排开液体的体积 4×103 5×10-5 0.5 无关 液体的 密度 综合提升训练 （1）由图A可知物体的重力是2N，由图C可知物体浸没在水中的拉力是1.5N，物体浸没在水中受到的浮力 F浮=G-F3=2N-1.5N=0.5N （2）由图ACD可知，当物体完全浸没在水中后，深度不同，弹簧测力计示数相同，浮力的大小相同，则浮力的大小与深度无关。 （3）由图ABC可知，液体的密度不变，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，浮力大小不同，说明浮力大小与排开液体的体积有关；由ADE可知，物体排开液体的体积相同，只有液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，浮力大小不同，由此可得：物体在液体中所受浮力的大小跟液体的密度有关。 （4）物体的体积 物体的密度 综合提升训练 6. 如图所示是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程示意图。请根据图示完成该实验。 （1）图B实验中存在的错误是____________________； （2）纠正错误后，继续实验，图C 实验中圆柱体受到的浮力 F浮 =_______N ； （3）圆柱体排开水所受的重力 G 排= ______N； 溢水杯没有装满水 1.2 1.2 综合提升训练 （4）实验结果表明：浸没在水中的物体受到的浮力______（选填“大于”“等于”或“小于”）物体排开水所受的重力。为了________________，还需多次实验获得多组数据； （5）实验交流中，甲同学说“承接溢出的水的杯子必须是干燥的”，乙同学说“该实验中圆柱体部分浸入水也可以探究”，两人的说法________（选填 “甲对乙错”、甲错乙对”、 “都正确”或“都错误”）。 等于 寻找普遍规律 都正确 综合提升训练 （l）验证阿基米德原理实验要求溢水杯要装满水，故B图存在的错误是：溢水杯没有装满水； （2）由称重法得，图C中圆柱体受到的浮力F浮=FB-FC=4.2N-3N=1.2N （3）圆柱体排开的水所受的重力G水=FD-FA=1.8N-0.6N=1.2N （4）由上述（2）、（3）可知，浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。多测几次的目的是防止实验偶然性，寻找普遍规律。 （5）小桶内有水，使得小桶和溢出水的总重力偏大，对实验有影响，故甲对；物体未全部浸没在水中，物体排开液体的体积小，排开液体的重力小，浮力也小，仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力，对实验没有影响，故乙对，所以甲乙说法都对。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$