第2节 阿基米德原理（大单元教学课件）物理人教版2024八年级下册

第十章 第二节 阿基米德原理 【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024） 学习目标 1.理解阿基米德原理，掌握浮力与排开液体所受重力之间的关系，即浸在液体中的物体受到的浮力大小等于被物体排开的液体所受的重力大小。 2.学会使用称重法测量浮力，以及利用阿基米德原理解释简单的物理现象和进行相关计算。 3.经历科学探究浮力大小与排开液体所受重力关系的实验过程，培养探究意识，提高科学探究能力。 情境导入 温故知新 1. 浮力的概念：___________________________________________ _________________________，这个力叫做浮力。 理解：浮力的施力物体：_____或_____。 浮力的方向：___________。 2. 浮力的计算： （1）称重法：__________ （2）原理法：F浮=___________=___________ 3. 浮力的影响因素：液体的_______和浸入液体的______有关。 一切浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）竖直向上的力 液体 气体 竖直向上 F浮=G－F示 F向上-F向下 F下表面-F上表面 密度 体积 情境导入 阿基米德通过生活实例，发现了皇冠的秘密。这就是伟大的阿基米德原理。 第2节 阿基米德原理 【视频欣赏：阿基米德的故事——金冠之谜】 思考：阿基米德是如何测量黄金是否掺假的呢？ 知识点1： 阿基米德的灵感 知识点1：阿基米德的灵感 两千多年前，古希腊学者阿基米德在洗澡时突然意识到物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积，并由此计算出了王冠的密度，鉴定出王冠不是用纯金制成的。 对V排的理解： 物体浸在液体中的体积。 完全浸没 部分浸入 知识点1：阿基米德的灵感 影响浮力大小的因素 物体浸在液体中的体积 液体的密度 物体排开液体的体积 V排 ρ液 × = m液 F浮 G液 浮力的大小跟排开液体的重力存在什么定量关系呢？ 阿基米德的启示 知识点2：浮力的大小 知识点2：浮力的大小 1. 实验探究：浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 根据阿基米德的启示，物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系？ 浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力 提出问题 猜想与假设 （2）收集实验中石块排开的水，测出被排开的水所受的重力，比较浮力和杯排开的水的重力的大小； F2 F1 G桶 知识点2：浮力的大小 制定计划与设计实验 （1）使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力； F1 G G （3）换用不同质量的小石块，重复上面的实验，寻找规律。 G排=G总-G桶=F3-F2 F浮=G-F1 知识点2：浮力的大小 次数 物体的重力G 物体在液体中测力计示数F1 浮力 F浮 小桶的重力G桶 小桶和排液的总重F2 排开液体的重力G排 1 2 3 ... 实验数据记录表： 弹簧测力计、小石块（ρ石＞ρ水）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水. 知识点2：浮力的大小 实验器材 进行实验 ①测出空桶的重力 G桶和石头的重力G； G桶 测出空桶的重力G桶 G 测出石头的重力G 知识点2：浮力的大小 进行实验 ②将溢水杯装满水（液面与溢水口平齐），把小石块缓慢（不要晃动，以免排开水量偏多）放入杯中，读出此时弹簧测力计的示数F1，并用小桶收集溢出的水； G F1 测出石头的重力G 小石块浸入液体中弹簧测力计的示数F1 知识点2：浮力的大小 进行实验 ③测出小桶和排开水的总重力，比较浮力和排开水的重力的关系； ④换用不同质量的小石块，重复上述步骤（多次实验，使结论更具普遍性），记录实验数据。 F2 测出小桶和排开 的水的总重力F2 ⑤测量数据填入记录表，分析数据，得出结论。 知识点2：浮力的大小 进行实验 次数 物体的重力G 物体在液体中测力计示数F1 浮力 F浮 空桶的重力G桶 小桶和排液的总重力F2 排开液体的重力G排 1 2.0 1.0 1.0 1.0 2.0 1.0 2 2.8 1.4 1.4 1.0 2.4 1.4 3 3.6 1.8 1.8 1.0 2.8 1.8 浮力的大小等于排开液体的重力。 实验结论 知识点2：浮力的大小 ⑤换用不同的物体、不同的液体多做几次实验。 进行实验 【视频欣赏】 浮力的大小等于排开液体的重力。 归纳总结 F2 F1 G桶 知识点2：浮力的大小 实验中减小误差的方法 （1）实验中要先测小桶的重力，再测排出的水和小桶的总重力避免因小桶内壁残留水造成计算得出的排开水的重力偏小。 （2）溢水杯中的水面必须达到溢水口，且溢出的水全部流人小桶中，这样溢出水的体积才等于排开水的体积，否则，测得排开水的体积将偏小 评估与交流 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。 知识点2：浮力的大小 2. 阿基米德原理 （1）内容 （2）公式 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） F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 （3）应用阿基米德原理的五点注意事项： 知识点2：浮力的大小 ①阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体，计算浸在气体中的物体所受浮力的公式为F浮=G排=m排g=ρ气gV排° ②阿基米德原理阐明了浮力的三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，其方向是竖直向上的，其大小等于物体排开的液体(或气体)受到的重力的大小，即F浮=G排 ③原理中所说的“浸在液体中的物体”包含两种状念：一是物体全部浸入液体里，即物体浸没在液体里，此时V排=V物；二是物体的一部分浸入液体里，另一部分露在液面以上，此时V物=V排+V露，所以V排<V物 （3）应用阿基米德原理的五点注意事项： 知识点2：浮力的大小 ④由F浮=G排还可推导出F浮=G排=m排g，m排指物体排开的液体(或气体)的质量。 ⑤由F浮=ρ液gV排可以看出，浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积有关，而跟物体本身的材料、体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体是否运动、液体的多少等因素无关。 知识点2：浮力的大小 【典例1】某物理兴趣小组利用图甲A、B、C、D四个步骤用石块验证阿基米德原理。 （1）图甲步骤C中弹簧测力计示数如图乙，则F3=          ； （2）实验前先向溢水杯中注水，直到溢水口          （选填“流出”或“不流出”）水时，停止加水，目的是使溢水杯中的水面恰好与溢水口相平； 2.2N 流出 （3）为减小实验误差，图甲A、B、C、D四个步骤中最后进行的实验步骤是        （选填“A”“B”“C”或“D”）； （4）由图甲可知，石块浸没在水中时，受到的浮力F浮=        N，排开水的重力G排=        N，从而验证了阿基米德原理； 知识点2：浮力的大小 【典例1】某物理兴趣小组利用图甲A、B、C、D四个步骤用石块验证阿基米德原理。 C 1 1 F浮=G-F2=F1-F2=2.7N-1.7N=1N G排=G总-G桶=F3-F4=2.2N-1.2N=1N 知识点2：浮力的大小 （5）收集完实验数据后，细心的同学发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2 N处，则以上实验所测浮力大小的数据          （选填“可靠”或“不可靠”）； （6）为了使实验结论更具有普遍性，还应该如何操作____________ _________________________。 可靠 如果实验前忘记对弹簧测力计进行调零，则测量出的所有数据偏大的量都相等，因F浮=G-F2，所以差值不变，即求出的浮力大小不变，因此数据是可靠的。 换用不同的液体或物体多次实验 知识点2：浮力的大小 【典例2】已知某物体浸没在水中时受到的浮力是5.0N，那么该物体浸没在酒精中时，受到的浮力是 N。（，，g取10N/kg） 【详解】因为物体浸没在水中，则有物体的体积为 那么该物体浸没在酒精中时，受到的浮力为 4 知识点2：浮力的大小 【典例3】一个正方体铁块重45N，浸没在水下某深度时，弹簧测力计示数30N，下底面受到20N压力，则此时铁块受到浮力是 N，上底面受到压力是 N；当铁块下降到另一位置时，上底受到压力增大至30N时，下底受到压力是 N；当物块浸入水中时，测力计示数 N。 【详解】[1]根据称重法得，铁块受到浮力是 [2]上底面受到压力为 [3]当铁块下降到另一位置时，由于液体的密度和排开液体的体积保持不变，所以铁块受到的浮力保持不变 下底受到压力是 15 5 45 40 [4]当物块浸入水中时， 根据得，测力计示数为 知识点2：浮力的大小 【典例4】如图甲所示，在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示，圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像，则圆柱体的体积是 m3；圆柱体的密度是 kg/m3。（取g=10N/kg） 详解见下一页 知识点2：浮力的大小 【详解】[1]由图像可知，当h=0时，弹簧测力计示数为12N，此时圆柱体在空气中，圆柱体的重力G=F示=12N 从h=7cm开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，根据称重法知浮力为 物体是全部浸没，圆柱体的体积等于排开水的体积， 根据，得圆柱体的体积为 [2]圆柱体的质量为 圆柱体的密度 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。 数学表达式 理解 适用范围：适用于液体和气体。 ②物体“浸在液体中”包括两种情况： 一是物体全部浸入（浸没），此时V排=V浸=V物； 二是物体一部分浸入液体中，此时V排=V浸<V物。 ①浮力F浮的大小只和 ρ液、V排有关，与物体的形状，密度浸没在液体中的深度等因素无关。 阿基米德原理 F浮= ρ液 gV排 课堂小结 1. 将重力为10N的物体放入盛满水的容器中，溢出水的重力为6N。物体所受的浮力（　　） A．一定为6N B．可能为5N C．可能为8N D．一定为10N 课堂练习 A 【详解】容器中盛满水，所以物体排开水的重力等于溢出水的重力，则物体排开水的重力 根据阿基米德原理可知，物体所受浮力 故A符合题意，BCD不符合题意。 2．如图所示是我国最先进的潜水器“潜龙三号”。潜水器在水面下匀速下潜的过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力和潜水器下表面受到的压强（　　） 课堂练习 B A．浮力变大，压强变大 B．浮力不变，压强变大 C．浮力不变，压强不变 D．浮力变大，压强不变 【详解】潜水器在水面下匀速下潜，海水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 可知，潜水器受到的浮力不变。由于潜水器在水中的深度逐渐增加，而海水密度不变，所以根据公式可知，潜水器受到的压强变大。 3．甲、乙两个相同长方体物块静止于水中，位置如图所示。比较甲、乙两物块上、下两表面所受到的压强差和压力差（    ） 课堂练习 A A．甲、乙的压力差相等 B．甲的压力差较大 C．甲、乙的压强差相等 D．甲的压强差较大甲 【详解】由图可知，物块上、下表面的深度差（即等于物块的高），且右边物块的高度大，即右边物块上、下表面的深度差Δh更大，根据Δp=ρgΔh可知，它们上、下表面受到的压强差不相等；由于长方体物块体积相同，均在同一种液体中悬浮，则排开的液体体积相同，根据阿基米德原理可知，两物块受到的浮力相同，由浮力产生原因可知，两物体上、下表面受到的压力差相等，综上分析可知，A正确，BCD错误。 4．在三个相同的容器甲、乙、丙中盛有相同的液体，将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球，分别放在三个容器中并且沉入容器底部，当金属球静止时，三个金属球受到的浮力最大的是（    ） A．铜球 B．铁球 C．铝球 D．一样大 课堂练习 C 【详解】质量相同的铜、铁、铝实心金属球，由于铜的密度最大，铁的密度次之，铝的密度最小，根据可知，铝球的体积最大，铁球的体积次之，铜球的体积最小；将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球，分别放在三个容器中并且沉入容器底部，当金属球静止时，铝球排开水的体积最大，铁球排开水的体积次之，铜球排开水的体积最小，根据阿基米德原理可得，铝球受到的浮力最大，铁球受到的浮力次之，铜球受到的浮力最小，故C符合题意，ABD不符合题意。 5．体积相同的铜块、铝球和木块，浸在液体中的情况如下图所示。则它们受到的浮力情况为（   ） A．铝球受到的浮力最大 B．木块受到的浮力最大 C．铜块受到的浮力最大 D．它们受到的浮力一样大 课堂练习 D 【详解】已知体积相同的铜块、铝球和木块，浸在液体中，液体的密度相等，排开液体的体积相等，根据可知，铜块、铝球和木块受到的浮力大小相等，故D符合题意，ABC不符合题意。 [3]根据，继续增大柱体浸入水中的深度，排开液体的体积不变，液体的密度不变，它受到的浮力不变。 6．如图所示，在“验证阿基米德原理”的实验中，重9牛的柱体A静止在水中，弹簧测力计的示数为5牛，柱体A所受浮力F浮为 牛，柱体A上、下表面受到水的压力分别为F向下、F向上，则F浮 F向上 （选填“大于”、“等于”或“小于”）。继续增大柱体浸入水中的深度它受到的浮力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 课堂练习 4 【详解】[1]根据称重法，柱体A所受浮力为 [2]浮力是物体上下表面所受液体的压力差,根据压力差法可知， 小于 不变 7．小宇同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和酒精），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。下图表示探究过程及有关数据，请根据图示解答下列问题： 课堂练习 C (1)分析图①②③④，可得物体所受浮力大小跟 有关。 (2)分析图 （填序号），可得浮力大小跟液体的密度有关。 物体排开液体的体积 ①④⑤ 课堂练习 2.4 7．小宇同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和酒精），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。下图表示探究过程及有关数据，请根据图示解答下列问题： (3)物体完全浸没在酒精中所受的浮力是 N。 (4)根据图中的实验数据，可得该金属块的密度是 ，酒精的密度为 。（g取10N/kg） 见下页 课堂练习 （3）物体完全浸没在酒精中所受的浮力为 （4）[1]由图①④可得， 金属块体积 由图①可知，物体重力为10N， 金属块的密度 [2]物体完全浸没在酒精中所受的浮力为2.4N， 则酒精的密度为 课堂练习 C 8．小丽在家利用小桶、弹簧测力计、水、带溢水口的容器等器材探究阿基米德原理，其中桶A是圆柱形。 (1)上图中是小丽操作的各个步骤，你认为最佳的操作顺序是______； A．乙、丙、甲、丁 B．甲、丁、乙、丙 C．乙、甲、丙、丁 D．乙、丙、丁、甲 (2)将桶A轻放入盛满水的溢水杯中，用桶B接住溢出的水，如图丙所示，则空桶A受到的浮力为 N； 2 （2）丙图中空桶A漂浮，受到的浮力与其重力大小相等，据甲图可知空桶A受到的重力为2N，则空桶A受到的浮力为2N。 (3)测出桶B和溢出水的总重力，如图丁所示，则桶A排开水的重力 （选填“大于”“小于”或“等于”）桶A受到的浮力； 课堂练习 等于 据乙图可得空桶B的重力为1.6N，丁图中排出水和桶B的总重力为3.6N，则桶A排开水的重力为，可得物体排开水的重力等于物体受到的浮力。 (4)接着小丽往桶A中加入沙子进行实验，得到4组数据，记录数据的表格如下，其中有明显错误的是第 次实验的数据； 次序 1 2 3 4 桶A与沙子的总重力/N 2.4 2.8 3.2 3.4 桶B与水的总重力/N 4.0 4.4 4.6 5.0 3 (5)实验中，加入的沙子越多，桶A浸入水中就越 （选填“深”或“浅”），说明在液体密度一定时，浮力随排开液体体积的增大而 （选填“增大”或“减小”）。 课堂练习 深 增大 课堂练习 4 9．如图甲所示，圆柱形容器中盛有适量的水。弹簧测力计的下端挂着一块正方体花岗岩，将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中，弹簧测力计的示数F与花岗岩下底面距容器底部的距离h的关系如图乙所示。求：（g取10N/kg） (1)花岗岩露出水面前所受浮力大小。 由图乙知，花岗岩在露出水面前弹簧测力计的拉力 花岗岩完全露出水面后弹簧测力计的拉力，则花岗岩的重力 根据称重法测浮力可知，花岗岩在露出水面前所受水的浮力。 课堂练习 (2)花岗岩的密度。 因为物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，根据得，花岗岩的体积 花岗岩的质量 则花岗岩的密度。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 43 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 $$