10.3科学探究： 浮力的大小 2024-2025学年教科版八年级下册物理

第3节 科学探究 浮力的大小 第十章—流体的力现象 学习目标： 1.了解浮力的大小与哪些因素有关， 知道阿基米德原理， 2.在通过实验建立阿基米德原理的过程中深化对浮力的认识；有将探究浮力大小与排开液 体重力的关系实验中的探究方法及安全操作规范等运用于解决日常问题的意识， 3. 能根据所学知识解决现实中的简单问题；能利用阿基米德原理解释生活中的现象、 解决实际问题。 小猪快跑 教学引入 谈论舰船时，总会提到“排水量”一词。它意味着什么？ 小猪快跑 我国的国产航空母舰叫什么名字？ 辽宁舰、山东舰、福建舰 传说阿基米德在洗澡时发现一个有趣的现象，身体越往水下浸，从盆中 溢出的水越多，人感到身体越轻。通过进一步研究，他发现了浮力的规律。那么， 浮力大小到底有什么规律呢？ 浮力大小与什么因素有关 一 小猪快跑 【提出问题】 探究实验：浮力大小与什么因素有关 浮力大小与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 1、大船装的货物多。 2、木头漂浮水面，铁块沉入水底。 3、液体中越深的位置，物体上下 表面受的压力越大。 4、人在死海中能漂浮。 5、同一块橡皮泥作成不同形状，受的浮力一样吗？ 6、一皮球在被按入水下的过程中， 需要的力如何变化？ 物体体积、质量 物体密度 物体在液体中的深度 液体的密度 物体的形状 物体浸在液体中的体积 浮力大小与什么因素有关 一 小猪快跑 1、浮力是否与物体体积有关。 2、浮力是否与物体密度有关。 3、浮力是否与物体在液体中深度有关。 4、浮力是否与液体的密度有关。 5、浮力是否与物体形状有关。 6、浮力是否与物体浸在液体中体积有关。 浮力大小与什么因素有关 一 小猪快跑 弹簧测力计，铝块，铁块， 大铁块，水，浓盐水。 控制变量法 【实验器材】 【实验方法】 设计实验 制定方案 根据上面猜想，利用下面的器材设计实验。将铁块、铝块、大铁块分别浸在清水和浓盐水中，比较各种情况中浮力的测量值，验证你的猜想。 浮力大小与什么因素有关 一 小猪快跑 进行试验 收集证据 浮力大小与什么因素有关 一 小猪快跑 铁块 铝块 大铁块 清水 0.07N 0.07N 0.14N 浓盐水 0.08N 0.08N 0.16N 得出结论 做出解释： 浮力的大小与物体的密度————关系， 与物体浸在液体中的体积————关系， 与液体的密度 ———— 关系。 没有 有 有 （V排） （ ρ液） 浮力大小与什么因素有关 一 浮力的大小与ρ液和V排有关 ρ液与V排的乘积就是排开液体的质量（即m排）， m排乘以g，就是排开液体的重力（即G排） 由此可见： 浮力的大小F浮与物体排开液体的重力G排有关！ 有什么关系？ 阿基米德原理 二 小猪快跑 猜想与假设 探究实验：浮力与物体排开液体重力的关系 浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系，大小可能相等。 测量出物体所受的浮力和物体排开液体的重力进行比较 阿基米德原理 二 小猪快跑 设计实验 制定方案 实验器材 弹簧测力计、溢水杯、小桶、重物、适量的水。 实验过程： 1.先在空气中测量出铁块重力G物体 （F1）和空桶重力G桶(F2 ) 2.再把铁块浸没在装满水的溢水杯中，读取弹簧测力计的示数F3，计算出铁块受到的浮力F浮=G物体-F3； 3.测量出桶和水的总重力G总（F4） 计算被铁块从溢水杯排到小桶中的水所受的重力 G排=G总-G桶 4.比较铁块受到的浮力和其排开水的重力关系。 阿基米德原理 二 注意： （1）溢水杯要装满水； （2）在用体积相同的其他金属块做实验时 要将溢水杯中的水重新加满；（3）实验过程中，还可以让物体全部浸没和部分浸 入水中，使得实验论证更充分。 阿基米德原理 二 阿基米德原理 二 小猪快跑 浸入液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体受到的重力。 即 F浮=G排 F浮=G排=m排g= ρ液 V排g= ρ液g V排 物体受到 的浮力 排开液体 所受的重力 液体的 密度 物体排开的 液体的体积 1.内容 阿基米德原理 二 小猪快跑 2. 理解 ①影响因素： 有公式 F浮＝ρ液 gV排 可知 浮力大小只和液体密度、物体排开液体体积有关。与物体的形状、密度，浸没在液体一的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。 阿基米德原理 二 小猪快跑 无论物体是漂浮、悬浮还是沉在液体中， 它所受的浮力都等于排开的液体所受到的重力。 即F浮=G排 阿基米德原理也适用于气体。 F浮=G排气 阿基米德原理 二 ②适用性： 1、死海之谜 图所示，在死海中，海水的密度高达 1.18×103kg/m3。人们可以很轻松地在海面打球、仰卧，甚至还可以看书呢！请运用阿基米德原理进行解释。 阿基米德原理应用 三 小猪快跑 由于死海的海水含有丰富的矿物质，导致死海海水的密度大于水的密度。 当人漂浮在死海海面上时，对人进行受力分析，人受到的浮力等于人的重力。 根据 F 浮=G 排=m 排 g=ρ 液 gV 排可知，液体密度越大，排开液体的体积越小，因此人在死海海面上可以很轻松地仰卧。 阿基米德原理应用 三 小猪快跑 2.浮力的计算 【例】一个边长为3cm，密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是多少?如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上，小船所受浮力是多少?(取g=10N/kg) 你根据阿基米德原理，橡皮泥受到浮力等于它排开水所受的重力。把橡皮泥捏成小船，因其处于二力平衡状态，所以浮力等于橡皮泥所受的重力。 分析 阿基米德原理应用 三 小猪快跑 解： 如果橡皮泥块浸没在水中，它排开水的体积 排开水的质量 排开的水受到的重力 根据阿基米德原理，可以得到 阿基米德原理应用 三 小猪快跑 　　橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水，这说明采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力，据此人们用密度远大于水的钢铁制造了轮船。 如果把这块橡皮泥捏成小船，橡皮泥的质量不变，其所受重力不变。橡皮泥在水中漂浮时处于二力平衡状态，有 阿基米德原理应用 三 小猪快跑 1. 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液体所受的重力，这就是著名的阿基米德原理，用公式表示就是： F浮＝_____，阿基米德原理不仅适用于液体，也适应用于______。 课堂练习 G排 气体 2、体积相同的四个球甲、乙、丙、丁，在水中静止，所受浮力最小的是（ ） A、甲 B、乙 C、丙 D、丁 小猪快跑 A 3.把两个重力相同的实心铁球和铝球，浸没在水中，它们受到的浮力（ ）。 A．相等 B．铝球的比铁球大 C．铝球的比铁球小 D．浮力都等于重力 【解析】 铁球和铝球的重力相等，则质量相等 B 根据 ，ρ铁 ＞ρ铝 ，则V铁<V铝， 根据F浮=ρ液gV排， 即 F铝浮＞ F铁浮。 课堂练习 小猪快跑 4 、一艘油轮在长江中航行时，排开水的重力是3×106N ,油轮受到的浮力是 ? 油轮的重力呢？ 3×106N 3×106N 知识链接：船满载货物时排开水的质量叫船的排水量 课堂练习 小猪快跑 课堂小结 小猪快跑 $$