10.2阿基米德原理-2024-2025学年人教版八年级物理下册

初中物理鹿老师 第2节 阿基米德原理 第十章 浮力 初中物理鹿老师 学习目标 1.熟悉探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系的实验； 2.通过实验，能熟记阿基米德原理并书写其数学表达式； 3.能用公式对浮力问题进行简单计算； 4.了解阿基米德原理在生产生活中的应用。 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 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。浮力的大小跟它们有什么定量的关系呢？ 由上节的探究可知：要计算浮力的大小，需要知道物体浸在液体中的体积和液体的密度。 液体的密度通常容易知道，这样问题就集中到如何测量“物体浸在液体中的体积”。 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 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。 物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，所受的浮力就越大。 阿基米德的启示 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 根据公式 m=ρV 进一步推想：物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力应该有直接的关系。 根据公式 G=mg 排开液体的 质量越大 排开液体的 重力G排越大 浮力F浮越大 物体排开液体的体积越大，液体的密度越大 F浮与G排 阿基米德的启示 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验思路】 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？ 称重法 F浮=F2-F3 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验思路】 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。 2.怎样测量物体排开液体所受的重力？ 溢水法 G排=G总-G桶=F4-F1 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验思路】 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。 3.如果要减小实验误差，应该怎样设计实验操作的顺序？ 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验思路】 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。 4.实验器材： 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验思路】 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。 5.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 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 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】 1.测量重物和小桶在空气中所受的重力 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 0.4N 1.4N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】 2.将重物部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数，以及小桶和排开水所受的总重力 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 0.4N 1.4N 1.2N 0.6N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】 3.比较重物所受浮力与排开液体所受重力之间的关系 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 0.4N 1.4N 1.2N 0.6N 0.2N 0.2N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】 2.多次改变重物浸入水中的体积，读出弹簧测力计的示数，以及小桶和排开水所受的总重力 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 0.4N 1.4N 1.2N 0.6N 0.2N 0.2N 1N 0.8N 0.6N 1.2N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】 3.比较重物所受浮力与排开液体所受重力之间的关系 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 0.4N 1.4N 1.2N 0.6N 0.2N 0.2N 1N 0.8N 0.4N 0.4N 0.6N 1.2N 0.8N 0.8N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验结论】 大量的实验结果表明，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。这就是著名的阿基米德原理。用公式表示就是F浮=G排。 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 0.4N 1.4N 1.2N 0.6N 0.2N 0.2N 1N 0.8N 0.4N 0.4N 0.6N 1.2N 0.8N 0.8N 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【交流讨论】 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，则所测浮力就会偏大； F浮=G物-F示 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【交流讨论】 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； G排=G总-G桶 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【交流讨论】 3.物体在浸入前，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。 G排=G总-G桶 F浮=G物-F示 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 实验：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【交流讨论】 4.实验中换用大小不同的物块，不同的液体，进行多次测量，是为了避免偶然性，获得普遍结论。 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 阿基米德原理 1.阿基米德原理内容： 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液体所受的重力。 2.数学表达式： F浮=G排=m排g=ρ液gV排 F浮为浮力，单位：N G排为排开液体所受重力，单位：N m排为排开液体的质量，单位：kg ρ液为液体的密度，单位：kg/m3 g为常数，9.8N/kg，单位：N/kg V排为物体排开液体的体积，单位：m3 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 阿基米德原理 3.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、排开液体体积的公式： 10.2 初中物理鹿老师 阿基米德原理 阿基米德原理 3.对于阿基米德原理的理解 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 初中物理鹿老师 例题：有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的塑料块。 （1）该塑料块浸没在水中时受到多大的浮力？ （2）若该塑料块在某种盐水中是漂浮的，它所受浮力的大小等于它所受的重力，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少？g取10N/kg。 10.2 阿基米德原理 阿基米德原理 初中物理鹿老师 例题：有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的塑料块。 （1）该塑料块浸没在水中时受到多大的浮力？ 10.2 阿基米德原理 阿基米德原理 根据塑料块所受的重力可以求得它的质量，再由体积、质量和密度的关系式就可以求得它的体积。 塑料块的质量 塑料块的体积 浸没在水中的塑料块的体积V塑料等于它排开水的体积V排。根据阿基米德原理，塑料块受到浮力的大小等于它排开的水所受的重力 F浮=G排= m水g= ρ水gV排 = 1×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3=0.2N 初中物理鹿老师 例题：有一杯水、一杯盐水和一块重0.22N、密度为1.1×103kg/m3的塑料块。 （2）若该塑料块在某种盐水中是漂浮的，它所受浮力的大小等于它所受的重力，浸在盐水中的体积是塑料块总体积的90%，则盐水的密度是多少？g取10N/kg。 10.2 阿基米德原理 阿基米德原理 塑料块在盐水中所受浮力的大小等于0.22 N，根据阿基米德原理，可以求得排开盐水的质量。再由体积、质量和密度的关系式就可以求得盐水的密度。即 盐水密度 初中物理鹿老师 课后练习 1.北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5m。有人说，水的深度越深，其产生的浮力就越大，因此，各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。你认为他的说法正确吗? 为什么? 这种说法是不正确的。 因为浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，运动员受到的浮力约等于其排开液体所受的重力，与水的深度无关。 10.2 阿基米德原理 初中物理鹿老师 课后练习 2.请比较以下浮力的大小。 ①同样重的两个铜块甲和乙，甲浸没在水中，乙浸没在煤油中，哪个受到的浮力大? ②同样重的铝块和铜块，都浸没在煤油中，哪个受到的浮力大? ③同样重的铝块和铜块，铜块浸没在煤油中，铝块浸没在水中，哪个受到的浮力大? ①铜块甲和乙同样重，即质量相等，体积相等，排开水与煤油的体积相等，因ρ水>ρ油，根据F浮=ρ液gV排可知，甲在水中受到的浮力大。 ②同样重的铝块和铜块，因为ρ铝<ρ铜，根据V=m/ρ，所以V铝>V铜，由于浸没，V排=V物，所以铝块排开煤油的体积大，根据F浮=ρ液gV排可知，铝块受到的浮力大。 ③同样重的铝块和铜块，因为ρ铝<ρ铜，根据V=m/ρ，所以V铝>V铜，由于浸没，V排=V物，所以铝块排开煤油的体积大，又因ρ水>ρ油，根据F浮=ρ液gV排可知，铝块受到的浮力大。 10.2 阿基米德原理 初中物理鹿老师 课后练习 3．在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是7.5N。把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时，弹簧测力计的示数是6.6N，金属零件的体积是多少? 10.2 阿基米德原理 金属零件受到的浮力 F浮=G–F示=7.5N-6.6N=0.9N 根据 F浮=ρ油gV排，金属零件排开水的体积 因为零件浸没在油中，所以零件的体积为1.125×10-4m3 初中物理鹿老师 课后练习 4．某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度：他把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上，铁块在空气中时弹簧测力计的示数是7.9N，把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的示数是7.1N，该液体的密度是多少？铁的密度为7.9×103kg/m3。 10.2 阿基米德原理 铁块受到的浮力 F浮=G–F示=7.9N-7.1N=0.8N 铁块的质量 铁块的体积 因为铁块浸没在液体中，所以V排=V铁=1×10-4m3 该液体的密度 课堂小结 10.2 阿基米德原理 浮力大小与排开液体的体积，液体的密度有关。排开液体的体积越大，液体的密度越大，所受的浮力就越大。 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。 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。 ⑤求液体密度、排开液体的体积公式： 阿基米德原理 影响浮力大小的因素 阿基米德 原理 初中物理鹿老师 谢 谢 $$