四、 浮力（培优教学课件）（第2课时）物理苏科版八年级下册

该初中物理课件聚焦“浮力”第2课时，核心围绕阿基米德原理及浮力产生的原因展开。通过《王冠的秘密》视频导入，结合上节“浮力与浸体体积、液体密度关系”的知识回顾，以实验探究（称重法测浮力、溢水法测排液重力）、数据表格记录、例题解析为支架，衔接前后知识点。 其亮点在于以科学探究为主线，设计“提出问题-实验设计-数据分析-结论论证”完整流程，结合“远望7号”船舶、“中山大学极地”号科考船等实例渗透物理观念。配套视频资源（实验演示、原理讲解）辅助直观理解，错误分析（如溢水杯未装满水的影响）培养科学思维，助力学生深化知识应用，教师教学更具操作性与实效性。

第九章 压强和浮力 第四节 浮力（第1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？ ………… 致老师、同学 视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。课件版权归本工作室，侵权必究。 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了高质量编辑，故资源比较大，本节ppt约90MB. 视频资源 清单 视频资源 大小 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》 导入新课 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 （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 01 1. 知道浮力就是液体或气体对物体向上托的力；知道下沉的物体也受到浮力。 2. 会用弹簧测力计等测量工具探究影响浮力大小的因素。 3. 知道阿基米德原理。能用阿基米德原理解释或解决生产、生活中的有关现象或问题。 学习内容 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 一、阿基米德原理 第四节 浮力（第2课时） 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 一、阿基米德原理 （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 （5）验证阿基米德原理的第二套装置 【实验器材】两个相同的弹簧测力计A和B、重物、 溢水杯（由饮料瓶和吸管组成）、薄塑料杯（质量 忽略不计）等器材，装置如图所示。 【实验原理】向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，根据F浮＝G-F示可知，弹簧测力计A的示数变化量ΔFA为物体所受的浮力；根据G排＝G桶+排水-G桶可知，弹簧测力计B的示数变化量ΔFB为物体排开的液体的重力。如果ΔFA＝ΔFB，则可以验证阿基米德原理的正确性。 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）。 2.7×108N 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】小明用如图所示装置验证阿基米德原理：将装满水的溢水杯放在升降台上，用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时，小明发现随着重物浸入水中的体积变大，弹簧测力计甲的示数逐渐______，弹簧测力计甲的示数变化量______ （选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的示数变化量，则验证了阿基米德原理。 变小 等于 一、阿基米德原理 重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据 F浮=ρ液V排g可知，重物受到的浮力变大，又因为F浮=G-F示 得F示=G-F浮 所以弹簧测力计甲的示数逐渐变小。 又因重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计乙的示数变大；根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计甲示数的变化量等于乙示数的变化量，则验证了阿基米德原理。 一、阿基米德原理 【例题3】小红利用以下几个实验来探究浮力： （一）利用图一来验证阿基米德原理： （1）以上四个步骤，最佳顺序是_______； （2）以下情况会影响结论的是（ ） A．图甲中水面未到达溢水杯的溢水口； B．图乙中物体未全部浸入水中； C．AB选项均不影响； D．AB选项均影响。 （二）利用图二探究影响浮力大小的因素： （1）物体浸入水中时（图丙），水对容器底的压强增大了Δp1， 物体浸入酒精中时（图戊），酒精对容器底的压强增大了Δp2，则Δp1 Δp2； （2）由图可知，物体密度为 kg/m3。 丁甲乙丙 4×103 ＞ A 一、阿基米德原理 【解析】（一）（1）最合理的实验顺序是： 丁、测出空桶的重力； 甲、测出物体所受到的重力； 乙、把物体浸在装满水的溢水杯中，测出测力计的示数； 丙、测出桶和排开的水受到的重力； 故正确顺序为：丁、甲、乙、丙。 （2）图甲中水面未到达溢水杯的溢水口，物体放入溢水杯时，先要使溢水杯满了才可以向外排水，故在此过程中，物体受到的浮力大于排出的水的重力； 图乙中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 （二）（1）由称重法可知，物体在图丙中所受浮力为F丙=12N-9.5N=2.5N 物体在图戊中所受浮力为F戊=12N-9.6N=2.4N 通过受力分析可知，水将物体浸入液体中时，液体对容器底增大的压力大小等于物体所受的浮力，故ΔF1＞ΔF2，根据p=F/S可知，S相同，故Δp1＞Δp2 （2）空气中物体的重力为G=12N；浸没在水中弹簧测力计的示数为F′=9N， 物体在水中受到的浮力为F浮=G-F′=12N-9N=3N 浸没时，物体的体积等于排开液体的体积，故 可得物体密度ρ物=4×103kg/m3 二、浮力产生的原因 第四节 浮力（第2课时） 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。 二、浮力产生的原因 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4】2022年10月12日“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。其中的“水球变懒”实验，将注射器对准固定的水球进行喷气，而且比较剧烈；然后将一个空心钢球放进水球内部，观察到水球振动变慢，即“水球变懒”，水球整体惯性______ （选填“变大”、“不变’或“变小”）；钢球_______（选填“有”或“没有”）受到水的浮力。 变大 没有 【解析】加入钢球后，水球整体质量变大，水球惯性变大。 浮力产生的原因：物体受到向上的压力大于向下的压力，存在压力差产生了浮力。因为在太空中，物体处于失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，则钢球没有受到水的浮力。 二、浮力产生的原因 【例题5】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 【解析】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 三、课堂总结 第四节 浮力（第2课时） 课堂总结 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 四、实践与练习 第四节 浮力（第2课时） 实践与练习 【解析】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 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） 实践与练习 【解析】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）。 3. 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？ 五、综合提升训练 第四节 浮力（第2课时） 综合提升训练 1．如图所示，用针将重为3N的长方体小木块压入水中浸没，静止时木块上表面受到水的压力为5N，下表面受到水的压力为10N，则木块受到的浮力大小为_____N；针对木块的压力为_______N。 5 【解析】根据压力差法可得木块受到的浮力为F浮= F下- F上=10N-5N=5N 图中木块静止，受到竖直向下的重力、竖直向下的压力、竖直向上的浮力，在这三个力的作用下处于平衡状态，由平衡力可得，针对木块的压力为 F=F浮-G-F=5N-3N=2N 2 综合提升训练 2. 为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋（塑料袋很轻很薄）中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变____，说明盛水的塑料袋排开_____________越大，受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到________________现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。 袋内外水面相平 小 液体体积 综合提升训练 【解析】将塑料袋慢慢浸入水中时，塑料袋受到水对它向上的浮力，而弹簧测力计的示数等于塑料袋和水的总重力减去浮力，所以测力计的示数会变小。 随着塑料袋浸入水中的体积逐渐增大，它排开的水的体积也在增大，此时测力计示数变小的幅度越来越明显，说明受到的浮力在增大，这表明盛水的塑料袋排开液体（水）体积越大，受到的浮力越大。 当塑料袋慢慢浸入水中，直到袋内外水面相平时，此时塑料袋排开的水的重力与塑料袋内水的重力相等。根据阿基米德原理，物体受到的浮力等于排开液体所受的重力，所以此时浮力等于塑料袋和水的总重力，弹簧测力计的示数就为零，从而验证了阿基米德原理。 综合提升训练 3. 如图，用细线将一个质量为270g、体积为100cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上，使铝块完全浸没在水中静止不动，排开水的体积是 cm3，排开水的重力是 N，此时，该铝块受到的浮力为 N，电子测力计的示数 N。此时使铝块在水中继续下降，它所受的浮力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取10N/kg，细线重力忽略不计） 不变 100 1 1.7 1 综合提升训练 【解析】铝块完全浸没在水中静止不动，排开水的体积等于铝块的体积，排开水的体积V排=V=100cm3 排开水的重力 G排=m排g=ρ水V水g=ρ水Vg=1×103kg/m3×100×10-6m3×10N/kg=1N 此时，该铝块受到的浮力为F浮=G排=1N 铝块的重力G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N 电子测力计的示数F=G-F浮=2.7N-1N=1.7N 此时使铝块在水中继续下降，铝块排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知，它所受的浮力将保持不变。 综合提升训练 4. 小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理，通过调节升降台的高度让金属块浸入盛满水的溢水杯中（金属块始终未与容器底接触），溢出的水会流入右侧空桶中，下列说法正确的是（　　） C A．随着升降台升高，水对溢水杯底部的压力越大 B．金属块浸没后，在水中的深度越深，弹簧测力 计A的示数越小 C．金属块浸没前，由弹簧测力计A、B的变化量 也能证明阿基米德原理 D．若实验前溢水杯中未装满水，对实验结果没有影响 综合提升训练 【解析】 A．随着升降台升高，金属块浸入水中深度变大，但溢水杯中水的深度不变，根据p=ρgh，水对溢水杯底部的压强不变，由F=pS知水对溢水杯底部的压力不变，故A错误； B．金属块浸没在水中的深度越深，排开水的体积不变，受到的浮力不变，根据称重法F浮=G-F示可知弹簧测力计A的示数不变，故B错误； C．金属块浸没前，金属块排开的水全部溢出到桶中，根据称重法F浮=G-F示可知弹簧测力计A的示数变化量即为物体受到的浮力，弹簧测力计B的示数变化量即为排开液体的重力，弹簧测力计A和B的示数变化量相等，即浮力大小等于排开液体的重力，所以也能证明阿基米德原理，故C正确； D．若实验前溢水杯中未装满水，物体受到的浮力不变，溢出的水将减小，测得的G排偏小，故对实验结果有影响，故D错误。 故选C。 综合提升训练 5. 中国首艘具备极地破冰能力的高校科考船——“中山大学极地”号完成了改造升级，并于2024年7月26日至10月7日，顺利完成北冰洋科学考察任务，显示了中国强大的极地科研能力。“极地”号科考船长78.95m、宽17.22m，满载排水量约5800t，最大吃水深度约8.2m，破冰能力排在世界前列。（g取10N/kg） （1）满载时，该科考船受到的浮力多大？ （2）满载时，该科考船排开水的体积为多少？ 综合提升训练 6．小华在学习了浮力相关知识后，利用相关器材，完成了如图所示的三次实验，请根据实验数据，求：（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）金属块在水中受到的浮力； （2）金属块的密度； （3）液体的密度。 综合提升训练 【解析】（1）第一个图弹簧测力计的分度值是0.1N，读数为2.7N，根据称重法可得，金属块在水中受到的浮力F浮= G- F水=2.7N-1.7N=1N （2）金属块浸没，排开水的体积与金属块的体积相等，则金属块的体积为 金属块的密度为 （3）据图可知，金属块完全浸没在液体中受到的浮力为 F浮= G- F液=2.7N-1.9N=0.8N 金属快排开液体的体积不变，则液体的密度为 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $