八年级物理下册 第十章 第2节 阿基米德原理课件 （新版）新人教版

第2节阿基米德原理体验浮力的大小与排开液体所受重力的关系活动:在水桶中装满水,把空的饮料罐慢慢地按入水中,观察发生的现象。(1)往下按空饮料罐的过程中,越向下,用力越,说明了饮料罐受到的浮力变。(2)往下按空饮料罐时水会溢出,空饮料罐被按得越深,溢出的水,这个现象启示我们,浮力的大小可能跟____________有关。提示:(1)大大(2)越多排开水所受的重力1.阿基米德原理的内容是什么?2.阿基米德原理的公式是什么?3.阿基米德原理的适用范围是哪些?探究1浮力的大小跟排开液体所受重力的关系结合体验,思考以下问题:1.猜想与假设:结合体验,可以猜想浮力的大小与物体排开水所受重力的大小。参考答案:相等2.实验设计:(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出某物体所受的重力G。(2)如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时弹簧测力计的示数F'。同时,用小桶收集物体排开的水。(3)如图丙所示,测出小桶和物体排开的水的总重力G水和桶。(4)如图丁所示,测出小桶受到的重力G桶。3.计算浮力和排开液体的重力:(1)浮力的大小:F浮=。(2)物体排开液体所受的重力:G排=。提示:(1)根据称重法,浮力的大小等于物体所受重力的大小减去物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数,即F浮=G-F'。(2)用小桶盛接排开的水,则排开的水所受的重力G排=G水和桶-G桶。参考答案:(1)G-F'(2)G水和桶-G桶4.实验数据:次数物体所受的重力/N物体在水中时弹簧测力计的读数/N浮力/N小桶和排开水所受的总重力/N小桶所受的重力/N排开水所受的重力/N14.02.02.03.01.02.025.63.22.43.41.02.436.23.62.63.61.02.6分析数据可得出物体所受浮力的大小与它排开的水所受的重力的大小的关系是。参考答案:相等5.交流和评估:(1)在探究过程中如果溢水杯中的水没有加满,会造成什么影响?提示:如果溢水杯中的水没有加满,当物体浸没在水中时,溢水杯中的水面上升至满杯时才会有水溢出,从而使溢出的水的体积小于物体排开的水的体积。故要求溢水杯中的水一定要加满。参考答案:会使所测物体排开的水的体积减小。(2)怎样使溢出水的体积恰为物体排开水的体积?提示:在物体没有放入溢水杯前,向溢水杯内加水,直到水流出一部分,等水面静止时,把物体放入溢水杯中,待溢水杯中的水不再外溢时,此时所收集的水的体积即为物体排开的水的体积。参考答案:向溢水杯内加水,直到水流出一部分,等水面静止时,把物体放入溢水杯中,等溢水杯中的水不再外溢时为止。(3)实验中,能否先将物体浸没在水中后,将物体拿出读出物体受到的重力?为什么?提示:如果这么做,物体拿出水面时,物体上会沾有一部分水珠,测量的物体的重力会变大。参考答案:不能,因为物体上会沾有水珠,使测量的物体的重力变大。(4)在测排开水的重力时,如何改进可使结果更准确?参考答案:可以先测出小桶的重力,再测出小桶和排开的水的总重力,避免水珠沾在桶壁上。探究2阿基米德原理及其计算根据浮力大小与排开液体重力的关系推导浮力大小的计算公式。1.如果已知物体排开液体的质量m排,则F浮=。提示:由阿基米德原理的公式F浮=G排可知,如果知道物体排开液体所受的重力,即可知道物体所受的浮力,根据公式G=mg可得G排=m排g,则F浮=G排=m排g。参考答案:m排g2.如果已知物体排开液体的体积V排和液体的密度ρ液,如何求得浮力的大小?提示:由阿基米德原理的公式F浮=G排可知,如果知道物体排开液体所受的重力,即可知道物体所受的浮力,根据公式G=mg和m=ρV可得G=ρgV,则G排=ρ液gV排,则F浮=G排=ρ液gV排。参考答案:F浮=ρ液gV排3.阿基米德原理中“浸在”(选填“是”或“不是”)指“浸没”。提示:“浸在”不是只指“浸没”,“浸在”的含义包括两种情况:(1)物体完全浸没在液体中,此时V排=V物;(2)物体部分浸入液体中,此时V排V物。参考答案:不是4.浮力的大小跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动有关系吗?提示:由阿基米德原理可知,浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动等因素无关。参考答案:没关系1.内容:浸在液体中的物体受到_____的浮力,浮力的大小等于________________________。2.公式:__________________。3.浸在气体中的物体受到的浮力的大小:F浮=_______。向上它排开的液体所受的重力F浮=G排=m排g=ρ液gV排ρ气gV排考点1阿基米德原理的探究【典例1】(2013·丽水中考)在“浮力的研究”实验中:(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图甲所示,当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到浮力大小的变化是。(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;③如图丁,把石块浸入盛满水的溢水杯中,用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;④如图戊,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为,排出水的重力为。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是。【思路导引】解答此题的关键点有三个:(1)合理猜想浮力的大小与什么因素有关;(2)明确浮力的测量方法;(3)明确物体排开的水重的测量方法。【精讲精析】本题考查阿基米德的实验探究过程。(1)浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。铁块浸入水中的体积越大,它受到的浮力越大。(2)研究浸没在水中的石块受到的浮力与它排开的水所受重力之间的关系时,利用称重法测量石块受到的浮力F浮,利用排水法得出石块排开水的重力G排,通过比较得出结论。由图知,F浮=F1-F3=1.5N-1N=0.5N,G排=F4-F2=1N-0.5N=0.5N,故F浮=G排。答案:(1)逐渐变大(2)F1-F3F4-F2F1-F3=F4-F2【方法归纳】实验能否成功主要取决于对浸入水中物体排开的水能否全部收集。如溢出的水很难全部流入小烧杯中,少量水沿溢水杯壁流走了,即使将小烧杯紧靠溢水杯壁也不行。考点2阿基米德原理的应用【典例2】(2013·聊城中考)如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓慢下降(其底部始终与水面平行),使其逐渐浸入水中某一深度,如图乙所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:(1)圆柱体的重力。(2)圆柱体浸没时受的浮力。(3)圆柱体的密度。【思路导引】解答此题的思路如下:【精讲精析】(1)圆柱体入水前弹簧测力计的示数即为其重力:G=F=12N(2)圆柱体浸没在水中后弹簧测力计的示数即为其重力与浮力之差,所以F浮=G-F=12N-4N=8N(3)圆柱体浸没时,由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得=0.8×10-3m3答案:(1)12N(2)8N(3)1.5×103kg/m333F8NVg1.010kg/m10N/kg浮水3333G12N1.510kg/mVg0.810m10N/kg【方法归纳】推导公式F浮=G排=m排g=ρ液V排g的应用(1)ρ液是指排开液体的密度,而不是物体的密度,各种不同材料的物体,排开液体的体积相同时,无论空心还是实心,浸没在同种液体中时,所受浮力大小都相等。(2)V排是指排开的液体的体积,不一定等于物体的体积。1.小明同学在探究“浮力的大小等于什么(阿基米德原理)”时,做了如图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4之间的大小关系是()A.F2-F3=F4-F1B.F1=F4,F2=F3C.F1=F2=F3=F4D.上述结论都不正确【解析】选A。本题考查阿基米德原理。阿基米德原理的内容指出浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力,即F浮=G排,观察题图可知,F浮=F2-F3,G排=F4-F1,所以F2-F3=F4-F1。故选A。2.形状不同的铁块和铅块,浸没在水中不同的深处,如果受到的浮力相等,则可以判断它们的()A.质量相等B.体积相等C.压强相等D.重力相等【解析】选B。本题考查根据浮力知识判断的问题。根据公式F浮=G排=ρ水gV排可知,如果铁块和铅块受到的浮力相等,则它们排开水的体积相等,因浸没在水中,V排=V物,则可以判断它们的体积相等。3.将质量为0.5kg的物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢出0.2kg的水,则此物体受到的浮力是(g取10N/kg)()A.5NB.0.5NC.2ND.0.2N【解析】选C。浸在液体中的物体受到的浮力等于排开的液体受到的重力,即F浮=G排=m排g=0.2kg×10N/kg=2N。4.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研究目的的是()A.用力越大,物体排开水的体积越大B.液体的密度越大,物体所受浮力越大C.物体的体积越大,物体所受浮力越大D.物体排开水越多,物体所受浮力越大【解析】选D。本题考查探究浮力大小的因素。观察图示实验可以发现盆子浸入水中的部分越多,盆子排开的水越多,用力越大,说明盆子所受浮力越大。所以可以进行合理猜想的是D。5.(2013·株洲中考)如图所示,一个重力为10N的铁块用轻质细线系着浸没在水中,静止时铁块排开水的重力为6N,则铁块受到的浮力是N,细线对铁块的拉力是N。【解析】根据阿基米德原理F浮=G排=6N,铁块受到10N向下的重力,还受到6N向上的浮力,又因为其静止,合力为零,所以一定有一个大小为4N,方向竖直向上的力,即细线的拉力。答案:646.(2013·温州中考)温州水上台阁是一种供观赏用的龙舟。2013年5月,一只规模较大的水上台阁沉入塘河。打捞人员利用多个气囊使台阁浮出水面。一个气囊的体积约为30m3,河水的密度约为1×103kg/m3,则一个气囊浸没在河水中时,受到的浮力约为N。(g取10N/kg)【解析】气囊浸没在河水中,由阿基米德原理得F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N。答案:3×1057.(2012·天津中考)某教师在“阿基米德原理”教学过程中,做了如下演示实验。(1)在弹簧下端挂上小桶和金属块,记下弹簧伸长后指针位置O,如图甲所示。(2)溢水杯中装满水,把金属块全部浸入溢水杯的水中,用烧杯收集排开的水,弹簧缩短,如图乙所示。(3)把烧杯中的水全倒入小筒中,弹簧指针又恢复到原来位置O,如图丙所示。乙图的弹簧比甲图的弹簧缩短了,说明金属块受到的作用;丙图弹簧指针又恢复到位置O,说明。【解析】本题考查阿基米德原理的实验。乙图的弹簧比甲图的弹簧缩短了,说明金属块受到了向上托的力即浮力的作用;将金属块排开的水全倒入小桶中,弹簧指针又恢复到位置O,说明金属块受到的浮力大小等于金属块排开的水所受的重力。答案:浮力物体受到的浮力的大小等于物体排开的水所受的重力8.一金属块在空气中受到的重力为39N,把它全部浸没水中称时(金属块未接触底面),弹簧测力计读数为34N。(g取10N/kg)。求:(1)该金属块受到水对它的浮力。(2)该金属块的体积。(3)该金属块的密度。【解析】本题考查与浮力有关的综合计算。(1)金属块在空气中受到的重力为G=39N,金属块全部浸没在水中时弹簧测力计对它的拉力F=34N,所以该金属块受到水对它的浮力F浮=G-F=39N-34N=5N。(2)因为F浮=ρ水gV排所以=5×10-4m3。因为金属块浸没水中,所以V金=V排=5×10-4m3。(3)金属块质量所以金属块密度ρ===7.8×103kg/m3。答案:(1)5N(2)5×10-4m3(3)7.8×103kg/m33F5NVg