2020八年级物理下册 第二节 阿基米德原理

2020八年级物理下册 第二节 阿基米德原理

第二节 阿基米德原理 一、课程实施标准 知识内容 完成时间 课标标准 内容细目 教学实施具体要求 评价方式 阿基米德原理 ‎1课时 ‎1、知道阿基米德原理 ‎2、能利用F浮=G排=m排g=ρ液gV排计算简单的浮力问题 阿基米德原理 ‎1、知道阿基米德原理的内容 ‎2、能利用F浮=G排=m排g F浮 =ρ液gV排计算简单的浮力问题 作业测试学生实验操作 二、教学重点、难点 重点：学生经历探究浮力大小与排开液体重力关系的实验过程，归纳出阿基米德原理。‎ 难点：探究阿基米德原理的实验设计及操作过程；对阿基米德原理的理解。‎ 三、知识要点 ‎（一）阿基米德的灵感 ‎1．据说两千多年以前，古希腊学者阿基米德为了鉴定王冠是否是用纯金制成的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到:物体浸在液体中的体积，不就是物体排开水的体积吗？随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题，他经过了进一步的实验以后，便来到了王宫，他把王冠和同等质量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，密度不相同，所以证明了王冠里掺进了其他金属。这次试验的意义远远大于查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了阿基米德原理。‎ ‎2．实验：如图1所示，将空易拉罐引入水中，发现易拉罐浸入水中的体积越大，__________水的体积就越大。‎ 物体浸入水中的体积_________物体排开水的体积。‎ 易拉罐浸入水中越深，排开水越多越费力，说明水向上的_________越大。‎ 分析：易拉罐浸入水中更多，排开的水的体积更_________，所受浮力会_________，而物体受到的浮力与 _________和_________有关，而排开的液体体积和液体的密度的乘积是液体的_________。而液体的_________与其质量成正比。‎ 7‎ ‎3．猜想：物体所受浮力可能等于物体排开液体所受的________。‎ ‎【答案】排开；等于；浮力；‎ 大；更大；液体的密度；排开的液体体积；质量；重力 重力 ‎（二）探究阿基米德原理 ‎1．设计实验方案 需要解决的两个问题：‎ ‎①如何测量物体受到的浮力。‎ ‎②如何测量被物体排开的液体的重力。‎ ‎2．实验步骤：‎ ‎①用弹簧测力计测出空小桶的重力G1（如图2 所示）‎ ‎②用弹簧测力计测出小石块的重力G（如图3 所示）‎ ‎③将石块浸没入______________的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F拉（如图4 所示）‎ ‎④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G2（如图5 所示）‎ ‎⑤计算出小石块受到水的浮力F浮=______________，排开水的重力G排=______________。‎ 实验数据记录在表格中 小桶所受的重力G1/N 物体所受的重力G/N 物体在水中时测力计的读数F拉/N 小桶和排开水所受的总重力G2/N 浮力F浮/N 排开水所受的重力G排/N ‎3．进行分析总结：‎ 浸在水中的物体所受浮力的大小和物体排开水的重力_____________。‎ ‎4．阿基米德原理：‎ ‎(1)内容：浸在水中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它_____________所受到的的重力。‎ ‎(2)表达式：F浮=_____________。‎ ‎(3) 导出公式：‎ F浮=____________ =_____________ =______________。 ‎ 提示：“浸入”、“浸在”所表示的物体在液（气）体中的情形可能是_____________，也可能是_____________ ，而“浸没”一定是_____________（填“部分浸没”或“全部浸没”）‎ 7‎ 关于V排 ：浸没时（如图6所示）：V排=______________；‎ 未浸没时（如图7所示）：V排=______________.‎ ‎(4)从阿基米德原理可知：浮力的大小由_____________、______________决定，与物体的形状密度、质量、体积、在液体的深度、运动状态_____________。‎ ‎(5)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于_____________。‎ ‎【答案】盛满水；G-F拉；G2-G1‎ 相等 排开液体；G排；G排=m排g=ρ液gV排；部分浸入；全部浸入；全部浸入；V物；V排-V露 液体的密度；排开的液体体积；无关 气体 四、典型例题 例1．北京“水立方”中游泳池的水深设计得比别的游泳池深了‎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？‎ ‎【答案】不正确 ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理 ‎【解析】因为北京水立方虽然水的深度增加了，但是运动员在水中排开的体积并没有增大，由阿基米德原理得知，浮力F浮=ρ液gV排，g是固定的，对于相同的水质，ρ液是一样的，故运动员所受的浮力并没有增大。‎ 例2．请比较以下浮力的大小（ρ铜>ρ铝）‎ ‎（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，________受到的浮力大。 ‎ ‎（2）同样重的铝块和铜块，都浸没在煤油中， ________块受到的浮力大。‎ ‎（3）同样重的铝块和铜块，把铜块浸没在煤油中，铝块浸没在水中，________块受到的浮力大。‎ ‎【答案】甲；铝块；铝块 ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理，物体的浮沉条件 ‎【解析】(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，铜块等重，则体积相等，排开液体的体积相等，ρ水＞ρ煤油，根据F浮=ρ液gV排 7‎ 可知，甲的浮力大。（2）由ρ铜＞ρ铝可知，同样重的铝块和铜块铝块的体积大，都浸没在煤油中，根据F浮=ρ液gV排可知，铝块排开水的体积大，所以，铝块受的浮力大。（3）由ρ铜＞ρ铝可知，同样重的铝块和铜块铝块的体积大，铜块浸没在煤油中，铝块浸没在水中，铝块排开液体的体积大，且ρ水＞ρ煤油，根据F浮=ρ液gV排可知，铝块受的浮力一定大。‎ 例3．一个在节日放飞的氢气球，体积是‎620m3‎。这个气球在地面附近受到的浮力有多大？（设地面附近气温是‎0℃‎，气压是1×105Pa，ρ空气=‎1.29kg/m3，g=10N/kg）‎ ‎【答案】8060N ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理在气体中的应用 ‎【解析】这个气球在地面附近受到空气的浮力： F浮=ρ空气gV排=‎1.3kg/m3×10N/kg×‎620m3‎=8060N。‎ 例4．在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，读数是7.5N。当把零件浸没在ρ=0.8×‎103kg/m3的油中时，测力计的读数是6.6N，金属零件的体积有多大？（g=10N/kg）‎ ‎【答案】1.125×‎‎104m3‎ ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理，测力计法计算浮力 ‎【解析】F浮=G－F=7.5N－6.6N=0.9N 由F浮=ρ油gV排得 例5．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读数是4.74N，把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的读数是4.11N，该液体的密度是多少？（ρ铁=7.9×‎103kg/m3 ，g=10N/kg）‎ ‎【答案】1.05×‎103kg/m3 ‎ ‎【难易】中等 ‎ ‎【考点】阿基米德原理，测力计法计算浮力 ‎【解析】由重力公式G=mg得，铁块的质量m铁=G铁/g=4.74N÷10N/kg=‎0.474kg，由密度公式ρ=m/V物得，铁块的体积V铁=m铁/ρ铁=‎0.474kg÷(7.9×10³kg/m³)=6×10‎-5m3‎， 因为铁块浸没在液体中，所以铁块排开该液体的体积V排=V铁=6×10‎-5m3‎。 又因为铁块浸没在液体中受到的浮力F浮=G－F=4.74N－4.11N=0.63N，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排 得，该液体的密度 7‎ ‎。‎ 五、课堂反馈 ‎1．关于阿基米德原理，正确的叙述是 A．浸入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的体积 B．浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体的质量 C．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受到的重力 D．浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体的重力 ‎【答案】C ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理的理解 ‎【解析】阿基米德原理的内容是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到的重力。‎ ‎2．将同一铁块分别浸没于盐水、水、酒精中，铁块受到的浮力是 A．在盐水中最大 B．在水中最大 C．在酒精中最大 D．在三中液体中一样大 ‎【答案】A ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理和物体的浮沉条件的应用 ‎【解析】铁块在盐水、水和酒精中都是沉底，根据浮力F浮=ρ液gV排。V排一样，盐水的密度最大，所以铁块在盐水中的浮力最大。‎ ‎3．如图所示，A为木块，B为铝块，C为铁球，它们的体积相等，把他们都浸没在水中，则下列说法中正确的是 A．由于铁的密度大，所以铁球受到的浮力大 B．由于木块上浮，所以木块受到的浮力最大 C．三个物体受到的浮力一样大 D．由于铝块面积大，水对它向上的压力也大，因此铝块受到的浮力最大 ‎【答案】C 7‎ ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理的应用 ‎【解析】三个物体都是浸没，根据浮力F浮=ρ液gV排， V排一样，ρ液也一样，所以三个物体受到的浮力一样大。‎ ‎4．将一重为80N的物体，放入一盛满水的溢水杯中，从杯中溢出了30N的水，则物体受到的浮力是 A．80N B．30N C．50N D．110N ‎【答案】B ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理的应用 ‎【解析】根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力，因为溢出水的重力是30N，所以物体受到的浮力是30N。‎ ‎5．两手分别拿着一个小木块和一个大石块，把他们都浸没到水中，同时松开手，小木块上浮，大石块下沉，则他们受到的浮力 A．因为木块上浮，所以受到的浮力较大 B．因为石块下沉，所以受到的浮力较小 C．因为木块体积较小，所以受到的浮力较大 D．因为石块体积较大，所以受到的浮力较大 ‎【答案】D ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理的应用 ‎【解析】两个物体都是浸没，根据浮力F浮=ρ液gV排， ρ液一样，大石块比小木块体积大，所以V排也较大，故石块受到的浮力较大。‎ ‎6．弹簧测力计的下端吊着一个金属球，当静止时，弹簧测力计的示数是4N；若将金属球慢慢浸入水中，弹簧测力计的读数将逐渐________（变大/变小），金属球受到的浮力将逐渐________（变大/变小）；当金属球的一半浸在水中时，弹簧测力计的示数是2.4N，这时金属球受到的浮力是________N;此时金属球排开的水重________N。当金属球全部浸没在水中后，这时金属球受到的浮力是________N，弹簧测力计的示数是________N。‎ ‎【答案】变小；变大；1.6N；1.6N；3.2N；0.8N ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理，测力计法测浮力 7‎ ‎【解析】当金属球慢慢浸入水中，排开的体积逐渐变大， 由F浮=ρ水V排g，得金属球受到的浮力逐渐变大， 因为F浮=G-F示，金属球的重G不变，所以弹簧测力计的读数变小； 当金属球的一半浸在水中时，F示=2.4N， F浮=G排=G-F示=4N-2.4N=1.6N， 当金属球全部浸没在水中后，F浮′=‎2F浮=2×1.6N=3.2N， 由F浮′=G-F示′，得F示′=G-F浮′=4N-3.2N=0.8N．。‎ ‎7．有一个重力为5N、体积为‎300cm3的物体。该物体浸没在酒精中时受的浮力多大？‎ ‎（ρ酒精=0.8×‎103kg/m3 ，g=10N/kg）‎ ‎【答案】2.4N ‎【难易】较易 ‎ ‎【考点】阿基米德原理 ‎【解析】因为浸没，所以F浮=ρ液gV排=ρ酒精gV物=0.8×‎103kg/m3×10N/kg×‎300cm3=2.4N。‎ 7‎