資源簡介

9.2 阿基米德原理
素養目標
1.重點:經歷探究浮力大小的實驗過程,分析數據,得出阿基米德原理。
2.利用阿基米德原理解釋生活中一些與浮力有關的物理現象,運用阿基米德原理進行相關的浮力計算。
3.培養利用所學物理知識分析、解決問題的能力。
學法指導
首先回顧浮力的概念、“稱重法”求浮力的實驗,以及影響浮力大小的因素,填寫導學案中的問題。看課本預習阿基米德原理的知識,明確阿基米德原理研究的問題,思考如何設計實驗,說出實驗方案,經歷探究的過程,分析數據,得出阿基米德原理。
【預習導學】
知識點 阿基米德原理
1.物體浸入液體后,它受到的浮力的大小既與物體浸入液體中的 有關,又與液體的
有關;而物體浸入液體的體積等于 。所以,浮力的大小可能與物體排開液體的
有關。
2.浮力的大小與物體排開的液體的重力有什么關系,如何設計實驗進行探究 需選擇哪些器材
實驗設計思路:需要測量的物理量:①物體受到的 ,② ;然后比較 的大小關系。
實驗所需的器材: 。
3.實驗中如何測量物塊受到的浮力 如何測量物體排開液體的重力
4.阿基米德原理的內容是 。
5.古代人對浮力的應用有 ;現代人用鋼鐵制成輪船是利用輪船是空心體,它能 ,因此受到的浮力很大。
6.*如圖所示,“遠征號”潛水艇從長江某基地駛向東海執行任務,該潛水艇設計體積約為V,自身質量為m。當它在東海某位置海面下h 深度處潛伏時,(已知海水的密度為ρ,g取10 N/kg;不考慮潛水艇體積變化)則它所受到的浮力F浮= 。
【參考答案】
1.體積　密度　被物體排開液體的體積　重力
2.浮力F浮　物體排開液體的重力G排　F浮與G排　彈簧測力計、重物、盛有液體的燒杯、溢水杯、空桶等
3.答:(1)用彈簧測力計測出物塊在空氣中的重力G和讀出物體浸入水中時測力計的示數F',則物塊受到的浮力F浮=G-F'。
(2)用測力計測量空杯子的重力G杯,把物塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,用空杯承接溢出的水,再用測力計測出溢出水和杯子的總重G總,則排開液體的重力G排=G總-G杯。
4.浸在液體里的物體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于物體排開液體的重力
5.獨木舟　排開的水量很多
6.ρ液V排g=10ρV
【合作探究】
任務驅動一 阿基米德原理公式
　　問題思考:如果已知液體的密度ρ液和物體排開液體的體積V排,如何計算物體受到的浮力F浮大小 寫出表達式。
【參考答案】
任務驅動一
答:由阿基米德原理知F浮=G排,因為G排=m排g =ρ液V排g,所以F浮=ρ液gV排。
任務驅動二 實驗探究:浮力的大小與物體排開的液體所受的重力有什么關系
(1)制訂實驗方案:明確課本圖9-9探究實驗步驟。
(2)以小組為單位,按圖9-9中(a)(b)(c)實驗步驟完成探究實驗。
(3)將實驗所收集到的數據記錄在下表中:
空杯重 G杯/N 石塊重 G石/N 石塊浸沒在水中時彈簧測力計示數F'/N 杯、水總重 G總/N 浮力的大小 F浮/N 排開水受的重力G排/N
　　(4)分析與論證:比較測得的浮力與物體排開的水所受的重力,你發現了什么
結論: 。這就是著名的阿基米德原理。
【參考答案】
任務驅動二
(3)0.5　3　2　1.5　1　1
(4)答:F浮=G排。
浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開液體的重力大小
任務驅動三 探究活動
同學們按下面的甲圖操作,探究了浮力的大小與物體排開的液體所受的重力的關系。課后復習時,物理興趣小組的同學們經過反復的思考、討論,提出了對該實驗的改進意見,并動手制作出了如圖乙所示的實驗裝置,其中A、B為兩個規格相同的彈簧測力計,C為重物,D為薄塑料袋(質量不計),E是用廢棄的大號飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入紅色的水,F是升降平臺(搖動手柄,可使平臺高度緩慢上升或下降),G為鐵架臺。
　　(1)實驗中同學們逐漸調高平臺F,使重物浸入水中的體積越來越大,觀察到彈簧測力計A的示數 ;彈簧測力計B的示數 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。比較彈簧測力計A的示數變化量ΔFA和彈簧測力計B的示數變化量ΔFB,它們的大小關系是ΔFA (選填“>”、“<”或“=”)ΔFB。
(2)通過分析,你認為應提醒興趣小組的同學在操作時要注意什么問題 (請寫出兩條)
① ;
② 。
(3)對比圖甲、圖乙的兩組實驗,改進后的實驗與原實驗比較有哪些優點 (請寫出三條)
① ;
② ;
③ 。
【參考答案】
任務驅動三
(1)減小　增大　=
(2)溢水杯中的水要加滿　盡量避免玻璃管與塑料袋間有作用力　(③彈簧測力計使用前要調零;④待彈簧測力計示數穩定后再讀數;⑤玻璃管不能浸入塑料袋里的水中;等)
(3)溢水杯中加紅色水,增加可見度　能同時顯示出物體所受的浮力大小和物體排開液體的重力大小　調節平臺F 的高度,可觀察到物體受到的浮力隨排開液體的體積的增大而增大　(④ 彈簧上端有鐵架臺固定,彈簧測力計示數更穩定;⑤薄塑料袋不計質量,彈簧測力計B的示數直接反映物體所受的浮力大小;等。答案合理均可。)

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