資源簡介

(共27張PPT)
第九章 浮力
第3節 阿基米德原理
阿基米德的靈感
據說兩千多年以前，古希臘學者阿基米德為了鑒定金王冠是否是純金的，要測量王冠的體積，冥思苦想了很久都沒有結果。一天，他跨進盛滿水的浴缸洗澡時，看見浴缸里的水向外溢，突然想到，物體浸在液體中的體積不就是物體排開的液體的體積嗎？
新知導入
把裝滿水的燒杯放在盤子里，再把空的飲料罐按入水中，在手感受到浮力的同時，會看到排開的水溢至盤中。當飲料罐浸入水中更深、排開的水更多時，浮力是否更大？
阿基米德的故事啟示我們，物體浸在液體中的體積越大、也就是物體排開液體的體積越大、液體的密度越大，它受到的浮力就越大。我們來體驗一下：
1.掌握驗證阿基米德原理實驗的目的、方法和結論。
2.掌握并理解阿基米德原理的內容及表達式。
3.會用阿基米德原理計算浮力。
學習目標
排開液體的體積
物體浸在液體中的體積
=
將易拉罐按入裝滿水的燒杯中，感受浮力與排開的液體的關系。
回顧：浮力大小與哪些因素有關？
浮力大小，跟它浸在液體中的體積和液體的密度有關。浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，浮力就越大。
排開液體的體積
排開液體的體積
想想做做
做中學：探究浮力的大小
新知學習
浮力
大小
排開液體
所受重力
液體
密度
排開液體
的體積
排開液體
的質量
浮力大小與排開液體所受的重力有何關系？
m=ρV
G=mg
ρ
V
3.設計實驗
2.猜想
1.提出問題
浮力跟排開的液體的重力有什么關系？
浮力等于排開的液體的重力
（1）設法測出物體所受的浮力
（2）設法測出物體排開的液體所受的重力
（3）比較物體所受的浮力與排開液體所受重力的大小
實驗：探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系
思 考
1.怎樣測浮力？
2.怎樣收集排開的液體？
3.怎樣測出排開液體的重力？
4.物體浸在液體中包含哪兩種情況？
稱重法：
將小桶放在溢水口
G排= G總-G桶
浸沒
部分浸入
F浮 = G – F示
F示
G物
G桶
G總
（2）再用彈簧測力計測出石塊的重力 G物
（3）把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯里，用空杯承接從溢水杯里被排開的水，讀出此時彈簧測力計的示數F示。
（4）用彈簧測力計測出承接了水后杯子的總重G總。
（1）用彈簧測力計先測出空桶的重力G桶
F浮 = G物 - F示
G排 = G總 – G桶
實驗步驟
多次實驗，測量數據填入記錄表
次數 物體的重力G物 物體在液體中 測力計示數F' 浮力F浮 小桶和排液的總重G總 小桶的重力G桶 排開液體的重力G排
1
2
3
2.15N 1.35N 1.10N 0.3N
2.15N 1.80N 0.65N 0.3N
2.15N 1.60N 0.85N 0.3N
0.80N
0.80N
實驗數據
結論：
浮力 = 物體排開液體的重力。
0.35N
0.35N
0.55N
0.55N
2.公式：F 浮=G 排
4.適用范圍：液體和氣體
3.用于計算的導出式：
F 浮= G 排= m 排g=ρ液 gV 排
阿基米德原理
1.內容：浸入液體中的物體所受浮力的大小等于被物體排開的液體所受重力的大小。
阿基米德
阿基米德（公元前287年—公元前212年），偉大的古希臘哲學家、數學家、物理學家、力學家，靜態力學和流體靜力學的奠基人，并且享有“力學之父”的美稱，阿基米德和高斯、牛頓并列為世界三大數學家。
人物介紹
主要成就
浮力原理：物體在液體中所受浮力等于它所排開液體的重力。
杠桿原理：發現了杠桿平衡條件。
阿基米德的《方法論》：“十分接近現代微積分”，這里有對數學上“無窮”的超前研究，貫穿全篇的則是如何將數學模型進行物理上的應用。
1.區分：浸沒、浸入、浸在、沒入.
2.F浮＝ρ液gV排
ρ液——液體的密度；
V排——物體排開的液體的體積.
3.F浮＝ρ液 gV排表明浮力大小只和 ρ液、V排有關，浮力大小與物體的形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中是否運動等因素無關.
阿基米德原理的理解
（1）物體“浸在液體里”包括“全部浸入（即浸沒）”和“部分浸入”兩種情況。
浸沒
部分浸入
A．浸沒時，V排=V浸=V物
B．部分浸入時， V排=V浸關于阿基米德原理的討論
（2）浮力的大小等于被物體排開的液體受到的重力。
此時物體所受的浮力等于排開液體的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
V排=V浸=V物
V排=V浸V浸
1.比較浮力的大小
(1)質量相同的兩個實心銅塊甲和乙,甲浸沒在水中,乙浸沒在煤油中,哪個受到的浮力大
甲
乙
水
煤油
F浮=G排 =ρ液gV排
V排相同，比ρ液
F浮甲＞F浮乙
阿基米德原理的應用
(2)質量相同的實心鋁塊和銅塊,都浸沒在煤油中,哪個受到的浮力大
鋁塊
煤油
銅
煤油
F浮=G排 =ρ液gV排
m鋁=m銅,
ρ鋁＜ρ銅
V=m/ρ
V鋁＞V銅
銅塊
V鋁排＞V銅排
F浮鋁＞F浮銅
ρ液相同，比V排
(3)把剛才的銅塊浸沒在煤油中,鋁塊浸沒在水中,哪個受到的浮力大
鋁塊
煤油
水
銅塊
F浮=G排 =ρ液gV排
F浮鋁＞F浮鐵
V鋁排＞V銅排,
ρ水＞ρ煤油
2.通過浮力測密度
在彈簧測力計下懸掛一個金屬零件,讀數是79N。當把零件浸沒在水中時,測力計的讀數是69N,金屬零件的體積有多大 你能判斷這是哪種金屬么 (g取10N/kg)
解：
ρ金屬= = =7.9g/cm3
鐵
阿基米德原理
探究浮力大小跟排開液體所受重力的關系
阿基米德原理
浸入液體中的物體所受的浮力的大小等于物體排開液體所受重力的大小
F浮= G排= ρ液 gV排
阿基米德原理的應用
通過浮力的變化情況推斷其它力的變化情況
計算V排，計算F浮
比較浮力的大小
通過浮力測密度
課堂小結
1.小明把重為0.5 N的掛件放入盛有水的燒杯中,溢出的水的重力為0.3 N,則掛件受到的浮力( )
A.一定為0.3 N　　　 B.一定為0.5 N
C.可能為0.2 N D.可能為0.4 N
D
隨堂練習
2.體積為1×10-3 m3的物體浸沒在水中時,浮力的方向是_____________的,物體受到的浮力大小為_______N。(g取10 N/kg)
　豎直向上　
　10　
3.將一金屬塊置于盛滿水的溢水杯中使其浸沒,稱量計算得出溢出水的質量為100 g,則金屬塊所受的浮力為______N(g取10 N/kg),若將該金屬塊浸沒于煤油中,則所受浮力會_________。(選填“變大”“不變”或“變小”)
　1　
　變小　
4.某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照圖示
的步驟,探究浮力的大小與排開的液體所受重力的關系。
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力,其中石塊的重力
大小為________N。
　3.8　
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為________N。
石塊排開的水所受的重力可由圖中__________(填字母代號)兩個步驟測出。
(3)由以上步驟可初步得出結論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于
___________________。
(4)為了得到更普遍的結論,下列繼續進行的操作中不合理的是______。
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(5)在實驗前如果未將溢水杯中的水裝滿,會導致測得的“排開液體所受的重
力”_________(選填“偏小”“不變”或“偏大”)。
　1.4　
　A、D　
　其排開水的重力　
　A　
　偏小　
5.某超市開業時用了一個體積為30 m3的氫氣球進行廣告宣傳。充滿氫氣后,氣球和標語被繩AB豎直拴住,已知空氣的密度為1.29 kg/m3,g取10 N/kg,不計氣球皮的厚度。
(1)求該氫氣球受到的浮力多大。
(2)充氣后,氣球的總質量為5 kg(包括繩子、充滿的氫氣和標語),
求拴住這個氣球和標語,繩AB至少需要多大的力。
解:(1)該氫氣球受到的浮力:
F浮=ρ空氣gV排=ρ空氣gV=1.29 kg/m3×10 N/kg×30 m3=387 N。
(2)氣球的總重力:G=mg=5 kg×10 N/kg=50 N;
拴住這個氣球和標語,繩AB至少需要的力:
F=F浮-G=387 N-50 N=337 N。

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