資源簡介

(共27張PPT)
第10章 浮力
第2節 阿基米德原理
視頻：《王冠的秘密》
通過剛才的短片，我們知道了阿基米德鑒別王冠的故事及其發現的浮力定律，這個定律到底是什么內容？有著怎樣的應用？
1.知道浮力大小與物體排開液體的重力的關系。
2.會用阿基米德原理的公式及推導式，計算浮力大小。
某天他去洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕拖起。他興奮地跳出澡盆，奔向街頭，大聲喊著“攸勒加!攸勒加!(我想出了!我找到了!)”
知識點一：阿基米德靈感的啟示
排開液體的體積
物體浸在液體中的體積
=
等質量的不同物質，由于密度不同，體積不等。
現在你知道阿基米德是怎么辨別出來的了嗎？
阿基米德又有了進一步的思考
影響浮力大小的因素
物體浸在液體中的體積(V浸)
液體的密度(ρ排)
物體排開液體的體積(V排)
V排
ρ液
×
=
m排
F浮
G排
浮力的大小跟排開液體的重力存在什么定量關系呢？
知識點二：浮力的大小
實驗探究：浮力與物體排開液體重力的關系
浮力的大小跟排開液體所受的重力應該有一定的關系，大小可能相等
實驗思路：
問題所受的浮力
物體排開液體的重力
在分析兩者的關系
本實驗需要先測量兩個量
實驗器材：
溢水杯 小桶 物體 彈簧測力計 水 細線
猜想與假設：
①測量浮力的方法
②排開液體所受的重力
溢水杯盛滿液體，把物體浸在液體中，物體排開液體流入小桶中，小桶中的液體就是被物體排開的液體，在使用彈簧測力計測出排開液體所受的重力。
G排=G總-G桶=F4-F3
稱重法:F浮=F1-F2
溢水法
圖1
圖2
圖3
圖4
要使實驗誤差最小，最合理的實驗步驟應是
3、1、2、4
③將溢水杯裝滿水，把物塊緩緩放入杯中，讀出此時彈簧測力計的讀數，并用小桶收集溢出的水。
⑤換用不同質量的物塊，重復以上步驟，記錄實驗數據。
④測出小桶和排開水的總重力，比較浮力和排開水的重力的關系。
②測出物塊的重力。
①測出空桶的重力。
①
②
實驗步驟：
實驗數據記錄表
次數 物塊的重力/N 空桶重力/N 彈簧測力計示數/N 桶和水總重/N 浮力/N 排開水的重力/N
1
2
3
實驗結論:
浸在液體中的物體，受到的浮力大小與它排開的液體所受的重力大小相等。
1.實驗中能否先將物體浸沒在水中后，再將物體拿出讀出物體受到的重力？為什么？
2.在測量排開液體的重力時，能否先測盛水后小桶的重力，再倒出水測出空桶的重力？為什么？
3.怎樣使溢出水的體積恰為物體排開水的體積？
不能 因為物體上會沾有水珠，使測量的物體的重力變大
不能 小桶內壁上會沾有水珠，使G排偏小
向溢水杯內加水，直到水流出一部分，等水面靜止時，把物體放入溢水杯中，等溢水杯中的水不再外溢時為止
交流與合作:
4.在探究過程中如果溢水杯中的水沒有加滿，會造成什么影響
會使所測物體排開的水的體積減小
V排=V物 V排5.實驗中，若先測桶和溢出水的重力，再將水倒出后測量空桶的重力，測量結果會怎樣
6.實驗中，如何是實驗結果更為具普遍規律
使測得的桶的重力偏大，G排偏小，測得的結果不準確。故實驗中應先測小桶的重力。
需換用不同的物體進行多次實驗，避免實驗偶然性，從而得到普遍規律。
1. 阿基米德原理內容：
2. 數學表達式：
浸在液體中的物體受到所受浮力的大小等于物體排開的液體所受重力的大小。
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
知識點三：阿基米德原理
3. 公式中各物理量的意義及單位
ρ液表示液體的密度，單位：千克/米3（kg/m3）
V排表示排開液體的體積，單位：米3（m3）
g表示9.8牛/千克（N/kg）
F浮表示物體受到的浮力，單位：牛（N）
各物理量全部采用國際單位制。
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
4. 對于阿基米德原理的理解
①影響浮力大小的因素
由公式F浮＝ ρ液 gV排可知：浮力F浮的大小只和 ρ液和V排有關，與物體的體積、形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中的運動狀態等因素無關。
②適用范圍：該定律也適用于氣體，物體在氣體中所受浮力的大小也可用F浮＝ ρ氣 gV排計算。
③求液體密度、排開液體的體積公式：
④理解“浸在液體中的物體”
浸在液體中的物體”包括兩種情況：一是物體全部浸入液體中，如圖中B物體，也叫浸沒；二是一部分體積浸入液體中，如圖中A物體 。
物體浸沒時：V排=V浸=V物； 物體部分浸入時：V排=V浸B浸沒
A部分浸入
簡 介
阿基米德（公元前287年—212年），偉大的古希臘哲學家、數學家、物理學家、力學家，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。
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。
《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。
例題
有一杯水、一杯鹽水和一塊重0.22 N、密度為1.1×103kg/m3的塑料塊。
(1)該塑料塊浸沒在水中時受到多大的浮力
(2)若該塑料塊在某種鹽水中是漂浮的，它所受浮力的大小等于它所受的重力，浸在鹽水中的體積是塑料塊總體積的90%，則鹽水的密度是多少 g取10 N/kg。
解：（1）根據塑料塊所受的重力可以求得它的質量，再由體積、質量和密度的關系式就可以求得它的體積。
即塑料塊的質量
m塑料===0.022kg
塑料塊的體積
V塑料===2×10-5m3
浸沒在水中的塑料塊的體積V塑料等于它排開水的體積 V排。根據米德原理，塑料塊受到浮力的大小等于它排開的水所受的重力
F浮=G排=m水g=ρ水V排g=1 × 103 kg/m3 × 2 ×10-5 m3× 10 N/kg= 0.2 N
(2)塑料塊在鹽水中所受浮力的大小等于0.22 N，根據阿基米德原理，可以求得排開鹽水的質量。再由體積、質量、密度的關系式就可以求得鹽水的密度。即
m鹽水===0.022kg
鹽水密度
ρ鹽水===1.22×103 kg/m3
該塑料塊浸沒在水中所受的浮力為0.2N，鹽水的密度為1.22×103 kg/m3。
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
浸在液體里的物體受到豎直向上的浮力，浮力的大小等于被物體排開的液體所受的重力
F浮= G排= ρ液 gV排
計算V排，計算F浮
1. 體積相同的鉛球、銅塊和木塊，浸在液體中的情況如圖所示，比較它們受到的浮力大小，正確的是（ ）
A.鉛球受到的浮力最大
B.木塊受到的浮力最大
C.銅塊受到的浮力最大
D.它們受到的浮力一樣大
D
2. 形狀不同的鋁塊、鐵塊、銅塊浸沒在水里，受到的浮力相同，由此可知它們的（　　）
A．質量相同
B．體積相同
C．密度相同
D．物重相同
B
3. 盛有水的相同柱形容器甲、乙置于水平地面。將柱體A、B豎直浸入水中，柱體靜止時如圖所示，此時測力計示數大于零。若放入前后容器對地面的壓強變化量相等，則下列判斷正確的是（　　）
A．柱體的質量mA=mB
B．柱體的體積VA=VB
C．柱體下表面受到液體壓力FA=FB
D．柱體受到的浮力F浮A=F浮B
B
4. 如圖所示是“探究浮力的大小與排開水所受重力關系”的過程示意圖。請根據圖示完成該實驗。
（1）圖B實驗中存在的錯誤是____________________；
（2）糾正錯誤后，繼續實驗，圖C 實驗中圓柱體受到的浮力
F浮 =_______N ；
（3）圓柱體排開水所受的重力
G 排= ______N；
溢水杯沒有裝滿水
1.2
1.2
（4）實驗結果表明：浸沒在水中的物體受到的浮力______（選填“大于”“等于”或“小于”）物體排開水所受的重力。為了________________，還需多次實驗獲得多組數據；
（5）實驗交流中，甲同學說“承接溢出的水的杯子必須是干燥的”，乙同學說“該實驗中圓柱體
部分浸入水也可以探究”，兩人
的說法________（選填“甲對乙
錯”、甲錯乙對”、“都正確”
或“都錯誤”）。
等于
尋找普遍規律
都正確

展開更多......

收起↑