資源簡介

(共35張PPT)
10.2 阿基米德原理
第10章 浮力
人教版2024版物理八年級下冊【精做課件】
授課教師：********
班 級：********
時 間：********
回顧上節課所學浮力的相關知識，提問學生：浮力的概念是什么？浮力產生的原因是什么？浮力大小與哪些因素有關？引導學生回顧并回答，鞏固已學知識。
講述阿基米德的故事：相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠。但是在做好后，國王疑心工匠做的金冠并非純金，工匠私吞了黃金，但又不能破壞王冠，而這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重。這個問題難倒了國王和諸位大臣。經一大臣建議，國王請來阿基米德來檢驗皇冠。最初，阿基米德也是冥思苦想而卻無計可施。一天，他在家洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕托起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法，來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿上就跑了出去，大聲喊著 “尤里卡！尤里卡！”（意思是 “找到了”）。引導學生思考：阿基米德從洗澡的現象中發現了什么？從而引出本節課要學習的阿基米德原理。
（二）新課講授（25 分鐘）
探究阿基米德原理
提出問題：引導學生思考，既然知道浮力大小與物體排開液體的體積和液體密度有關，那么浮力大小與物體排開液體所受的重力之間是否存在某種定量關系呢？提出探究問題 “浸在液體中的物體所受浮力大小與它排開液體所受重力有怎樣的關系？”
猜想假設：組織學生分組討論并進行猜想，學生可能會猜想浮力大小等于排開液體所受重力，或者浮力大小與排開液體所受重力成正比等。
設計實驗：介紹實驗器材，如彈簧測力計、大燒杯、小桶、溢水杯、石塊、水等。引導學生利用這些器材設計實驗來探究浮力大小與排開液體所受重力的關系。確定實驗方案：
用彈簧測力計測出小桶的重力

G
桶

。
用彈簧測力計測出石塊在空氣中的重力

G
。
將溢水杯裝滿水，把石塊用細線拴好，緩慢浸沒在溢水杯的水中，用小桶收集從溢水杯中溢出的水，同時讀出此時彈簧測力計的示數

F
，根據

F
浮

=G F
算出石塊受到的浮力。
用彈簧測力計測出小桶和溢出水的總重力

G
總

，則排開液體所受的重力

G
排

=G
總

G
桶

。
比較

F
浮

和

G
排

的大小關系。
進行實驗：學生分組進行實驗，教師巡視指導，提醒學生注意實驗操作規范，如溢水杯要裝滿水，石塊浸沒時不要碰到溢水杯壁和底部，彈簧測力計的使用方法要正確，準確讀取并記錄數據。
分析數據：實驗結束后，各小組匯報實驗數據。引導學生對數據進行分析，比較浮力大小

F
浮

和排開液體所受重力

G
排

的大小，得出結論：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小
水
。
解釋生活現象：以輪船為例，講解輪船是采用空心的辦法增大可以利用的浮力，使它能夠漂浮在水面上。根據阿基米德原理，輪船漂浮時

F
浮

=G
船

，它排開一定量的水，排開的水所受重力等于輪船自身重力。讓學生分析潛水艇、氣球和飛艇等利用浮力的例子，鞏固對阿基米德原理的應用。
阿基米德原理在氣體中的應用：講解阿基米德原理同樣適用于氣體，浸在氣體中的物體受到的浮力大小等于它排開氣體所受的重力，即

F
浮氣氣球排開了一定體積的空氣，氫氣球受到的空氣浮力大于它自身的重力。
（三）課堂小結（5 分鐘）
與學生一起回顧本節課所學內容，包括阿基米德原理的探究過程、原理的內容、公式以及在生活中的應用，強調
公式中各物理量的含義和單位。
總結科學探究的方法，鼓勵學生在今后的學習中運用科學探究的方法探索更多的物理知識。
（四）課堂練習（10 分鐘）
給出一些關于阿基米德原理概念理解的選擇題和填空題，考查學生對原理的掌握情況。
展示一些物體在液體或氣體中受力的情景圖，讓學生運用阿基米德原理計算浮力大小，分析物體的浮沉情況，檢驗學生對知識的應用能力。
設計一些簡答題，如 “為什么用鋼鐵制成的輪船能漂浮在水面上，而實心的鋼鐵塊卻會沉入水底？” 考查學生運用阿基米德原理解釋生活現象的能力。
5
課堂檢測
4
新知講解
6
變式訓練
7
中考考法
8
小結梳理
學習目錄
1
復習引入
2
新知講解
3
典例講解
學習目標
1. 利用實驗探究得出浮力大小與物體排開液體的重力的定量
關系。（重點）
2. 歸納總結實驗結論并用文字準確描述。 （難點）
3. 經歷探究阿基米德原理的實驗過程，進一步練習使用彈簧
測力計測浮力。（素養）
　　兩千多年以前，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，他忽然想到：物體浸在液體中的體積，不就是物體排開液體的體積嗎？
阿基米德的啟示
阿基米德的靈感
阿基米德的故事，給了我們很大的啟示。我們知道，物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，它受到的浮力就越大。現在我們用“物體排開液體的體積”取代“浸在液體中物體的體積”來陳述這個結論，就是：物體排開液體的體積越大、液體的密度越大，它所受的浮力就越大。
物體浸在液體中的體積
=
物體排開液體的體積
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阿基米德靈感的啟示
知識點一
物體浸在液體中的體積，就是物體排開液體的體積。
浮力影響因素
物體排開液體的體積
液體密度
V排
ρ液
排開液體的體積越大
液體的密度越大
浮力越大
排開液體的質量越大
m液=ρ液V排
排開液體的重力越大
G排=m排g
猜想：
浮力可能與排開液體的重力有關
浮力的大小
知識點二
實驗
探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系
【提出問題】
物體所受的浮力與它排開液體所受的重力之間有什么定量關系？
【猜想與假設】
浮力大小
排開液體的重力
【實驗步驟】
①用彈簧測力計測量空桶所受的重力G桶。
②用彈簧測力計懸掛一個物體，讀出物體在空氣中(如圖乙)和浸在水中(如圖丙)靜止時彈簧測力計的示數G物和F拉，計算物體在水中所受浮力的大小。同時用小桶將排開的水收集起來。
【實驗步驟】
④換大小不同的物體，重復以上實驗，記錄實驗數據。
③用彈簧測力計測量裝水小桶所受的重力(如圖丁)，計算排開的水所受的重力G總。
多次實驗避免偶然性
實驗中先測空桶重力,再測小桶和水的總重力，然后計算排開的水的重力,與乙、丙、丁、甲的實驗順序相比,可避免因桶內殘留有水而影響測量結果。
阿基米德原理
【數據記錄】
次數 小桶所受的重力G桶/N 物體所受的重力G物/N 物體在水中時彈簧測力計的讀數F拉/N 小桶和排開水所受的重力 G總/N 浮力 F浮/N 排開水所受的重力
G排/N
1 0.31 1.25 1.05 0.51 0.20 0.20
2 0.31 1.25 0.69 0.86 0.56 0.55
3 0.31 1.25 0.30 1.28 0.95 0.97
F浮=G物-F拉
G排=G總- G桶
物體受到浮力的大小等于它排開的液體所受的重力
【實驗結論】
例 兩個相同的燒杯中分別裝滿了兩種不同的液體，把甲、乙兩球分別輕輕地放入兩杯液體中，最后處于如圖所示狀態。已知甲、乙排開液體的重力相等，則甲、乙所受浮力相比（ ）
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一樣大
D.不知道液體密度，無法比較浮力大小
C
阿基米德原理
知識點三
浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。
F浮 = G排 = ρ液 gV排
排開液體的重力（N）
浮力（N）
液體密度（kg/m3）
9.8N/kg
排開液體體積（m3）
1.內容
2.公式
F浮＝ ρ液 gV排
表明浮力大小只和 r液、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是否運動等因素無關。
阿基米德原理不僅適用于液體，也適用于氣體。
浸在氣體中的物體收到的浮力F浮=ρ氣 gV排
3.對阿基米德原理的理解
“浸入”包括“全部浸入（即浸沒）”和“部分浸入”兩種情況。
浸沒
部分浸入
不論物體是浸沒還是部分浸入在液體里都受到浮力。對于同一物體而言，浸沒時受到的浮力大，部分浸入時受到的浮力小，而且浸入的體積越小，所受的浮力也越小。
物體排開液體的體積等于物體浸入液體中的體積。
浸沒時：V排=V浸=V物，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
部分浸入時： V排=V浸＜V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物
浸沒
部分浸入
例 題
有一杯水、一杯鹽水和一塊重0.22N、密度為1.1×103kg/m3的塑料塊。
（1）該塑料塊浸沒在水中時所受的浮力是多少？g取10N/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。
塑料塊的質量
例 題
塑料塊的體積
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。根據阿基米德原理，塑料塊受到的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
=1×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.2N
有一杯水、一杯鹽水和一塊重0.22N、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？g取10N/kg。
例 題
（2）若該塑料塊在鹽水中是漂浮的，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10N/kg。
（2）塑料塊在鹽水中所受浮力的大小等于0.22N，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
鹽水密度
該塑料塊浸沒在水中所受的浮力為0.2N，鹽水的密度為1.22×103kg/m3。
知識點1 探究浮力與排開液體重力的關系
1.如圖所示的是小李同學驗證阿基米德原理的一個實驗過程圖:
(1)該實驗研究的是浸在液體中的物體受到的浮力與
　　　　　　　　之間的關系;為了減小誤差,實驗的最簡便、最合理的步驟順序為　　　　　 　(用字母ABCD排序)。
基礎過關
排開液體的重力
1
ADBC(或DABC)
(2)利用　　　　兩個步驟可測出物體所受浮力,　　　　兩個步驟是為了測量排開液體所受重力的大小,實驗步驟A、B、C、D中,彈簧測力計的示數依次為FA、FB、FC、FD,若這些示數之間的關系滿足
　　　　　　　　(用式子表示),則可證明,浸入液體中的物體所受浮力的大小　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)物體排開的液體所受重力的大小。
1
C、D
A、B
FA-FB=FC-FD
等于
(3)下表是小李同學實驗時設計的表格及填寫的實驗數據,請你將該表格①與②兩處內容補充完整。
1
次 數 物重 G/N 物體浸沒在水中彈簧測力計的示數F/N 空桶和排開水的總重G總/N ① 浮力 F浮/N 排開
水重
G排/N
1 1.2 0.7 1.1 0.6 0.5 0.5
2 2.0 1.5 1.0 0.6 0.5 0.4
3 2.4 1.7 1.3 0.6 ②　 　 0.7
空桶重
G桶/N
0.7
(4)小李同學在進行數據分析時,發現第2次實驗數據與其他兩次反映的規律不相符,物體排開水的重力明顯小于所受的浮力,排除測量誤差因素的影響,則實驗操作中可能造成這種結果的原因是　　(填選項字母)。
A. B步驟中水面未到達溢水杯的溢水口
B. B步驟中物體未全部浸沒在水中
(5)進行B步驟時如果物體沒有全部浸在水中,　　　　(選填“能”或“不能”)驗證阿基米德原理。
1
A
能
(6)小李用水做完實驗后,將水換成其他液體再重復幾次實驗,其主要目的是　　　(填選項字母)。
A.多次測量求平均值,減小誤差
B.多次測量尋找普遍規律
(7)物體從剛接觸水面到全部浸沒在水中,水對溢水杯底部的壓強
　　　　(選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“保持不變”)。
1
B
保持不變
能力突破
2.下列甲、乙、丙、丁四幅圖是某實驗小組利用彈簧測力計、溢水杯、圓柱形物塊、小桶和水探究浸在液體中的物體所受浮力跟它排開液體所受重力的關系的過程情景,其中彈簧測力計的示數依次是F1、F2、F3、F4。
(1)在實驗操作前,細心的小明指出情景甲中存在錯誤,該錯誤是
　　 　　。
溢水杯中水面未到達溢水杯杯口
2
(2)改正錯誤后,把物塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,物塊受到的浮力
F浮=　　　　(用圖中的物理量符號表示),物塊排開的水重
G排=　　　　(用圖中的物理量符號表示),通過數據比較浸沒在液體中的物體所受浮力的大小和排開液體所受重力的大小。
(3)在完成實驗之后,小紅發現桌上有一瓶鹽溶液,她思考之后建議:利用浮力來測量該液體的密度,經過組內一番討論,僅增加了圖戊(圖戊中是鹽水,圖乙中是水)所示情景,此時彈簧測力計的示數為F5,則待測鹽溶液的密度ρ液可表示為ρ水或ρ水,其中 X=　　　　(用F1、F5表示)。
F1-F2
F3-F4
F1-F5
2
3.學完阿基米德原理之后,小偉和小雪用如圖所示的實驗裝置做了一個課外實驗。他們將溢水杯放在電子秤上,向溢水杯中加水后(如圖甲所示),在表格中記錄下測力計A、B及電子秤的第一次實驗數據;然后他們將物體緩慢下降,當物體的部分體積浸在水中時(如圖乙所示),記錄下第二次實驗數據;剪斷系在物體上的細線,將物體緩慢沉入到水底后(如圖丙所示),記錄下第三次的實驗數據。(g取10 N/kg)
素養達標
3
(1)觀察乙、丙兩圖可知,物體在圖　　　中所受浮力更大,是因為此時物體浸在水中的　　　　更大。
丙
3
次數 測力計A/N 測力計B/N 電子秤/g
第一次 1.00 0.02 500.00
第二次 0.60 0.22 520.00
第三次 0 540.00
體積
(2)在整理數據時,小雪和小偉發現第三次實驗中測力計B的示數記錄不同,小雪記的是0.62 N,小偉記的是0.42 N,他們討論推理后認為有一個數據是正確的,請判斷誰的記錄是正確的,并說明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3
小雪正確，理由是實驗過程中總重力不變，G物+G杯+G桶=G總，由前2次實驗數據可知，G總=1N+0.02N+500×10-3kg×10N/kg=6.02N，故第3次實驗測力計B的示數
F=6.02N-0N-540×10-3kg×10N/kg=0.62N，所以小雪記的0.62N是正確的。
課堂教學展示
課堂小結
阿基米德原理
規律
應用
F浮=G排= ρ液g V排
求排開液體的體積
求浮力
求液體的密度
1.從課后習題中選取；
2.完成練習冊本課時的習題。
課后反饋總結
布置作業
謝謝觀看！

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