物理人教版八年级下册阿基米德教案.docx
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物理人教版八年级下册阿基米德教案
第十章 浮力
第2节 阿基米德原理
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图10-2-10
一阿基米德原理
实验探究 浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
实验过程 如图10-2-11所示。
图10-2-11
操作说明
(1)溢水杯中的水应当装满(到溢水口处)。
(2)实验中所测物理量有:
物体__重力__、物体完全浸没后测力计示数、排开的水和小桶__总重力__、小桶__重力__。
实验结论 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的__重力__。
这就是著名的阿基米德原理。
用公式表示:
F浮=G排=__ρ液gV排__。
[点拨]
(1)浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,与物体的体积、密度、形状、在液体中是否运动、液体的多少等因素均无关。
(2)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液要改为ρ气;一般物体都是浸没于气体中的,则V排=V物,因此公式可写成F浮=ρ气gV物。
二计算浮力的四种方法
原因法(即压力差法)
称重法
阿基米德原理法
二力平衡法
浮力等于物体受到的液体对它向上和向下的压力差,即F浮=F向上-F向下
浮力等于物体重力减去物体浸在液体中时测力计示数,即F浮=G-F示
根据阿基米德原理计算:
F浮=G排=ρ液gV排
物体漂浮在液面上或悬浮在液体中时,由二力平衡条件计算:
F浮=G物
类型一 浮力的大小与排开液体的重力的关系
例1 在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”时,小明进行了如图10-2-12所示的实验。
测量结果如下表所示:
图10-2-12
A操作中测力计的示数/N
B操作中测力计的示数/N
C操作中测力计的示数/N
D操作中测力计的示数/N
2.0
0.5
1.5
1.0
分析表格中的数据可得结论:
浸在液体中的物体要受到液体对它的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受到的________。
[答案]重力
[技巧点拨]本题将“称重法”测浮力和阿基米德原理结合在一起进行考查,理解阿基米德原理是关键。
解题时先明确四个图中弹簧测力计分别测量的物理量,然后求出物体受到液体的浮力和排开液体的重力,进行比较回答。
例2 水平桌面上的烧杯内装有一定量的水,轻轻放入一个小球后,从烧杯中溢出100g的水,则下列判断正确的是(g取10N/kg)( )
A.小球所受浮力可能等于1N
B.水对烧杯的压强一定增大
C.小球的质量可能小于100g
D.小球的体积一定等于100cm3
[解析]A
(1)假设烧杯中原来装满水,小球浮在水面上(未完全浸没),其所受浮力:
F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N,
此时F浮=G球=m球g,
小球的质量:
m球=m排=100g,
排开水的体积:
V排=
=
=100cm3 放入小球后水深不变,对烧杯的压强不变。 (2)假设烧杯原来装满水,小球沉入水底,其所受浮力: F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N, 由二力平衡得,此时F浮 小球的质量: m球>m排=100g, 则排开水的体积: V′排= = =100cm3=V球。 放入小球后水深不变,对烧杯的压强不变。 (3)假设烧杯内原来没有装满水,则排开水的质量大于100g,此时小球受到的浮力、容器底受到的压强都要变大,小球的质量大于100g,体积大于100cm3。 综上分析可知,本题选A。 类型二 利用阿基米德原理求浮力 例3 在水中放入质量为3kg的木块,木块静止时有 的体积浸入水中。 求: (g取10N/kg) (1)木块静止时所受的浮力。 (2)木块的体积。 [答案] (1)30N (2)5×10-3m3 [解析] (1)木块受到的重力: G=mg=3kg×10N/kg=30N; 因为木块静止在水面上,所以木块受到的浮力: F浮=G=30N。 (2)因为F浮=ρ水gV排,所以V浸=V排= = =3×10-3m3;由题知,V浸= V木,所以V木= V浸= ×3×10-3m3=5×10-3m3。 [技巧点拨]本题已知木块的质量,利用重力公式可求木块重,根据二力平衡求木块受到的浮力;再利用阿基米德原理求排开水的体积,结合题目中提供的条件即可得木块的体积。 知识点❶ 阿基米德原理及其应用 1.某物体浸在水中时受到的浮力为2N,此时该物体排开水的重力( ) A.可能小于2NB.一定等于2N C.可能大于2ND.以上情况均有可能 [解析]B 根据阿基米德原理,物体在水中受到的浮力等于物体排开水的重力,则F浮=G排=2N。 2.在一个溢水杯中装满水,并在溢水杯口下放一个小烧杯,如图10-2-13所示,将一个体积为10cm3的金属块慢慢浸没到水中,等停止溢水后,小烧杯中承接的水的质量为________g,金属块受到的浮力为________N。 (g取10N/kg) 图10-2-13 [答案]10 0.1 [解析] (1)排开液体的体积等于金属块的体积: V排=V=10cm3=1×10-5m3; 由ρ= 得: m排=ρ水V排=1×103kg/m3×1×10-5m3=0.01kg=10g。 (2)根据阿基米德原理,金属块受到的浮力: F浮=G排=m排g=0.01kg×10N/kg=0.1N。 知识点❷ 有关浮力的计算 图10-2-14 3.如图10-2-14所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标语的情景。 已知气球的体积为8m3,气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9kg,空气的密度为1.29kg/m3,g取10N/kg,则系于地面拉住标语的细绳的拉力为( ) A.103.2NB.90N C.13.2ND.193.2N [解析]C 气球受到的浮力: F浮=ρ气gV=1.29kg/m3×10N/kg×8m3=103.2N,整套装置重: G=mg=9kg×10N/kg=90N;根据力的平衡条件得: F拉=F浮-G=103.2N-90N=13.2N。 4.[南充中考]如图10-2-15所示,用细绳系住体积为3×10-4m3的物体A,使它竖直下垂且全部浸入水中静止,此时绳子的拉力是1.5N,容器和水的总质量是0.7kg,容器与水平桌面的接触面积是100cm2。 求: (ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg) 图10-2-15 (1)物体A受到的浮力。 (2)物体A的密度。 [答案] (1)物体所受的浮力: F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=3N。 (2)由于物体处于静止状态,受力平衡,则GA=F浮+F拉=3N+1.5N=4.5N, 质量为mA= = =0.45kg; 则物体的密度: ρA= = =1.5×103kg/m3。 一、选择题 1.下列有关浮力的说法中正确的是( ) A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B.物体的体积越大,受到的浮力越大 C.物体浸入水中越深,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体,可能不受浮力 [答案]D 2.我国研制的深海载人潜水器——“蛟龙号”成功下潜至7000m水深处,这标志着我国已经进入全球“载人深潜技术”先进国家行列。 “蛟龙号”潜水器浸没后,在下潜过程中受到海水的压强和浮力( ) A.压强和浮力都不变 B.压强不变,浮力增大 C.压强增大,浮力不变 D.压强增大,浮力增大 [答案]C 3.把体积相等的实心木球和实心铝球浸没于某种液体中,放手后,木球悬浮而铝球下沉,静止后它们所受浮力的大小关系是( ) A.F木=F铝B.F木 C.F木>F铝D.无法确定 [答案]A 4.将系于绳端质量相等的铁桶和实心铁球同时没入水中,静止在如图10-2-16所示的位置,绳子对它们的拉力F1和F2的大小关系是( ) 图10-2-16 A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1 D.以上情况都有可能 [答案]B 5.如图10-2-17甲所示,立方体木块下端用一段细线与之相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。 现向容器中慢慢加水(如图乙所示),直到装满容器。 细线的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,则拉力F随深度h的变化关系图象是图10-2-18中的( ) 图10-2-17 图10-2-18 [答案]C 6.如图10-2-19所示,弹簧测力计每小格为0.5N。 将一金属块挂在弹簧测力计上静止时如图甲所示;然后将金属块浸没于水中静止时如图乙所示。 则金属块的密度ρ金为(g取10N/kg)( ) A.1.0×103kg/m3B.4.0×103kg/m3 C.2.0×103kg/m3D.4.0kg/m3 [答案]B 图10-2-19 图10-2-20 7.如图10-2-20所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的 时,弹簧测力计的示数为5.0N;当物体浸在水中的体积为物体体积的 时,弹簧测力计的示数为3.5N。 从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为( ) A.9.0NB.8.5NC.8.0ND.7.5N [答案]C 8.小芳同学在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图10-2-21所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4之间的大小关系是( ) 图10-2-21 A.F1=F4、F2=F3B.F2-F3=F4-F1 C.F1=F2=F3=F4D.上述结论都不正确 [答案]B 二、填空题 9.质量相同的甲、乙、丙三个物体都放在水中,静止后,甲、乙物体都漂浮于水面上,甲物体有一半的体积露出水面,乙物体有 的体积露出水面,丙物体悬浮于水中,则它们所受到的浮力关系是F甲______F乙______F丙,它们排开水的体积关系是V排甲______V排乙______V排丙,物体的体积关系是V甲______V乙______V丙。 (均选填“>”“<”或“=”) [答案]= = = = > > 10.如图10-2-22所示是物体浸入水中前后弹簧测力计的示数。 由此可知水对物体的浮力是______N,物体的密度是________kg/m3。 (g取10N/kg) 图10-2-22 [答案]1 4×103 11.某同学将一质量为300g的金属块轻轻放入盛满水的容器中,溢出了80g的水,则金属块受到的水的浮力是______N。 (g取10N/kg) [答案]0.8 12.一铜块浮在水银面上,它排开水银的体积是10cm3,则铜块的重力是________N,它的质量是________kg,体积是________m3。 (ρ水银=13.6×103kg/m3,ρ铜=8.9×103kg/m3,g取10N/kg) [答案]1.36 0.136 1.53×10-5 三、实验探究题 13.为了探究“浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力”的关系,某同学进行了如图10-2-23所示的实验: 图10-2-23 (1)你觉得合理的实验顺序是________。 (2)选用其他液体多次实验后,可得出结论: 浸在液体中的物体所受的浮力大小______________________________。 (3)图乙中,浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中,合金块所受的浮力________(选填“变大”“不变”或“变小”)。 (4)合金块的密度是__________。 (g取10N/kg) [答案] (1)丁甲乙丙 (2)等于它排开液体所受的重力 (3)不变 (4)4×103kg/m3(或4g/cm3) 四、计算题 14.如图10-2-24所示,将一块重为3N、体积为10-4m3的石块,用细线系着浸没在装有水的柱形容器中。 求: (g取10N/kg) 图10-2-24 (1)石块的密度。 (2)石块所受的浮力。 (3)细线受到的拉力。 [答案] (1)3×103kg/m3 (2)1N (3)2N [解析] (1)石块的质量: m= = =0.3kg,其密度: ρ= = =3×103kg/m3。 (2)石块所受浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-4m3=1N。 (3)石块受到的拉力: F拉=G-F浮=3N-1N=2N,故细线受到的拉力也为2N。 1.(多选)甲、乙两个实心物体,它们的质量相同,其密度分别为0.8×103kg/m3和0.4×103kg/m3。 甲、乙均被弹簧拉住,使它们都静止在水中,如图10-2-25所示。 则浮力F浮和拉力F拉的关系为( ) 图10-2-25 A.F浮甲∶F浮乙=2∶1 B.F浮甲∶F浮乙=1∶2 C.F拉甲∶F拉乙=1∶6 D.F拉甲∶F拉乙=2∶3 [答案]BC 2.受阿基米德辨别真伪皇冠故事的启发,小明设计了一个测量碗的密度的探究实验,实验步骤及实验数据如图10-2-26所示。 图10-2-26 根据实验数据,填写计算结果: (1)碗的体积为________cm3。 (2)碗的质量为________g。 (3)碗的密度为________g/cm3。 [答案] (1)30 (2)60 (3)2 [解析] (1)由图甲知,水的体积V1=500mL,由图丙知,碗和水的总体积V3=530mL,则碗的体积: V=V3-V1=530mL-500mL=30mL=30cm3。 (2)由图乙知,碗所排开水的体积V排=V2-V1=560mL-500mL=60mL,碗所排开水的质量m水=ρ水V排=1g/cm3×60cm3=60g;碗漂浮在水面上时,受竖直向下的重力G碗=m碗g和竖直向上的浮力F浮=m水g,处于平衡状态,由平衡条件得: G碗=F浮,即: m碗g=m水g,所以m碗=m水=60g。 (3)碗的密度ρ碗= = =2g/cm3。
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- 物理 人教版八 年级 下册 阿基米德 教案