初中物理人教版八年级下册第十章 浮力10.2 阿基米德原理学案

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1.理解影响浮力大小的因素；
2.通过实验探究活动深刻理解探究影响浮力大小因素的实验活动；
3.掌握阿基米德原理；
4.会利用阿基米德原理解答有关问题。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、阿基米德的灵感
两千多年前，古希腊学者阿基米德在洗澡时突然意识到物体浸在液体中的体积就等于物体排开液体的体积，并由此计算出了王冠的密度，鉴定出王冠不是用纯金制成的。
沿着这个思路，我们又发现，物体排开液体的体积乘以液体的密度就等于排开液体的质量。当物体排开液体的体积越大时受到的浮力越大，而排开液体的体积越大，排开液体的质量也就越大，排开液体的重力也越大，由此我们可以进一步推想：浮力的大小跟排开液体所受的重力密切相关。
知识点二、浮力的大小
实验探究：浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【典例1】为了直观验证阿基米德原理，小明改进了实验装置，如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上，用粗铁丝做一个框，挂在弹簧测力计挂钩上，在粗铁丝框上端悬吊一个金属块，下面放一小杯。铁架台的支架上放置一只溢水杯，溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触。
（1）首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架，使金属块完全浸没入水中，但不与溢水杯底部接触，（如图甲→乙→丙），在此过程中，弹簧测力计示数：F甲________F丙（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）然后再平稳缓慢地降低溢水杯支架，使金属块完全离开水面（如图丁），可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为________牛，此时浮力的测量数值将比真实数值________（填“偏大”或“偏小”），原因是________。
知识点三、阿基米德原理
1.内容
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到的重力。
2.公式
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
注意：阿基米德原理也适用于气体，此时F浮=ρ气gV排。
【总结归纳】计算浮力大小的四种方法
【典例2】如图甲所示，盛有液体的柱形容器置于水平桌面上，容器对桌面的压强为1000Pa；如图乙所示，用细线拴一铝球，将铝球的一半浸在液体中，容器对桌面的压强改变了80Pa；如图丙所示，将细线剪断，铝球沉到容器底部，容器对桌面的压强又改变了460Pa，容器的底面积为100（ρ铝=2.7g/cm3）。下列判断不正确的是（ ）。
A．铝球浸没在液体中时所受浮力是1.6N B．铝球的体积是100
C．铝球沉底时对容器底部的压力是3.8N D．液体的密度是0.8
【典例3】如图甲所示，弹簧测力计下挂一长方体物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中；图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象。液面变化忽不计，则下列说法中正确的是（ ）。
①物体的底面积为200cm2
②物体的密度是3×103kg/m3
③当h=7cm时，物体下表面受到水的压力是8N
④当h=9cm时，物体上表面受到水的压力为10N
A．只有②和③B．只有②和④C．只有①和③D．只有①和④
【方法帮】
题型一：浮力大小的判断
根据阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排和ρ液和g相同，V排大，则F浮大。
【典例4】如图 是我国自主研制的潜水器”潜龙三号”。 潜水器在海面下缓缓下潜过程中，海水对潜水器的（ ）。
A．压强不变，浮力不变B．压强变大，浮力变大
C．压强不变，浮力变大D．压强变大，浮力不变
题型二：实验验证阿基米德原理
【典例5】小华做“验证阿基米德原理”的实验中，用图(a)所示的溢水杯和小桶收集石块排开的水，他的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示：
(1)图(c)所示,是小华在使用_______测量石块的________；
(2)若图中四个测量值满足关系式_________，该原理将得到验证；
(3)以下关于实验过程中的操作，会影响验证结果的是________.
A．图(a)中溢水杯内未盛满水
B．图(b)中小桶内有少量水
C．图(d)中石块未浸没水中
题型三：阿基米德原理的应用
【角度1】浮力的计算
浮力变化的等量关系
根据物体间力的作用是相互的，液体对物体竖直向上的浮力等于物体对液体竖直向下的“压力”，因此：
（1）当物体不沉底时，水对容器底部的压力的增大量△F在数值上等于物体所受浮力的大小，即有△F=F浮=G物；
（2）当物体沉底时，水对容器底部的压力的增加量△F=F浮≠G物，设此时容器底对物体的支持力为F支，则G物=△F+F支=F浮+F支。
【典例6】如图所示，A、B两物体用细线相连浸没水中，两物体恰好悬浮，细线的质量、体积忽略不计．已知物体A的体积为1000 cm3，物体B的体积为100cm3，物体B的质量为0.5 kg。求：(g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3)
(1)物体B受到的浮；
(2)细线对物体B的拉力；
(3)物体A受到的重力；
(4)细线剪断后，物体A静止时，浸入水中的体积。
【角度2】求固体密度
利用浮力求密度，体积相等是桥梁
物体浸没时，物体的体积等于物体排开液体的体积，即V物=V排液，由此建立起相应的等式关系进行求解。
【典例7】小彤想测量校园里一小石块的密度，她利用弹簧测力计、烧杯及足量的水，完成了测量，步骤如图所示，小石块所受的浮力为______，小石块密度为______。
【角度3】求液体密度
用比例法求解液体的密度
由F浮=ρ液gV排可知，金属块在两种液体中都浸没时，即V排相同时，F浮与ρ液成正比，即：
，，。
【典例8】如图是小聪同学利用水。弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信息可知，金属块的重力是______N，金属块在水中受到的浮力是______N，所测液体的密度是______。（取）
题型四：浮力和图像的综合
（1）首先根据图像找出两个临界状态，即刚接触水面时和刚浸没时这两种情况，并正确选择计算公式；
（2）“浸没”的含义条件是V排=V。结合F浮=ρ液gV排和F浮=G-F´可以求得物体或液体的密度。
【典例9】如图甲所示，利用缆绳把水下一个圆柱形的物体，以较小的速度匀速打捞出水面。图乙是此过程中拉力F随时间t的变化关系，设t＝0时开始拉物体（不计绳重和水的阻力，g取10N/kg）。试回答：
（1）乙图中 ______（选填“AB”、“BC”或“CD”）段表示物体被打捞完全离开了水面；在从A到B的过程中，物体下表面受到水的压强逐渐 ______（选填“变大”或“变小”）。
（2）圆柱形物体的质量为多少______？
（3）圆柱形物体完全浸没在水中受到的浮力为多大______？
（4）圆柱体的密度是多少______？（ρ水＝1.0×103kg/m3）
题型五：压强和浮力综合
（1）物块浸没在水中时V排=V物，利用F浮=ρ液gV排计算物块受到的浮力；
（2）利用p=ρgh计算水对容器底的压强。
【典例10】如图所示，一正方体物块边长为10cm,漂浮于足够高的底面积为S0的盛有足量水的圆柱形容器中，有1/5体积露出水面。水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）该物块受到的浮力；
（2）该物块的密度；
（3）若未投入物块时，水对容器底部的压力为F0。试求出物块漂浮时，水对容器底部的压力F1和物块浸没时水对容器底部的压强P2；
（4）若物块漂浮时与未投入物块时比较，水对容器底部的压强变化了200Pa，物块浸没时与物块漂浮时水对容器底部的压力之比为30:29，则未投入物块时容器中水的深度是多少？
【中考帮】
考点一：阿基米德原理
【典例11】（2022·四川达州）某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。

（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是___________；
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为___________kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮___________G排（选填“>”、“”、“