人教版八年级下册10.2 阿基米德原理导学案

这是一份人教版八年级下册10.2 阿基米德原理导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，精讲点拨，归纳整理，当堂练习等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1．通过科学探究，学会探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系；
2. 能复述阿基米德原理并书写出其数学表达式。
3．会用公式F浮=G排=ρ液gV排 及其变形式计算简单的浮力问题；
【学习重点】
1．通过科学探究，经历探究浮力大小的过程
2．.理解阿基米德原理，知道浮力的大小和液体的密度及排开液体的体积的关系。
【学习难点】：用阿基米德原理解答和计算有关浮力的问题。
【自主预习】
1. 两千多年以前，阿基米德发现：物体浸在液体的体积就是物体排开液体的体积；
2. 排开的液体体积越大、液体的密度越大，则排开的液体的 质量 就越大，因此，浮力的大小可能跟排开液体的 质量 密切相关，而液体的重力跟它的质量成正比，因此，浮力的大小可能跟 排开液体的重力密切相关；
3. 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液体所受的 重力 。这就是著名的阿基米德原理。用公式表示就是F浮=G排 。阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于 气体 。
【合作探究】
探究一：阿基米德的灵感
阿基米德洗澡时突然想到：物体浸在液体中的体积就是排开液体 的体积。由此，我们在第一节探究出的实验结论可以表述为：物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它所受的浮力就越大。
想想做做：体验物体排开液体的体积越大，所受的浮力就越大（书本53页图10.2-1）
把装满水的烧杯放在盘子中，再把空的饮料罐按入水中，在手感受浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。

现象：通过实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。说明浮力的大小和排开液体多少有关系。
推理：由于物体的体积与密度的乘积等于质量，物体的体积越大、密度越大，其 质量 越大。如果液体的密度越大、排开液体的体积越大，溢出在盘中液体的质量也就越大。由此，我们猜想，浮力的大小跟 排开液体的质量有关，而液体的重力大小跟它的质量成正比，因此，可以进一步推想，浮力的大小跟排开液体的重力也密切相关。
猜想与假设：浮力的大小跟物体排开液体所受重力有关。
探究二：浮力的大小
实验：探究浮力大小与物体排开液体的重力的关系
1.设计实验：
（1）怎样测量物体受到的浮力？需要测量哪些物理量？怎样计算浮力的大小？
浮力大小可以用弹簧测力计测出：先测出物体所受的重力G，再读出物体浸在液体中弹簧测力计的示数F拉，则F 浮 =G－F拉。
（2）怎样测量物体排开的液体所受的重力？需测量哪些物理量？怎样计算物体排开液体所受重力的大小？
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出：溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
2．实验器材：弹簧测力计、细线、水、烧杯、小桶、溢水杯、圆柱体
3．实验步骤：
(1)用测力计测出圆柱体所受重力G和小桶重力G桶
(2)把圆柱体浸入装满水的溢水杯中，同时用小桶收集物块所排开的水，读出弹簧测力计的示数F，算出物块所受浮力F浮。
(3)测出小桶和排开水的重力G总，计算出排开液体的的重力G排.
(4)测量数据填入记录表，分析数据，得出结论
4.实验数据记录
5.实验结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力，即F浮＝G排。
探究三：阿基米德原理
1. 内容： 浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2. 公式：F浮=G排
3. 推导公式：F浮=m排g=ρ液gV排
4.适用范围：液体和气体
5.对原理的理解:
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”（V排=V物）和“部分浸入”（V排FB pA=pB
【答案】C
【解析】由图可知：乒乓球在A位置时是浸没:V排A=V球
在B位置时是漂浮:V排BV排B.由可知:FA>FB
由于从水里上浮直至漂浮在水面上，排开水的体积减小，水面下降，则有:hA>hB
根据可知:pA>pB 故选C。
3.（2020自贡）一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中，如图甲所示．往盐水中继续均匀缓慢加盐，鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】由悬浮条件知道，当鸡蛋悬浮在盐水中时，浮力等于鸡蛋的重力；当往盐水中继续均匀缓慢加盐时，盐水密度增大，而浮出水面前鸡蛋排开水的体积不变，由F浮 =ρgV排 知道，鸡蛋所受浮力逐渐增大，鸡蛋向上运动；当浮出水面后鸡蛋漂浮时，所受浮力等于鸡蛋的重力，浮力不再变化；所以，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象应该是：盐水密度增大时，开始浮力变大，后来不变，即只有A正确，故选A．
4．（2020 深圳）如图所示，放在水平桌面上的溢水杯盛满水，用弹簧测力计挂一个实心铁块，示数为F1；将铁块缓慢浸没水中（未接触溢水杯），溢出的水流入小烧杯，弹簧测力计的示数为F2．下列判断正确的是（ ）
A．水对溢水杯底部的压强p甲＜p乙
B．溢水杯对桌面的压力F甲＜F乙
C．铁块受到的浮力F浮＝F2﹣F1
D．小烧杯中水的重力G＝F1﹣F2
【答案】D
【解析】A、甲乙液面相平，且液体均为水，根据p＝ρgh可知，水对溢水杯底部的压强相等，故A错误。
B、铁块浸没在水中后，水面高度不变，水对杯底的压强不变，根据F＝pS可知，水对杯底的压力不变，溢水杯的重力不变；因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和，所以溢水杯对桌面的压力不变，即F甲＝F乙，故B错误。
C、F1为铁块浸没水中前的拉力（等于铁块的重力），F2为铁块浸没水中后的拉力，根据称重法测浮力可知，铁块受到的浮力F浮＝F1﹣F2，故C错误。
D、根据阿基米德原理可知，铁块所受浮力等于排开水的重力，所以小烧杯中水的重力（排开水的重力）G＝F浮＝F1﹣F2，故D正确。故选：D。
5.（2020山西）2020年5月27日，我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中，下列分析正确的是（ ）
A．释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B．释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C．释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D．释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
【答案】C
【解析】A、根据物体的浮沉条件，释放前甲受到的浮力一定大于它自身的重力，甲球才能上浮，A错误；
B、甲的体积小于乙的体积，根据阿基米德原理：F浮＝ρ气gV排，释放前甲受到的浮力一定小于乙受到的浮力，B错误；
C、由阿基米德原理，物体在气体中受到的浮力等于物体排开气体的重力，C正确；
D、释放后探空气球开始上浮过程中，气球受到浮力一定大于重力，气球升到一定的高度后，空气密度减小，若气球的体积不变，气球所受浮力减小,上升到一定高度时浮力等于重力，由于惯性气球继续向上运动,D错误.故选：C。
6.（2020 武汉）一个质量分布均匀的正方体物块，边长是10cm，密度是0.8×103kg/m3，漂浮在液面上露出液面的体积占物块体积的。用手缓慢下压物块，如图所示，当物块上表面与液面刚好相平时，下列说法错误的是（ ）
A．液体的密度是1.2×103kg/m3
B．手对物块上表面的压力大小是2N
C．液体对物块下表面的压力大小是12N
D．物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa
【答案】B
【解析】当物块漂浮时，物块所受的浮力等于其所受的重力，即:
则有:,因有露出水面，故:.故:
故A正确，不符合题意；
B．由题意知，手对物块的压力，等于物块浸没液体中所受的浮力，即:
.故B错误，符合题意；
CD．物块下表面受到的压强为:
下表面受到的压力为:
故CD正确，不符合题意。故选B。
7.（2020雅安）预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时，要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示，假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中，在沉入过程中，其下表面到水面的距离h逐渐增大，构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示（g取10N/kg）。下列判断正确的是（ ）
A．构件的边长为4m
B．构件密度为3×103kg/m3
C．浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D．当构件的下表面距江而4m深时，构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
【答案】B
【解析】A．从乙图中可以看出，当构件完全淹没时的高度为2m，则构件边长为2m，故A错误；
B．构件体积：V=2m×2m×2m=8m3构件完全淹没时，V排=V=8m3，F2=1.6×105N，
则有：F浮=G−F2ρ水gV排=ρgV−F2代入数值可得：
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3−1.6×105N则ρ=3×103kg/m3，故B正确；
C．由图可知，构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大，所以浮力逐渐变大；当构件浸没后排开水的体积不变，所以浮力不变，因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②，故C错误；
D．当h=3m时，构件底部受到江水的压强：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa故D错误。
8.（2020黔南州）如右图：重为5N，体积为0.2×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在水中，物体受到的浮力是_______N，静止时弹簧测力计的示数是_______N。（g=10N/kg）
【答案】 (1). 2 ； (2). 3
【解析】[1]根据阿基米德原理得：
[2]物体静止时，处于平衡状态，对物体受力分析，物体受重力、浮力和拉力，即：。则：
9.（2020甘孜州）如图甲所示，小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触，然后将其缓慢拉出水面，弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙，g取10N/kg，则圆柱体的重力为_________N，圆柱体受到的最大浮力是__________N。
【答案】 (1). 2 ； (2). 0.4。
【解析】[1]由图象可知，当物体完全露出水面时，弹簧测力计的示数为2N，由二力平衡知识得圆柱体的重力为2N。
[2]由图象可知，当圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数，故圆柱体受到的最大浮力：
10.（2020 青海）如图所示，是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
（1）金属块浸没在盐水中时，受到的浮力是 N。
（2）分析图乙、丙可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
（4）由实验可知，该金属块的密度是 kg/m3。
【答案】（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.8N，即物体的重力为4.8N；
金属块浸没在盐水中时，受到的浮力：F浮＝G﹣F拉丁＝4.8N﹣2.4N＝2.4N；
（2）分析乙、丙两图知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法测浮力：F浮＝G﹣F拉知浮力不同，说明浮力与排开液体的体积有关；
（3）要探究浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度的关系，需要控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，图丙丁符合题意；
（4）金属块浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F拉丙＝4.8N﹣2.8N＝2N，根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排得金属块的体积：V＝V排水＝＝＝2×10﹣4m3，
金属块的质量：m＝＝＝0.48kg，
金属块的密度：ρ＝＝＝2.4×103kg/m3。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
次数
物重G/N
空桶重G桶/N
物体浸没水中弹簧测力计示数F/N
桶与排出水总重G总/N
浮力F浮/N
排开水重G排/N
1
1.2
0.6
0.8
1.0
0.4
0.4
2
2.0
0.6
1.4
1.0
0.6
0.4
3
2.4
0.6
1.6
1.4
0.8
0.8