初中物理教科版（2024）八年级下册（2024）3 科学探究：浮力的大小教课课件ppt

这是一份初中物理教科版（2024）八年级下册（2024）3 科学探究：浮力的大小教课课件ppt，文件包含第2课时阿基米德原理的应用pptx、导入阿基米德与皇冠mp4、死海为何淹不死人mp4、轮船问题mp4、阿基米德原理mp4等5份课件配套教学资源，其中PPT共33页， 欢迎下载使用。
1.体验阿基米德原理的得出过程。2.利用阿基米德原理进行有关浮力的计算。
液体对物体上下表面的压力差。
3.浮力大小的影响因素
与浸在液体中的体积和液体密度有关
知识点1 阿基米德原理
传说古希腊科学家阿基米德在洗澡时发现，身体越往水下浸，从盆中溢出的水越多，人感到身体越轻。
物体浸在液体中的体积，就是物体排开液体的体积。
浮力大小可能与排开液体的重力有关
物体所受的浮力与它排开液体的重力之间有什么关系？
思考下列问题：① F浮如何测？ G排如何测？② 为什么要收集溢出的水？怎样使收集的水恰为排开的水？③ 用什么样的容器接水？如何测排开的水重？④ 怎样安排实验顺序最为合理，为什么？
①如图甲，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶。
②如图乙，用弹簧测力计测出铁块受到的重力G。
③如图丙，将铁块浸没在装满水的溢水杯中，读出此时测力计的示数F拉，同时用小桶收集铁块排开的水。
注意：溢水杯要灌满水(即水面到达溢水杯的溢水口)。若水不满，排出的水偏少，测出的G排偏小。
④如图丁，用弹簧测力计测出小桶和水受到的总重力G总。
⑤计算出石块受到的浮力和排开水的重力，将数据记录在表格中。
④换用质量不同的铁块，重复以上步骤，再做几次实验。
实验中应先测G桶，再测G总。若实验顺序颠倒，桶内水倒出时会有残留，测出的G桶偏大，G排偏小。
物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力
浸在液体中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到的重力。
F浮 = G排 = ρ液 gV排
液体密度（kg/m3）
F浮＝ ρ液 gV排 表明浮力大小只和 r液、V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
浸在气体中的物体收到的浮力F浮=ρ气 gV排
3.对阿基米德原理的理解
“浸入”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。
物体排开液体的体积等于物体浸入液体中的体积。
浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
部分浸入时： V排=V浸＜V物F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸＜ρ液gV物
无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于其排开的水所受到的重力。
例 两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻地放入两杯液体中，最后处于如图所示状态。已知甲、乙排开液体的重力相等，则甲、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、乙所受浮力一样大D.不知道液体密度，无法比较浮力大小
知识点2 阿基米德原理的应用
在死海中，海水的密度高达1.18×103 kg/m3 。如图所示，人们可以很轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！请用阿基米德原理作出解释。
在排开的液体的体积相同时，液体的密度越大，物体所受的浮力就越大。因为死海中水的密度大于淡水的密度，所以人浸在死海中所受的浮力等于人的重力时，有一部分身体可以露出水面，可以仰卧看书。
【例题】一个边长为3cm，密度为2×103kg/cm3的立方体橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上(如图)，小船所受浮力是多少？(取g =10 N/kg)
【分析】根据阿基米德原理，橡皮泥块受到的浮力等于它所排开的水所受的重力。如果把橡皮泥捏成小船，因其处于二力平衡状态，所以浮力等于橡皮泥所受的重力。
解：如果橡皮泥块浸没在水中，它排开水的体积V排=V橡=0.03m×0.03m×0.03m=2.7×10-5m3排开水的质量m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3=2.7×10-2kg排开的水受到的重力G排=m排g=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N根据阿基米德原理，可以得到 F浮=G排=0.27N如果把这块橡皮泥捏成小船，橡皮泥的质量不变，其所受重力不变。橡皮泥在水中漂浮时处于二力平衡状态，有F浮=G排=m橡g=ρ橡V橡g=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg =0.54N
橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水，这说明采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力，据此人们用密度远大于水的钢铁制造了轮船。
轮船排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量。
所以：m排=m船+m货
因为轮船漂浮：F浮=G，F浮=m排g
思考：轮船从河里驶入海里，浮力大小_____，排开液体的体积______（变大、变小或不变），轮船________一些（浮起来或沉下去）。
【实验验证】如图所示，用弹簧测力计吊起一个装满水的小塑料袋（袋内不留空气），观察弹簧测力计的示数。然后把这袋水逐渐浸入水中，弹簧测力计示数怎样变化？这袋水完全浸入水中时受到的浮力是多少？通过受力分析可以得到什么启示？
【理论探究】把小塑料袋中的水看作是从整杯水中隔出的一部分水。这部分水静止，根据二力平衡条件，袋中水受到的浮力等于袋中水受到的重力。如果把袋中的水换成相同体积、相同形状的固体，根据实验结论，水对这们作用和对袋中水的作用是一样的，这个作用是浮力，等于袋中水所受的重力，即等于固体排开的水所受到的重力。
1.我国055型驱逐舰首舰南昌舰的排水量为1.2×104t，表示它浮在海面上排开的海水质量1.2×104t。想一想，此时舰船所受的浮力是多少？若舰船从海洋驶入长江，吃水深度将怎样变化？
解：驱逐舰排开海水的质量 m排= 1.2×104t= 1.2×107kg，根据阿基米德原理可得驱逐舰受到的浮力F浮=G排= m排g=1.2×107kg×9.8 N/kg=1.176×108N。舰船在海洋和长江中行驶时，都处于漂浮状态，所受的浮力都等于重力，但由于江水的密度比海水的密浮度小，在排水量不变时，据 可知排开江水的体积较大，所以当舰船从海洋驶人长江时，吃水深度变大。
2.2022年5月15日，用于大气观测的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270 m的科考营地顺利升空。该浮空艇体积约为9000m3，它在营地升空时所受空气浮力有多大？它上升的过程中(气球体积不变)，浮力将怎样变化？为什么？(海拔4270m处空气密度为0.80kg/m3)
解：根据阿基米德原理，气球受到的浮力F浮=G排=ρ空气gV排=0.80kg/m3×9.8 N/kg×9000 m3=70560N。因为空气的密度随着高度的增加而减小，而V排几乎不变，所以浮力将变小。
3.小明试图通过“理论探究”推导浮力的大小。第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方进行研究，如图所示；第二步：理论推导——由长方体上下的压力差推导浮力的大小。请你协助小明写出推导过程。
解：设液体中的长方形底面积为S，高为h，长方体上表面所处的深度为h上，长方体下表面所处的深度为h下，液体的密度为ρ。根据p=ρgh可知，长方体上表面所受液体的压强p上=ρgh上，根据 可知，长方体上表面所受的压力F上=p上S=ρgSh上；同理，长方体下表面所受液体的压强p下=ρgh下，下表面所受的压力F下=p下S=ρgSh下，则F浮=F下-F上=ρgSh下-ρgSh上=ρgS（h下-h上）=ρgSh=ρgV。