教科版八年级下册2 认识浮力优质课教学设计

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课程导入
信息1 如图13-6-1所示，将一个乒乓球和一个小石块一同浸没在水中，松开手后，你会发现乒乓球迅速上浮至水面，而小石块则下沉至水底．
信息2 在远洋轮船的船舷上，都漆有五条“吃水线”，又称“载重线”，如图13-6-2所示，其中标有“W”的是北大西洋载重线，标有“S”的是印度洋载重线．如果船在北大西洋上航行时海水刚好跟W线相平，到达印度洋时海水会与S线相平．
根据以上的信息，你能提出两个你感兴趣的问题吗？
①____________________②___________________________
探索新知
浮力的大小等于什么？
实验探究 浸入液体中的物体所受的浮力，浮力的大小等于什么呢？
实验1 如图13-6-3所示将一块木块投入烧杯的水中，当木块静止不动时，最后木块漂浮在水面上，木块受到浮力和重力两个力作用处于平衡状态．
实验2 如图13-6-4所示用弹簧测力计测量出一小石块的重力，然后将小石块浸没在水中，发现弹簧测力计的示数变小，说明在液体中下沉的物体，也受到液体向上的浮力作用．
实验3 如图13-6-5所示，先用弹簧测力计，分别测量出小石块的重力G1和小桶的重力G2，再将小石块浸没在溢水杯中，溢出的水流入小桶，计下此时弹簧测力计的示数F，最后用弹簧测力计测量出小桶和水的总重G3．小石块所受的浮力大小为G1—F，小石块排开水的重力为G3—G2，比较两者大小发现，小石块所受的浮力跟它排水的重力相等．换用其他的液体和固体（固体密度大于液体密度），都能得到相同的结论．
问题研讨
问题1 漂浮在液面上的物体所受的浮力大小等于什么呢？利用弹簧测力计，如何测量在液体中下沉物体所受浮力大小？
答：__________________________________________________________________．
问题2 浸入液体中的物体所受的浮力大小跟它排开液体的重力有什么关系？
答：_________________________________________________________________．
知识归纳 浮力大小等于什么
1．浮力
一切浸入液体或气体中的物体，都要受到液体或气体对它竖直向上的浮力作用．
友情提示
浮力的实质是液体（气体）对物体上、下表面的压力差．浮力的方向始终竖直向上．浸没在液体中的物体所受的浮力大小，跟浸入的深度无关．
漂浮在液面上的物体，浮力和重力是一对平衡力，所受浮力的大小等于它自身的重力．
2．浮力的测量
利用弹簧测力计，可以测量在液体中下沉物体的浮力大小．
物体所受的浮力大小等于它的重力减去浸在液体中时弹簧测力计的拉力．
3．阿基米德原理
一切浸入液体（气体）中的物体，所受的浮力大小等于它排开液体（气体）受到的重力．这就是阿基米德原理．
F浮＝G排＝ρ液gV排，浮力大小只跟液体的密度和排开液体的体积两个因素有关，跟物体的体积和密度无关．
例1 如图13-6-6所示是小明在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，所做的一系列实验．
（1）由①③图可知物体A浸没在水中时，所受的浮力大小为_____________N．
（2）由②③图可得出的结论是：_____________________________________．
（3）由③④图可得出的结论是：浸没在液体中的物体，所受的浮力大小跟浸入的深度______．（填“有关”或“无关”）
（4）由______图可得出的结论是：浸入液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关．
解析 （1）弹簧测力计减小的示数等于水对A的浮力大小；（2）由②③图实验对比发现，A物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，说明浮力大小跟排开液体的体积有关．（3）由③④图弹簧测力计示数保持不变，说明A所受的浮力保持不变．（4）要说明浮力大小跟液体的密度有关，就要选择两种不同的液体，同时注意控制一些变量不变，如A浸入液体中的深度等．
答案 （1）1 N；（2）浸入液体中的物体所受的浮力跟排开液体的体积有关；（3）无关；（4）③⑤
特别提示
浸入液体中的物体，在没有浸没前，所受的浮力大小跟浸入的深度有关，浸没在液体中后，所受的浮力跟浸入的深度无关．
拓广延伸
思维发散 灵活运用浮力知识，实现一题多解
例2 如图13-6-7所示，一边长为10 cm的正方体木块，漂浮在水面上，有3/5的体积浸入水中，已知木块的质量为600 g请你用三种不同的方法计算出木块所受的浮力．
解析 方法一：由木块漂浮在水面上，木块所受的浮力和重力是一对平衡力，浮力和重力大小相等．
F浮＝G木＝mg＝0.6 kg×10 N/kg＝6 N
方法二：木块所受的浮力大小等于水对木块下表面的压力．水对木块下表面的压强为：
p＝ρ水gh＝103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m＝6×102 Pa则水对木块下表面的压力：
F浮＝F＝pS＝6×102 Pa×10－2 m2＝6 N
方法三：由阿基米德原理，木块所受的浮力大小等于它排开水的重力．
V排＝V木＝600 cm3＝6×10－4 m3
F浮＝ρ水gV排＝103 kg/m3×10 N/kg×6×10－4 m3＝6 N
答案 6 N
解后反思
解答与浮力有关的计算题时，一般都可以一题多解．这道题中如果把液体由水换成密度未知的液体，就不能用阿基米德原理来计算，但可以用平衡法．
解题规律 会用控制变量法，分析和处理实验数据．
例3 如图13-6-8所示，物体A的重力为5 N，将物体A全部浸入水中，静止时弹簧测力计的示数为3 N．若将物体A缓慢的放入另一种液体B中，当物体A有3/5的体积进入液体B时，弹簧测力计的示数为0，求物体A的密度和液体B的密度．
解析 由A的重力和A浸没在水中时弹簧测力计的示数，可以计算出A浸没在水中时的浮力：
F浮＝G－T＝5 N－3 N＝2 N，由阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排，可以计算出A浸没在水中时排开水的体积，即A的体积：
VA＝V排＝＝2×10－4 m3，由A的体积和重力，可以计算出A的密度：ρA＝＝2.5×103 kg/m3．当A有3/5体积浸入B液体中时，弹簧测力计示数等于0，说明弹簧测力计对A没有拉力，此时物体A刚好漂浮在B液体中，浮力和重力相等：F′浮＝GA＝5 N
V排＝，则B液体的密度为：
ρB＝＝4.17×103 kg/m3
答案 2.5×103 kg/m3；4.17×103 kg/m3
解题方法 浮力计算方法有四种：①平衡法：F浮＝G物，适用于漂浮和悬浮的物体浮力计算；②测量法（实验法）；F浮＝G物－T；③压力差法（原因法）：F浮＝F2－F1（上下表面的压力差）；④原理法：F浮＝ρ液gV排（适用于一切浮力计算）．能灵活将计算浮力的四种方法综合应用．
课时作业
★教材习题
“动手动脑学物理”1～6题
★补充习题
1．如图13-6-9所示，甲、乙两个物体质量相同，分别静止在水面下1 m和2 m深处，由此可以判定（ ）
A．甲物体受到的浮力大于乙物体受到的浮力
B．甲物体受到的浮力等于乙物体受到的浮力
C．甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力
D．无法判定甲、乙两物体所受浮力的大小
2．某容器装满水，轻轻放入一小球后，溢出50 g水，则下列判断正确的是（ ）
A．小球的质量肯定不小于50 g
B．小球的质量肯定等于50 g
C．若小球质量大于50 g，则小球的体积一定等于50 cm3
D．若小球质量等于50 g，则小球的体积一定大于50 cm3
3．在弹簧测力计下挂一实心物体，弹簧测力计的示数是F，如果把物体浸没在水中央，物体静止时弹簧测力计的示数为F/5，则该物体的密度是（ ）
4．关于物体受到的浮力，下列说法中正确的是（ ）
A．浮力的方向总是竖直向上
B．漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
C．没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
D．物体的密度越大受到的浮力越大
5．如图13-6-10所示，一块体积为2 m3的冰漂浮在水面上，已知冰的密度为0.9×103 kg/m3．请你计算出与冰有关四个物理量．
6．小莉家中有一金属块，不知是什么金属，恰逢学校举办科技周，于是她进行了如下实验：先用细线吊着金属块挂在弹簧测力计上，弹簧测力计的示数如图13-6-11甲所示，然后把金属块浸没在水中，弹簧测力计的示数如图乙所示．问：
（1）金属块所受的重力是______N．
（2）小莉同学根据测得的数据，通过计算，初步判定这是金属铁．她是根据______来判断的．
（3）利用弹簧秤上的示数，除了能求（1）中的金属块重力外，你还能求出有关金属块的哪些量？（至少算出两个）
7．如图13-6-12所示，将一块重为3 N、体积为100 cm3的石块，用细线系着浸没在装有水的圆柱形的容器中，容器中水的深度由10 cm上升到12 cm（容器的重力和容器壁的厚度忽略不计）．求：
（1）石块所受的浮力．
（2）容器中水的重力．
（3）细线松动，石块沉到容器底静止后，容器对水平地面的压强．
答案点拨
课程导入
问题示例：①乒乓球上浮是由于受到了浮力作用，小石块下沉是不是没有受到浮力作用呢？②为什么远洋大轮船舷上要标出五条“吃水线”呢？③为什么同一艘船进入不同的大洋时，浸入海水中深度不一样呢？
问题研讨
问题1 等于它自身的重力；先用弹簧测力计在空气中测量出物体的重力，再将物体浸入液体中，读出此时弹簧测力计的示数，则弹簧测力计前后两次示数之差，即为物体浸入液体中时所受的浮力．
问题2 浸入液体中的物体所受的浮力大小等于它排开液体受到的重力．
课时作业
教材习题
“动手动脑学物理”1～6题提示与解答
［第1题］说明：例如轮船可以在水面上行驶这样的例子就可以表明轮船受到浮力．
［第2题］说明：用教材中图13.5-3所示的实验就可以证明在水中下沉的物体也受到浮力．浮力的方向竖直向上．
［第3题］答案：浮力为：F浮＝G－F示＝1 N－0.87 N＝0.13 N
［第4题］答案：甲铁块受到的浮力大．因为甲排开水的体积等于乙排开煤油的体积，水的密度比煤油的密度大，甲排开水的重大于乙排开煤油的重，由阿基米德原理可知，甲铁块受到的浮力大．
［第5题］说明：盐水的密度比水的密度大．
［第6题］解答：F浮＝ρ空气gV排＝1.29 kg/m3×10 N/kg×620 m3＝7 998 N
补充习题
1．B （点拨：由两物体悬浮，可知浮力大小都是等于各自的重力）
2．AC （点拨：溢出水的质量可以计算出放入小球所受浮力的大小）
3．D （点拨：由弹簧测力计前后两次示数之差，可以计算出物体浸没在液中时所受的浮力大小）
4．A （点拨：浮力方向始终竖直向上，浮力大小只与排开液体的体积和液体的密度有关，跟物体的密度无关）
5．
6．（1）4.7 （2）金属块的密度 （3）金属块的质量：m＝0.47 kg，金属块在水中的浮力：F浮＝0.6 N，金属块的体积：V＝0.6×10－4 m3，金属块的密度：ρ＝7.8×103 kg/m3
7．（1）石块所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝103 kg/m3×10 N/kg×10－4 m3＝1 N
（2）容器的底面积：S＝＝5×10－3 m2，容器中水的体积为：
V水＝Sh＝5×10－3 m2×0.1 m＝5×10－4m3，容器中水的重力为：
G水＝ρ水gV水＝103 kg/m3×10 N/kg×5×10－4 m3＝5 N
（3）容器对水平地面的压力：F＝G石＋G水＝3 N＋5 N＝8 N，容器对水平地面的压强为：p＝＝1.6×103 Pa

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资料来源：：1805986694，597161994
A．1.0×103 kg/m3
B．0.8×103 kg/m3
C．1.5×103 kg/m3
D．1.25×103 kg/m3
物理量




结 果




物理量
m冰
G冰
F浮
V排
结果
1.8×103 kg
1.8×104 N
1.8×104 N
1.8 m3