第3节 水的浮力（第2课时）

第3节 水的浮力（第2课时）

第二课时 阿基米德原理 一、浮力的概念 浸在液体或气体中的物体受到液体或气体 对它向上的托力。 二、浮力的方向 浮力的方向总是竖直向上。 三、浮力的大小 方法一、称重法 F浮力 = － F液体中G= F空气 F液体中－ 物体排开水的体积越大，物体所受浮力也越大。 浮力大小的相关因素：物体排开水的体积 1、要定量研究水的浮力大小与物体排开 水的多少的关系，需要做什么？ B、需要测量__________________ ？ A、需要测量______________？ （用什么方法？） 称重法 （多少指什么量？） 体积？质量？重力？ 排开水的体积 （如何测量排开水的体积？） 质量 重力 浮力的大小 物体排开水的多少 2、图中，量筒和溢杯在你的研究中有什么用？ 量 筒：可以测出排开水的体积 溢水杯：可以把被物体排开的那 一部分水单独取出来 3、实验中需要直接测量哪些量？ A、测物体的重力G物 B、测浸入水中的拉力F拉 C、测出排开水的体积V排水 A B C 1、在溢水杯中盛满水，将小烧杯放在溢水杯的 出水口下方。 2、将物体悬挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计 测量出物体的重G物 3、将物体浸没在溢水杯的水中，读出水中的拉 力F拉 4、将溢水杯溢出的水注入量筒内，测出它的体 积V排水 5、将上述数据填入下面的实验记录表中。 实验数据记录表 物体 的重 G物 浸入 水后 弹簧 测力 计读 数F拉 物体 受到 水的 浮力 F浮 物体 排开 水的 体积 V排水 物体 排开 水的 重力 G排水 F浮与 G排水 关系 6、分析处理以上实验数据，得出结论。 G排水F浮 = G排水F浮 = 阿基米德原理： 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力 的大小等于物体排开的液体受到的重力。 【公式推导】 F浮 = G排液 = m排液g = 把水换成别的液体，仍然可以得出相同的结论。 F浮 = G排液 方法二、阿基米德原理法 三、浮力的大小 F浮 = G排液 = 从公式可看出浮力的大小与液体的密度大小 有关，与物体排开的液体体积多少有关。 一个容器盛有50牛顿的水，物体浸入其中， 问能否产生大于50牛顿的浮力？ 能产生。浮力等于排开液体所受到的重力， 而不是容器中液体的重力。 2. 用阿基米德原理进行计算时，注意计算过程中的 单位要统一 。 阿基米德原理的理解和运用。 1. 对阿基米德定理公式的理解应注意： （1）公式中是液体的密度，而不是浸入液体的 物体的密度。 （2）公式中V排液，是浸入液体时排开液体的体积。 物体可以完全浸入，也可以是部分浸入。 （3）公式中G排液，是排开液体所受到的重力，而 不是容器中液体的重力。 【例题】在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体 积0.7米3的竹筏，放入河水中时有 1/5体积浸入 水中。（1）此时竹筏受到的浮力有多大？ （2）要使水对竹筏产生4500牛的浮力， 竹筏应有多大的体积浸入水中？ 解 ：（1）竹筏放在河水中时，排开河水的体积为 ： V排水 = 0.7米3 × 1/5 = 0.14米3 根据阿基米德原理，竹筏受到的浮力为 ： F浮 =ρ水gV排水 =1. 0×103千克 / 米3×9. 8牛 / 千克×0.14米3 1372牛= 先审题。 已知什么？求什么？ （2）已知F′浮=4500牛，将阿基米德原理表达式 F′浮 =ρ水gV′排水进行变形，可得 ： V′排水 = F′浮 ρ水g = 4500牛 1. 0×103千克 / 米3×9. 8牛 / 千克 ≈ 0.46米3 答：（1）竹筏放在水中时受到的浮力为1372牛； （2）竹筏应有约0.46米3的体积浸入水中， 才能使水对竹筏产生 4500牛的浮力。 【练习】 将质量是2.37千克的钢块浸没在水中， 它受到的浮力为多大？ρ钢=7.9×103千克 / 米3 三、浮力的大小 方法一、称重法 F浮力 = － F液体中G= F空气 F液体中－ 方法二、阿基米德原理法 F浮 = G排液 = 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮 力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 V排液 = F浮 ρ液 = F浮 1、轮船的铁锚从水下深处向上提起，直至完全 提出水面，这个过程中，铁锚受到的浮力（ ） A．逐渐变小 B．保持不变 C．先保持不变，后逐渐变小 D．先逐渐变小，后保持不变 C 2、在江河湖海游泳的人上岸时，在由深水走向 浅水的过程中，如果水底布满石头，以下体验 和分析合理的是------------------------------（ ） A．脚不痛，因人越来越轻 B．脚越来越痛，因人越来越重 C．脚不痛，因水底对人的支持力越来越小 D．脚越来越痛，因水底对人的支持力越来越大 D 3．有一个氦气球，其体积为2000米3，若空气 的密度为1.3千克/米3，则氦气球在空中受到的 浮力为多大？ 4、有一金属块A在空中称重是14.7牛，把金属块 浸没在水中，弹簧测力计的读数为9.8牛，试问： 金属块受到的浮力多大？排开水的体积多大？ 此金属块的密度是多少？ 阿 基 米 德 阿基米德，公元前 287~公元前212年， 古希腊数学家、科学家和发明家。 他把实验和数学方法相结合，作出了 许多发明和创造。例如，杠杆原理和 浮力原理就是他运用实验和数学方法得出的重大发现。 传说希罗国王请金匠打了一项王冠，国王怀疑王冠中掺了银， 便请阿基米德去鉴定，条件是不得毁坏王冠。阿基米德为此冥思 苦想，但百思不得其解。一天，他跳入浴缸中洗澡时，水从浴缸 中溢了出来。阿基米德听到那哗哗哗的流水声，灵感一下子冒了 出来。他从池中跳出来，连衣服都没穿，径直向皇宫跑去，高喊 着："优勒加！优勒加！（意为发现了）"。阿基米德依次把王冠 和等重的纯金放到盛满水的盆中，通过比较溢出的水量，得知王 冠中掺了银子。 在这个实验基础上深入研究，发现了浮力原理。