物理人教版八年级下册阿基米德原理.ppt

阿基米德原理 阿基米德 Archimedes 前287 前212 是古希腊伟大的科学家 他在物理学方面的贡献主要有两项 其一是关于浮力问题 其二是关于杠杆平衡问题 阿基米德有句名言 给我一个支点 我可以撬动地球 国王让金匠做了一顶新的纯金王冠 但他怀疑金匠在金冠中掺假了 可是 做好的王冠无论从重量上 外形上都看不出问题 国王把这个难题交给了阿基米德 阿基米德日思夜想 一天 他去澡堂洗澡 当他慢慢坐进澡堂时 水从盆边溢了出来 他望着溢出来的水 突然大叫一声 我知道了 竟然一丝不挂地跑回家中 原来他想出办法了 阿基米德把金王冠放进一个装满水的缸中 一些水溢出来了 他取了王冠 把水装满 再将一块同王冠一样重的金子放进水里 又有一些水溢出来 他把两次的水加以比较 发现第一次溢出的水多于第二次 于是他断定金冠中掺了银了 经过一翻试验 他算出银子的重量 当他宣布他的发现时 金匠目瞪口呆 这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王 阿基米德从中发现了一条原理 即物体在液体中减轻的重量 等于他所排出液体的重量 这条原理后人以阿基米德的名字命名 阿基米德 Archimedes 约公元前287 212 是古希腊物理学家 数学家 静力学和流体静力学的奠基人 实验探究3 探究浮力的大小 实验器材 石块 铝块 铁块 溢水杯 空杯 测力计 水 用弹簧测力计先测出石块的重力G 用弹簧测力计再测出空杯子的重力G杯 1 15N 0 45N 把石块浸没在盛满水的溢水杯里 用空杯承接从溢水杯里被排开的水 读出此时弹簧测力计的示数F 用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重G总 0 70N 0 90N 收集实验数据 1 15 0 70 0 90 0 45 0 45 0 54 0 34 0 20 0 20 0 65 0 78 0 68 0 10 0 55 0 10 比较浮力的大小和物体排开水的重量 你发现了什么 实验结论 浸在液体中的物体所受的浮力的大小 填 等于 大于 或 小于 被物体排开的液体所受的 这便是著名的阿基米德原理 等于 重力 公式 F浮 G排 液gV排 阿基米德原理内容 物体全部或部分浸在液体中时 它会受到向上的浮力 浮力的大小等于物体排开液体所受到的重力的大小 阿基米德原理的数学表达式 F浮 G排液F浮 液gv排A 物体排开液体体积相等时 液体密度越大 浮力越大 B 液体密度相等时 物体排开液体体积越大 浮力越大 3 阿基米德原理也适用气体浮体1 漂浮在液面上物体或悬浮在液体中的物体叫浮体2 浮体所受浮力的计算 F浮 G物 例 一个2N的物体 挂在弹簧测力计上 当钩码浸没在水中时弹簧测力计的示数是1 2N 这个钩码受到水的浮力是N 0 8 例 下面关于浮力的说法中 正确的是 A 只要液体密度大 对浸没在其中的物体的浮力就一定大B 只要物体的体积大 所受的浮力一定大C 物体所受的浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力 与物体的形状及浸没液体中的深度无关D 阿基米德原理只适合液体 C 例 如图 甲乙两球体积相同在浸没水中静止不动 则 甲 乙 A 两球受到的浮力一样大B 乙球受到的浮力大C 甲球受到的浮力大D 条件不足 无法确定 C 例 三个体积相同的立方体a b c分别浮在同种液体的液面上 如图所示 若它们所受的浮力分别为Fa Fb Fc 则这三个力由小到大的顺序是 物体的质量是ma mb mc 则这三个质量由小到大的顺序是 水 水 水 盐水 1 2 3 4 5 1 若选用的操作是1 3 5或1 4 5 可研究浮力的大小与的关系 例 如图为小华同学 研究影响浮力大小的因素 实验的若干操作 根据此图 液体的密度 水 水 水 盐水 1 2 3 4 5 2 若研究浮力的大小与物体排开液体体积的关系 可选用的操作是 填序号 如图为小华同学 研究影响浮力大小的因素 实验的若干操作 根据此图 1 2 3 水 水 水 盐水 1 2 3 4 5 3 若研究浮力的大小与物体浸没深度的关系 可选用的操作是 填序号 如图为小华同学 研究影响浮力大小的因素 实验的若干操作 根据此图 1 3 4 对原理的理解 1 物体 浸在液体里 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 浸没 部分浸入 2 浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力 A 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 液gV排 液gV浸 液gV物 B 部分浸入时 V排 V浸 V物F浮 液gV排 液gV浸 液gV物 V排 V浸 V物 V排 V浸 V物 V浸 3 同一物体浸没在不同的液体中时 由于液体的密度不同 所受的浮力也不同 根据公式F浮 液gV排 浸没时 V排 V物 当 液不同时 浮力也随之变化 当物体跟盛液体的容器底部紧密接触时 则于物体下部没有液体 因而就不受到液体对它向上的压力 也就是物体没有受到浮力的作用 5 阿基米德原理同样适用于气体 悬浮和漂浮的相同点和区别 相同点 都是静止在液体中 都只受重力和浮力作用 根据二力平衡条件 重力和浮力相等 即 F浮 G F浮 G 悬浮 漂浮 不同点 1 悬浮时 物体停留在液体内部的任何地方 它必定全部浸没在液体中 而漂浮 物体是静止在液面上 它必定在一部分露在液面之上 2 悬浮时 物体浸没在液体中 所以V排 V物 而漂浮时 物体只有一部分浸入液体中 所以V排 V物 V排 V物 V排 V物 悬浮 漂浮 例 设液体的密度为 液 物体的密度为 物 物体的体积为V物 因为物体浸没 所以 V排 V物 F浮 液gV排 G 物gV物 当 液 物 F浮 G上浮 当 液 物 F浮 G下沉 当 液 物 F浮 G悬浮 例 求木块密度 设木块体积为V 在水面上 在水面下 木块漂浮 应有 F浮 G物 物gV 又根据阿基米德原理 应有 F浮 水gV排 水g 物gV 水g 物 水 0 625 103千克 米3 阿基米德原理的应用 1 轮船是浮体F浮 G物2 潜水艇靠改变自身重力实现沉浮 3 密度计 测液体的密度 刻度上小下大4 气球和气艇靠改变物体浸没在空气中的体积来改变受到浮力实现升降 例 在大海中航行的轮船 空气中上升的气球 太空中运行的宇宙飞船是否都受到浮力 答 轮船受到海水浮力 气球受空气浮力 飞船没有受到浮力 例 如图所示 是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景 此过程中应用的关键知识是 A 气球受到重力B 帽子质量大于气球质量C 帽子密度大于气球密度D 空气对物体有浮力作用 例 船从海里驶到河里时 A 船受到的浮力变小 船身沉下去一些 B 船受到的浮力不变 船身浮上来一些 C 船受到的浮力不变 船身沉下去一些 D 船受到的浮力变大 船身浮上来一些 D C 例 在水中游泳的人要上岸从深水处向浅水处行走的过程中 A 人所受的重力逐渐变小B 人所受的重力逐渐变大C 水池底对人的支持力逐渐变小D 水池底对人的支持力逐渐变大 例 将重5N的物块放入盛满水的烧杯中 从杯中溢出3N的水 则物块受到的浮力是 A 8N B 5N C 3N D 2N C 例 某物体重0 5N 把它放入盛有水的烧杯中 溢出重为0 3N的水 则它受到的浮力为 A 一定为0 3N B 可能为0 2N C 一定为0 5N D 可能为0 4N 例 一个盛水的杯中浮着一个小球 所受的浮力为10牛 杯子放在斜面上 如图用力的图示法画出小球受到的浮力 关于浮力计算的几种方法总结 1 浮 G F 2 浮 排3 浮 液 排 一 称差法 1 用弹簧测力计称出空气中重G 2 再称出物体浸入液体中时弹簧秤的拉力F弹 物体所受浮力F浮 G F弹 例 把一物体吊在弹簧测力计上 在空气中称物体重1 96N 浸没在水中称时 弹簧测力计示减小了0 49N 物体在水中受到的浮力 N 浸没在某种液体中时 弹簧测力计示数为1 16N 物体在这种液体中受到的浮力为 N 例 有一石块挂在弹簧测力计下并浸没在水中 弹簧测力计的读数是3 4牛 如果石块受到的浮力是1 5牛 则石块的重力是牛 石块排开的水的重是牛 4 9 1 5 浙江教育版 B 浙江教育版 点拨 因为鼓的下底表面与容器底部完全紧密接触 所以鼓的圆柱体的体积部分不受浮力作用 受浮力的部分是鼓凸出来的部分 V 50cm3 V排 80cm3 50cm3 30cm3 根据阿基米德定律 F浮 水gV排 1 0 103kg m3 10N kg 30 10 6m3 30 10 2N 0 3N 浙江教育版 例 某课外活动小组在探究物体的 浮沉条件 时 将重为100g的物体放入盛满水的盆中 有90g水溢出 则 A 物块会浮在水面上B 物块会悬浮在水中C 物块会沉入盆底D 不能据此判断出物块的沉浮 C 点拨 物体受到的浮力小于重力 浙江教育版 例 假如地球的引力减小一半 那么对于漂浮在水面上的某艘船来说 它所受的重力和吃水深度 吃水深度指水面到船底的深度 与原来相比 下列说法中正确的是 A 船受到的重力不变 船的吃水深度也不变B 船受到的重力减小 船的吃水深度也减小C 船受到的重力减小 船的吃水深度不变D 船受到的重力不变 船的吃水深度减小 C 点拨 地球引力减小 船所受重力会减小 船所排开的水的重力也减小 但排开水的体积不变 因此吃水深度不变 例 一物体浸入水中 排开了1000cm3水 求受的浮力多大 已知 水 1 0 103kg m3 g 9 8N kgV排 1000cm3 10 3m3 答 这物体受的浮力是9 8N 求 F浮 解 F浮 水gV排 1 0 103kg m3 9 8N kg 10 3m3 9 8N 例 把密度为7 8 103kg m3 体积为500cm3的铁块浸没在密度为0 8 103kg m3的煤油中 受到的浮力为多少牛 解 铁块完全浸没在煤油中 V排 V物F浮 液V排g 0 8 103kg m3 500 10 6m3 9 8N kg 3 92N 浙江教育版 例 边长为4cm 密度为2 103kg m3的立方体橡皮泥块 放在足够多的水中 沉入水底 当把它捏成一只小船时 便能漂浮在水面上 以下计算结果正确的是 水 1 0 103kg m3 g 10N kg A 橡皮泥块的质量是12 8gB 橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1 28NC 橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是0 64ND 橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是1 28 10 4m3 D 例 已潜入海水中的潜艇 在继续往深海下潜的过程中 它受到的 A 重力增大 浮力增大B 重力和浮力都不变C 重力增大 浮力不变D 重力不变 浮力增大 例 密度计在不同的液体中所受浮力 密度计上面的刻度线从上到下 对应的液体密度有特点 C 相同 由小到大 C 例 在弹簧测力计的下端挂一实心铜球 现将铜球慢慢浸入水中 直到铜块沉到水底 在铜块浸入到沉底的过程中 弹簧测力计的示数将 A 逐渐变小 B 保持不变 C 先逐渐变小 后保持不变 D 先逐渐变小 后逐渐变大 比较下列物体受的浮力 体积相同的铜 铁 铝浸没水中 F浮铝 F浮铁 F浮铜 铜 铝 如图所示 A B两个物体的体积相等 哪个受到的浮力大 F浮A F浮B 比较下列物体受的浮力 如图所示 A B两个金属块的体积相等 哪个受到的浮力大 水 酒精 比较下列物体受的浮力 A 水 B 酒精 F浮A F浮B 拓展 质量是1kg的实心铜球和铝球 浸没水中 受到的浮力大 铜 铝 铝球 铜 铝 比较下列物体受的浮力 例 把重力为10牛 体积为1 10 3米3的金属球全部浸入盛满水的容器内 求 溢出的水的重力为多少牛 浮力和重力的合力为多少牛 其方向如何 浙江教育版 C 浙江教育版 C 热气球冉冉升空D 飞机翱翔蓝天 图16 4 点拨 翟志刚行走太空 处于失重状态 李宁点燃奥运火炬是用绳子吊起的 飞机翱翔蓝天是应用气体流速大压强小的原理 浙江教育版 例 如图16 5所示 对于水中正在上升的气泡 下列说法正确的是 A 气泡受到水的压强变小 浮力变小B 气泡受到水的压强变小 浮力变大C 气泡受到水的压强变大 浮力变小D 气泡受到水的压强变大 浮力变大 图16 5 B 点拨 气泡深度变浅 体积变大 浙江教育版 例 将同一正方体物体先后放入a b c三种液体中 物体静止时如图16 1所示 则下列判断正确的是 图16 1 A 浙江教育版 A 在三种液体中 物体受到的浮力相等B 在三种液体中 物体受到的浮力不相等C 液体的密度 a b cD 在三种液体中 物体下表面受到的液体压强相等 点拨 三种状态下物体分别处于悬浮 漂浮和漂浮 根据物体的浮沉条件 三种状态下浮力大小与物体重力相等 又是同一物体 因此浮力相等 出现三种状态的原因是液体的密度不同 三种液体中 物体下表面受到液体压强b c相等 a压强比两者大 浙江教育版 例 小柯在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关 如图16 7所示 请仔细观察图示并回答下列问题 图16 7 浙江教育版 1 从A B两图可知 鸡蛋在水中受到的浮力大小是 N 2 根据B C两实验 他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关 你认为对吗 理由是 3 在图16 7实验中 你还可以观察到什么现象 写出一个 0 5 不对 实验中没有控制鸡蛋排开液体的体积相同 浸没在水中的鸡蛋看起来比在空气中的大 或鸡蛋浸入盐水中的部分看起来比空气中的大 点拨 浮力等于空气中小球的重力减去水中弹簧秤受到的拉力 B和C应浸入液体中的体积要相同 浙江教育版 例 把体积为1dm3的