2020春八年级物理下册 第十章 浮力教案 （新版）新人教版

第十章浮力本章概述 一、浮力(f浮)1.定义:浸在液体中的物体受到向上的力,叫浮力.2.力的方向是竖直向上的.3.产生原因:由液体(或气体)对物体向上和向下的压力差.4.通过实验探究发现(控制变量法):浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关,物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大.二、阿基米德原理1.实验:浮力大小与物体排开液体所受的重力的关系.(1)用弹簧测力计测出物体所受的重力g1,小桶所受的重力g2;(2)把物体浸入液体,读出这时测力计的示数为f1,(计算出物体所受的浮力f浮=g1-f1)并且收集物体所排开的液体;测出小桶和物体排开的液体所受的总重力g3,计算出物体排开液体所受的重力g排=g3-g2.2.内容:浸入液体中的物体受到液体向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力.3.公式:f浮=g排=液gv排.4.从阿基米德原理可知:浮力的大小只决定于液体的密度、物体排液的体积(物体浸入液体的体积),与物体的其他因素无关.三、物体的浮沉条件及应用1.物体的浮沉条件状态f浮与g物v排与v物对实心物体物与液上浮f浮g物v排=v物物液下沉f浮液悬浮f浮=g物物=液漂浮f浮=g物v排v物物液2.浮力的应用(1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的.轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量.轮船从河里驶入海里,由于水的密度变大,轮船浸入水的体积会变小,所以会上浮一些,但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力).(2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜.(3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来改变浮力.(4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”.3.浮力的计算压力差法:f浮=f向上-f向下称量法:f浮=g物-f拉(当题目中出现弹簧测力计条件时,一般选用此方法)漂浮悬浮法:f浮=g物阿基米德法:f浮=g排=液gv排(当题目中出现体积条件时,一般选用此方法)第1节浮力 1.知道一切物体在液体或气体中都受浮力.2.能对物体进行受力分析,并且知道浮力的方向是竖直向上的.3.知道应用弹簧测力计测浮力的方法.【教学重点】浮力的概念,测量浮力大小的方法,影响浮力大小的因素.【教学难点】浮力产生的原因、测量浮力大小的方法.一、新课导入 1.相传2 000年前,罗马帝国的远征军来到了死海附近,击溃了这里的土著人,并抓获了一群俘虏,统帅命令士兵把俘虏们投进死海.奇怪的是,这些俘虏竟然没有沉下去,而是个个都浮在水面之上,统帅以为这是神灵在保佑他们,就把俘虏释放了.那么为什么士兵会漂在死海上?此时都受哪些方向的力呢?2.孔明灯是依靠什么力升上天空的呢?3.上万吨的货轮又是怎样实现在海上航行的呢?结论:物体能浮在水面或空中,是受到了浮力作用.二、新课教学1.浮力问:你还能举出哪些例子说明物体受到浮力的作用?答:气球腾空而起、鸭子在水面游动、水面上漂浮的步行球师:我们一起体验一下浮力的存在,将瓶盖旋紧的空矿泉水瓶压入水中时,有什么感觉?下面我们一起来认识浮力:(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对它竖直向上的力,这个力叫做浮力.(浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力).(2)符号:f浮.(3)施力物体:液体或气体.(4)方向:竖直向上(与重力方向相反).(5)称重法测浮力:f浮=g-f拉浮力是怎样产生的呢?如图所示:浸在液体中的物体受到向左和向右的力大小相等,受到向上和向下的力大小不等,且向上的力大于向下的力,即浮力产生的原因是产生向上和向下的压力差.请同学们想一想:如果物体和容器底紧密相连则物体还受向上的浮力么?师:注意:判断物体是否受到向上的浮力的关键是看物体的下表面是否受到液体向上的压力.如果物体和容器底紧密相连则物体不受向上的浮力(如桥墩、拦河坝).即物体受到浮力的作用,f向下一定存在,f向上不一定存在.2.实验:探究浮力的大小与哪些因素有关师:同学们猜想浮力大小可能与哪些因素有关呢?生:与物体所在的深度有关系、与排开液体的体积有关系、与排开液体的密度有关系、与物体的密度有关系、与物体的形状有关系师:我们用实验一起验证我们的猜想(1)浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关物体浸在液体中深度改变时f1=f2=3 n且g1=g2=10 n.所以f浮1=f浮2=10 n-3 n=7 n.即深度改变时浮力大小不改变.结论:在浸没的情况下,体积相同的物体所受浮力与浸没的深度无关.(2)浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关物体浸在液体中体积改变时f1=5 n,f2=4 n且g1=g2=10 n.所以=10 n-5 n=5 n=10 n-4 n=6 n.则2时.(4)物体所受浮力与物体的密度间的关系. 不同物体浸在液体中时f1=f2=3 n且g1=g2=10 n.所以=7 n.即物体密度改变时浮力大小不改变.结论:物体浸在液体中的体积和进入深度相同时,浮力大小与物体密度无关.实验结果表明:物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关.物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,所受浮力越大.【课堂小结】通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题?学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结.第1节浮力一、浮力1.定义:浸在液体中的物体,受到液体对它竖直向上的力,这个力叫做浮力.(浸在气体中的物体也受到气体对它的浮力).2.符号:f浮.3.施力物体:液体或气体.4.方向:竖直向上(与重力方向相反).5.测浮力方法:(1)称重法:f浮=g-f拉.(2)原因法:f浮=f向上-f向下.二、物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关.1.关于浮力的说法,你认为不正确的是(d)a.浸入水中的物体受到浮力的施力物体是水b.浮力是由物体上下表面所受液体压力差而产生的c.浮力方向与重力方向相反d.在不同液体中浮力方向会不同2.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示.图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是(c)a.f1b.f2c.f3d.f43.在河边从浅水区走向深水区,若水底布满石头,则下述体验与分析合理的是(b)a.脚底疼痛感觉减弱,因为人越来越轻b.脚底疼痛感觉减弱,因为水对人的浮力越来越大c.脚底疼痛感觉加重,因为人越来越重d.脚底疼痛感觉加重,因为水对人的浮力越来越小4.游船能漂浮在水面上,这是因为游船受到浮力的缘故,该力的施力物体是水,方向竖直向上.5.我们从水中搬起一个石头要比在空气中感觉要轻(填“轻”或“重”),这说明在水中下沉的物体也受到水的浮力.1.不会淹死人的海人们从古代起,就已经知道世界上有不会淹死人的海.这就是有名的死海.死海里的水非常咸,任何生物都不能在里面生存.炎热而又不下雨的巴勒斯坦的气候,使海面的水发生剧烈的蒸发作用.可是蒸发掉的只是些纯水,至于溶解在里面的盐却还是留在海里,因此,盐的浓度越来越大了.这就是为什么死海里的水的含盐量不跟大多数海洋一样只有2%3%,而是有27%以上,并且还随着水的深度增大而增大.这样,死海里所含的物质当中,就有是溶解的盐.这里的盐的总含量,据估计大约有4 000万吨.由于这样高的含盐量,死海就有了一种有趣的特征:这里的水比普通的海水重得多.我们身体的重力比相同体积的浓盐水要轻得多,所以人不可能在死海里下沉,人会浮在水面上,像鸡蛋会浮在盐水上一样(鸡蛋在淡水里会下沉).2.怀丙和尚揭榜解难题的故事北宋时候,山西省河中府的黄河上,架着一座浮桥,浮桥的桥身用许多像小船似的浮体连接而成.浮桥的两端用铁索拴在黄河两岸的“桥桩”上.“桥桩”是铁铸成的铁牛,每头铁牛重几十万牛.岸边各放4头铁牛,浮桥的铁索就拴在这些铁牛身上.南宋英宗平治年间(1066年),河水暴涨,水涨桥高.在洪水的冲击下,浮桥遭到了破坏,把铁牛冲到河中间沉没在河底,铁索也断了,两岸来往交通中断.由于铁牛掉进河里,给修桥带来很大的困难.当时没有起重机,怎样才能把铁牛拖到岸边呢?于是官府贴出“招贤榜”,招募从河底拉出铁牛的能人.当时,有个名叫怀丙的和尚揭榜应招了,他说:“铁牛是被水冲走的,我就叫水把铁牛带回来!”怀丙叫人们用两艘大船,装满泥沙,开到铁牛沉没的地方,用一根粗大的木头,横架在两艘大船上,并在大木头上拴住铁索,投入河中,又叫水性好的人潜下水去把铁牛绑住,抽紧铁索.然后把船里的泥沙卸掉,船就逐渐上浮,便把铁牛拖到了岸边.这事发生在900多年以前,与三国时期的曹冲称象一样,宋朝怀丙和尚打捞铁牛的故事也脍炙人口.第2节阿基米德原理 1.能说出阿基米德原理的内容,理解公式中各个量的意义.2.能应用公式f浮=g排和f浮=液gv排计算简单的浮力问题.【教学重点】理解阿基米德原理;应用阿基米德原理进行相关计算.【教学难点】应用阿基米德原理进行计算.教学环节教师活动学生活动说明导入新课(5分钟)阿基米德的故事了解阿基米德故事的同学给大家讲,其他学生独立思考由故事引入,吸引学生注意力新课教学(30分钟)浮力的大小浸入液体中的物体受到的浮力大小与两个因素有关:物体浸在液体中的体积和液体的密度.猜想:浮力的大小与物体排开液体所受重力有关v浸=v排.探究浮力的大小与物体排开液体所受重力的关系1.测量物体受到的浮力全部浸入水中和部分浸入水中两种情况.2.测量物体排开的液体受到的重力(3种方法)(1)g排=g总-g桶先用弹簧测力计测出桶和物体排开的液体(水)所受的总重力g总,然后再测出空桶所受的重力g桶,两者相减即得g排.(2)g排=液gv排将排开的液体(水)倒入量桶中,测出v排,m排=液v排,g排=m排g,g排=液gv排.(3)直接用塑料袋接物体排开的液体(水),测出塑料袋和物体排开的液体所受的总重力,其值约为g排,忽略塑料袋的重力的影响.3.进行实验(1)用弹簧测力计测量金属块的重力g1,如图1所示.学生独立思考,然后回答计算浮力的三种方法动手将空易拉罐瓶压入水中,感受力的大小复习浮力的概念、大小,如何测量练习一道题称重法的适用条件推导,找出浮力与排开液体之间存在的联系,为进一步探究两者之间的关系创造条件分类讨论逐一击破先测空桶减小误差续表新课教学(30分钟)(2)将溢水杯盛满水,再将铝块缓慢地浸没在水中,直到溢水杯中的水不再溢出,记录弹簧测力计的示数g2,如图2所示.(3)用弹簧测力计测出小桶和铝块排开的水所受的总重力,记录测力计示数g3,如图3所示.(4)用弹簧测力计测出小空桶所受的重力,记录测力计示数g4,如图4所示.将实验数据填入表格中相应的位置,进行数据处理次数物体的重力/n物体浸没在液体中测力计示数/n浮力/n小桶和排开液体的总重/n小桶的重力/n123f浮=g1-g2;g排=g3-g4.分析论证:分析实验数据可知,f浮=g排说明浸没在液体中的物体受到浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小.(强调阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体)阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开液体的重力.f浮=g排f浮=液gv排.4.关于阿基米德原理的讨论(1)区分:浸没、浸入、浸在、没入;(2)f浮=液gv排液液体的密度;v排物体排开的液体的体积;(3)f浮=液gv排决定式表明浮力大小只和液,v排有关,浮力大小与物体的形状、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.观察教师实验演示,然后自己动手实验,感受力的变化归纳总结练习浸没指物体完全没入液体之中浸在和浸入包含两种情况:浸没和漂浮f浮=液gv排是导出公式,使用时要写出三个原始公式g=mg,m=v,f浮=g排 【课堂小结】通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题?学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结第2节阿基米德原理1.阿基米德原理的探究实验.2.阿基米德原理的数学表达式f浮=g排=液gv排.3.阿基米德原理的公式讨论.4.利用阿基米德原理分析与计算.1.小明同学在探究“浮力的大小等于什么”时,用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等器材进行实验,甲、乙、丙、丁是四个步骤的示意图,由甲、丙两图中弹簧测力计的读数可求出小石块受到的浮力为0.5n;由乙、丁两图中弹簧测力计的读数可求出小石块排开液体受到的重力为0.5 n;比较物体受到的浮力和排开液体受到的重力,可得出结论浮力大小等于物体排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理.以上探究中,不重复的操作顺序是乙甲丙丁.2.体积为100 cm3的铝块(铝=2.7 g/cm3),它的一半浸入水中,它受到的浮力是0.5n,它全部浸没在酒精中受到的浮力是0.8n.(酒精=0.8 g/cm3)3.如图是某同学自制的水上自行车.她在普通自行车上安装8个密闭的空水桶(每个水桶体积为0.02 m3),并在车后轮装上若干塑料片.该同学在水面上骑自行车匀速前进时,平均每个水桶约有二分之一体积浸在水中,不计车轮和塑料片排开水的体积,则此时水上自行车受到的浮力约为800n.(g取10 n/kg)4.美国男子乔纳森用一大簇氦气球绑在椅子上将自己送上天空,实现了人类首次靠氦气球穿越英吉利海峡的壮举.(1)若整个装置的总体积为100 m3,空气的密度为1.29 kg/m3,则整个装置受到空气的浮力为1 290n.(g取10 n/kg)(2)乔纳森为了降落,剪断了几个气球的绳子,则整个装置所受的浮力变小(填“变大”“变小”或“不变”),乔纳森先上升后下降(填“先上升后下降”或“立即下降”).5.一金属块在空气中受到的重力为39 n,把它全部浸没在水中称时(金属块未接触底面),弹簧测力计示数为34 n.求:(g取10 n/kg)(1)该金属块受到水对它的浮力大小;(2)该金属块的体积;(3)该金属块的密度.解析:(1)f浮=g-f=39 n-34 n=5 n.(2)f浮=g排=水v排g,v排=510-4m3,v物=v排=510-4m3.(3)g=mg=物v物g,物=7.8103 kg/m3.答案:(1)5 n(2)510-4 m3(3)7.8103 kg/m3煮饺子的学问煮饺子时,有经验的“美食家”都是水沸腾后才把一定数量的饺子下到锅里,并且边让饺子下锅,边用勺子轻轻在锅底推动沉下的饺子(重力大于浮力,饺子下沉),水不再沸腾;等到水重新沸腾后,看到饺子个个饱满,而且浮到水面(浮力大于重力,饺子上浮),部分饺子悬浮在水中(浮力等于重力,饺子悬浮),再加点儿凉水,再煮一会儿,断定已经煮熟,捞出来,就可以享用了.从物理学的观点看,包饺子的面从生到熟,密度由大变小,熟饺子的体积要比生饺子的体积大,原因是包饺子的时候,将空气和馅一起包到饺子里,这些空气封闭在饺子里出不来,生饺子放到锅里,受热后使饺子里的空气体积膨胀。因此,生饺子下锅后,饺子的重力大于浮力,饺子沉在锅的底部,煮熟的饺子,浮力大于饺子的重力,饺子上浮到水面.所以,煮饺子也有“很深”的物理学问.第3节物体的浮沉条件及应用 1.知道物体的浮沉条件,知道轮船、潜水艇、气球和飞艇的原理.2.通过浮沉条件的实际应用,了解物理知识在生产、生活中的应用.【教学重点】物体的浮沉条件及浮力的应用原理.【教学难点】探究物体的浮沉条件.一、新课导入 师:请同学们一起看这两幅图片,巨大的轮船可以漂浮在海面上,为什么小小的铁块会沉入水中呢?同学们:想一想,物体的浮沉由什么决定的呢?二、复习巩固 师:在讲新课之前我们先一起复习一下,物体浸在液体中都受什么方向的力的作用?生:竖直向上的浮力和竖直向下的重力师:我们对浮力、重力进行受力分析,判断什么时候物体上浮、悬浮、下沉?生:f浮g时,竖直向上运动f浮=g时,二力平衡f浮g时,竖直向上运动上升到液面呈漂浮状态,f浮逐渐减小到f浮=g.(2)f浮=g时,二力平衡,物体将继续保持静止状态.(3)f浮g时,物体竖直向下运动,下沉至容器底部,f浮不变,但f浮+n支持=g.师:总结:通过上述过程,可以得出通过物体重力大小和全部浸在液体中的浮力大小的比较来判断物体的浮沉情况,也就是说,可以通过改变自身重力或排开液体体积情况来改变浮沉情况.师:通过刚才这一过程我们能得出漂浮与悬浮有什么共同点与不同点?生:共同点:在平衡力的作用下静止不动;悬浮与漂浮在液面上的物体,浮力等于重力.不同点:漂浮是物体一部分浸入液体中,悬浮是整个物体浸没在液体中.师:如果将鸡蛋放入清水中逐渐加盐至变为浓盐水,观察鸡蛋在水中的情况.师:通过此实验能看到什么实验现象?生:鸡蛋浸在水中时沉在杯的底部;当水中逐渐加盐水,鸡蛋逐渐上浮,直至漂浮在水面上.师:向杯中加盐的同时,盐水的密度逐渐增大,鸡蛋的浮力也逐渐增加,能得出怎样的实验结论呢?生:浮力的大小与液体密度有关.师:此实验说明什么呢?生:浮力的大小与液体密度有关.师:浮力的大小与液体密度有怎样的关系呢?因为g=m物g=物vgf浮=液v排gv排=v所以当gf浮,即物vg液v排g时,则物f浮,即物vg液v排g时,则物液.师:此计算过程说明物体可根据自身密度和液体密度大小的比较来判断浮沉情况,即可通过改变液体密度来改变浮沉情况.师:总结:改变物体浮沉的方法有哪些?生:改变自身的重力大小、改变自身的体积大小、改变液体密度.2.浮力的应用(1)轮船师:想一想,轮船是怎样在海面航行的?师:工作原理:利用把密度比水大的钢材制成空心的轮船,增大体积,使它的平均密度减小,同时排开更多的水,达到增大浮力,最终f浮=g船,漂浮在水面.师:轮船有大小,怎样反映轮船的运载能力呢?师:排水量(m排):轮船满载时排开水的质量f浮=m排g,而f浮=g;所以m船+m货=m排.(2)潜水艇师:同学们看潜水艇可以漂浮也可以上浮还可以下沉,想一想它的工作原理是什么?师:工作过程:潜水艇在水面下无论沉、浮,受到的浮力不变.当向水舱充水时,f浮g时,潜水艇上浮.工作原理:浸没水中后浮力不变,靠改变自身重力(向水舱充水或排水)来实现沉浮.(3)气球和飞艇师:热气球的工作原理:喷嘴点火加热,袋内空气受热膨胀,排开气体的体积增大,浮力增大,浮力大于重力时,气球上升.喷嘴火焰熄灭,袋内空气变冷体积减小,排开气体的体积减小,浮力减小,浮力小于重力,气球下降.师:气球和飞艇的工作原理是相同的.气球和飞艇内充有密度小于空气的气体氢气、氦气、热空气等.原理:利用空气的浮力,通过改变自身体积来实现上升和下降的.【课堂小结】通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题?学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结.第3节物体的浮沉条件及应用一、物体的浮沉条件上浮:f浮g,液物(漂浮时液物)悬浮:f浮=g,液=物下沉:f浮g,液物(沉底时液物)二、浮力的应用1.轮船:让物体“空心”的办法来增大浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮.2.水艇:依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉.3.气球和飞艇:气g物而升空.1.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是(b)a.潜水艇模型是通过改变潜水艇