阿基米德原理及物体的浮沉条件PPT课件

1、回顾复习 温故知新、求浮力的方法：（1）当物体漂浮在水面上静止时，由二力平衡可知：F浮（）称重法：浮（）浮力产生的原因：（压力差法） F浮=2、物体在液体中所受浮力大小与那些因素有关？ F向上-F向下浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关水水G物FGF-拉F浮浮G=第1页/共100页 阿基米德（阿基米德（Archimedes，前前287前前212）是古希腊伟大的）是古希腊伟大的科学家。他在物理学方面的贡科学家。他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是献主要有两项：其一是关于浮关于浮力问题力问题；其二是关于；其二是关于杠杆平衡杠杆平衡问题问题。 第2页/共100页阿基米德有句名言：阿基米德有句

2、名言：“给我一个支给我一个支点点，我可以撬动地球，我可以撬动地球”。第3页/共100页第4页/共100页第5页/共100页第6页/共100页第7页/共100页第8页/共100页物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？读了这一故事, ,对你有什么启示? ?第9页/共100页在水中，人为什么有上浮的感觉？在水中，人受到了浮力的作用。第10页/共100页万吨巨轮在水中，为什么不下沉？因为万吨巨轮在水中，受到浮力的作用。第11页/共100页潜艇可以在大海中悬浮第12页/共100页氢气球、热气球、气象气球为什么能腾空而起？因为氢气球、热气球、气象气球在空中受到浮力的作用。第13页/共100页弹

3、簧秤示数为什么变小了托力G第14页/共100页 加水后弹簧为什么伸长了加水后弹簧为什么伸长了金属块金属块托力重力第15页/共100页液体或气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫浮力第16页/共100页浮力的方向：竖直向上。浮力产生的原因：浸在液体里的物体，受到液体对物体下表面压力与上表面压力差。 F浮=F下表面-F上表面第17页/共100页空气中弹簧测力计的示数为G水中弹簧测力计的示数为FF浮=GF怎样计算他们受到的浮力呢第18页/共100页F浮=GF/ （称重法）其中G表示物体在空气中时弹簧测力计的示数，F/为物体在液体中时弹簧测力计的示数，F浮表示物体所受的浮力。浮力的

4、大小与哪些因素有关呢？第19页/共100页实验探究1： 浮力的大小与哪些因素有关？实验猜想：猜想1：浮力可能与液体的密度有关猜想2：浮力可能与物体的体积有关猜想3：浮力可能与物体浸入液体的深度有关第20页/共100页设计实验：、把鸡蛋放入清水中，观察出现的现象。、在清水中加入盐，改变水的密度，再观察出现的现象。第21页/共100页实验现象：实验结论：猜想1 是正确的，浮力的大小跟液体的密度有关。、在清水中，鸡蛋下沉。、清水中加入食盐后，盐水的密度增大，鸡蛋慢慢上浮直至漂浮的状态。第22页/共100页在死海中，人为什么能悠闲地浮在水面上看书？说明人受到的浮力跟哪一个因素有关？这是因为人受到了海水

5、的浮力，浮力跟海水的密度有关。第23页/共100页猜想2：浮力可能与物体的体积有关观察实验：两个弹簧测力计的读数一样吗？ 分别是多少？ 实验说明了什么问题？ 把同一物体浸入相同的液体中的不 同深度。容器中的液体的液面发生什么样的变化？ 第24页/共100页实验分析：、同一物体浸入相同的液体中，浸在液体中的体积不同，弹簧测力计的读数也不相同。实验结论： 在猜想2中，浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。、液体的液面随着物体浸在液体的体积的增大而升高。、浸在液体中的体积也叫做物体排开液体的体积。第25页/共100页 在大海中，轮船是用会在水里下沉的铁制做的，但是轮船却不会沉入海底，这是利用了什么道理

6、呢？实验探究2：橡皮泥放入水中，会沉入水底把橡皮泥做成船的形状第26页/共100页做成船形的橡皮泥放入水中，浮在水面上做成船形的橡皮泥还能装上许多的物体说明橡皮泥受到的浮力变大了第27页/共100页 把橡皮泥做成船形，是增大了橡皮泥排开水的体积，从而获得了更大的浮力。比较两次的实验： 钢铁制作的轮船不会沉入海底，就是利用了这样的道理的。第28页/共100页设计实验：把物体放入清水中，观察测力计的读数 F1 。改变物体在水中深度，再观察测力计的读数 F2 。比较两次的读数 F1 和 F2 。第29页/共100页实验现象：实验结论： 在猜想3中，浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关(当物体完全浸泡

7、在液体中)。、把物体放入清水中，测力计的读数 F1 = 2 N。比较读数 F1 和F2，发现测力计的读数没有发生改变。、改变物体在水中深度后，测力计的读数 F2 = 2 N 。第30页/共100页 物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 有关，还与物体排开液体的 有关，而与浸没在液体中的 无关。密 度体 积深 度根据猜想1、2、3得出的实验结论：实验2，浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。实验3，浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关。实验1，浮力的大小跟液体的密度有关。分析归纳第31页/共100页实验探究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

8、石块的重力G。、用弹簧测力计再测出空杯子的重力G杯。1.15N0.45N第32页/共100页、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 。0.70N0.90N第33页/共100页收集实验数据：研究对象物重G/N 空杯重 G杯/N 物体浸没水中时弹簧测力计 示数F/N杯、水总重 G总/N浮力的大小 F浮/N排开水的重量G排/N石块0.45铝块0.45铁块0.451.150.700.900.450.450.540.340.200.200.650.780.680.100.550.10比较浮力的大小和物体排

9、开水的重量，你发现了什么？第34页/共100页实验结论：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：公式：F浮浮 = = G排排= =液液g Vg V排排第35页/共100页 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，浮力越大第36页/共100页3.阿基米德原理也适用气体浮体1.漂

10、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物第37页/共100页例：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 N0.8第38页/共100页例：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第39页/共100页例：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、

11、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第40页/共100页例：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_第41页/共100页AAAAA水水水盐水12345（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液体的密度第42页/共100页AAAAA水水水盐水12345（2）若研究浮力的大小与物体排开液体体积的关系，可选

12、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第43页/共100页AAAAA水水水盐水12345（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第44页/共100页对原理的理解对原理的理解（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。浸没部分浸入第45页/共100页（2）浮

13、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浸第46页/共100页（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g V排，浸没时， V排 = V物，当液不同时，浮力也随之变化。第47页/共100页（4）浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差。 物体在液体中的位置越深，则受到的液体压强越大，则作用在物体各个面上的压力越大。Lh1h2F下F上根据F压=

14、PS=液g h. S，当h增大时，F压也增大。 但上、下两个表面的压力差却不变，即：F= F下 - F上=液g Sh2 - 液g S h1 =液g S(h2 - h1) =液g SL第48页/共100页 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。第49页/共100页悬浮和漂浮的相同点和区别：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 =GF浮GF浮G悬浮漂浮第50页/共100页不同点：（1）悬浮时，物体停留

15、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 物， F浮 G 上浮当液 物， F浮 G 下沉 当液 = 物， F浮 = G 悬浮第52页/共100页例：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 g V，又根据阿基米德原理，应有： F浮 =水 g V排 =水 g 物 g V=水 g 物= 水=0.625103千克/米3F浮GV83V85V85V85V85V83V85第53页/

16、共100页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。第54页/共100页例：例：在大海中航行的轮船、空气中上升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的气球、太空中运行的宇宙飞船是否都受到浮力？受到浮力？答：轮船受到海水浮力，气球受空答：轮船受到海水浮力，气球受空气浮力，飞船没有受到浮力。气浮力，飞船没有受到浮力。第55页/共100页例：例：如图所示，是一位先生巧用物理知识将帽如图所示，是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景

17、。此过程中应用的关子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关键知识是键知识是( )( )A A气球受到重力气球受到重力B B帽子质量大于气球质量帽子质量大于气球质量C C帽子密度大于气球密度帽子密度大于气球密度D D空气对物体有浮力作用空气对物体有浮力作用例：例：船从海里驶到河里时船从海里驶到河里时 ( )A A船受到的浮力变小，船身沉下去一些；船受到的浮力变小，船身沉下去一些；B B船受到的浮力不变，船身浮上来一些；船受到的浮力不变，船身浮上来一些；C C船受到的浮力不变，船身沉下去一些；船受到的浮力不变，船身沉下去一些；D D船受到的浮力变大，船身浮上来一些。船受到的浮力变大，船身浮上来一些。

18、 DC第56页/共100页 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. A. 人所受的重力逐渐变小 B. B. 人所受的重力逐渐变大 C. C. 水池底对人的支持力逐渐变小 D. D. 水池底对人的支持力逐渐变大第57页/共100页例：将重将重5N的物块放入盛满水的烧杯中，从杯中的物块放入盛满水的烧杯中，从杯中溢出溢出3N的水，则物块受到的浮力是（的水，则物块受到的浮力是（ ） A、8N； B、5N； C、3N； D、2N。C第58页/共100页 例：某物体重0.5N,0.5N,把它放入盛有水的烧杯中, ,溢出重为0.3N0.3N的水, ,则它受到的浮力为( )(

19、) A. A.一定为0.3N. 0.3N. B. B.可能为0.2N. 0.2N. C. C.一定为0.5N. 0.5N. D. D.可能为0.4N.0.4N.第59页/共100页例：例：一个盛水的杯中浮着一个小球，所受的一个盛水的杯中浮着一个小球，所受的浮力为浮力为10牛，杯子放在斜面上，如图用力的牛，杯子放在斜面上，如图用力的图示法画出小球受到的浮力。图示法画出小球受到的浮力。F浮浮5牛第60页/共100页关于浮力计算的几种方法总结： 1、浮=G-F=G-F 2、浮排 3、浮=液排第61页/共100页一. . 称差法1).1).用弹簧测力计称出空气中重 G G. .2).2).再称出物体浸

20、入液体中时弹簧秤 的拉力 F F弹. . 物体所受浮力 F F浮 = G = G F F弹. .第62页/共100页 例：把一物体吊在弹簧测力计上, ,在空气中称物体重1.96N,1.96N,浸没在水中称时, , 弹簧测力计示减小了0.49N,0.49N,物体在水中受到的浮力_N. _N. 浸没在某种液体中时, , 弹簧测力计示数为1.16N,1.16N,物体 在 这 种 液 体 中 受 到 的 浮 力 为_N. _N. 第63页/共100页例：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。4.91.

21、5第64页/共100页二. .压力差法F F浮=F=F向上-F-F向下说明: :a.a.漂浮在液面上的物体 F F浮= F= F向上b.b.与底部完全密合的物体 F F浮=0=0第65页/共100页浙江教育版浙江教育版例：例：如图如图163所示，在容器中放一个上、下底面积均所示，在容器中放一个上、下底面积均为为10 cm2、高为、高为5 cm，体积为，体积为80 cm3的均匀对称石鼓，其下的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是 ( )图1

22、63A0 B0.3 NC0.5 ND0.8 NB第66页/共100页浙江教育版浙江教育版点拨 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。V50 cm3，V排80 cm350 cm330 cm3，根据阿基米德定律，F浮水g V排1.0103 kg/m310 N/kg30106m330102N0.3 N。第67页/共100页三. .漂浮或悬浮状态法 F F浮= G= GF F浮浮与与G G的关的关系系状状 态态 液与液与物物的关系的关系F F浮浮G G上浮上浮液液 物物F F浮浮G G下沉下沉液液 物物F F浮浮G G悬浮悬浮液液

23、物物第68页/共100页浙江教育版浙江教育版例：某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时，将重为100 g的物体放入盛满水的盆中，有90 g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。第69页/共100页浙江教育版浙江教育版例：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

24、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。第70页/共100页例：例：一物体浸入水中一物体浸入水中,排开了排开了1000cm3水，求受的浮力多大？水，求受的浮力多大？已知：已知：水水=1.0103kg/m3，g=9.8N/kg V排排=1000cm3=10-3m3答：这物体受的浮力是答：这物体受的浮力是9.8N。求：求：F浮浮解：解：F浮浮= 水水gV排排=1.0103kg/m3 9.8 N/kg10-3m3=9.8N第71页/共100页例：把密度为7.8 103 kg/m3、体积为500cm3的铁块浸没在密度为0.8103 kg/m

25、3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 = 0.8103 kg/m3500 10-6m3 9.8N/kg =3.92N第72页/共100页浙江教育版浙江教育版例：例： 边长为边长为4 cm、密度为、密度为2103 kg/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1.0103 kg/m3，g10 N/kg) ()A橡皮泥块的质量是12.8 gB橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1.28 NC橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是0.64 ND橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是1.28104m

26、3D第73页/共100页例：例：已潜入海水中的潜艇，在继续往深海下潜已潜入海水中的潜艇，在继续往深海下潜的过程中，它受到的的过程中，它受到的 （ ）A A重力增大，浮力增大重力增大，浮力增大 B B重力和浮力都不变重力和浮力都不变C C重力增大，浮力不变重力增大，浮力不变 D D重力不变，浮力增大重力不变，浮力增大例：例： 密度计在不同的液体中所受浮力密度计在不同的液体中所受浮力 。密度计上。密度计上面面 的刻度线从上到下，对应的液体密度有的刻度线从上到下，对应的液体密度有 特点。特点。C相同由小到大第74页/共100页C例：在弹簧测力计的下端挂一实心铜球，现将铜在弹簧测力计的下端挂一实心铜球

27、，现将铜球慢慢浸入水中，直到铜块沉到水底，在铜块浸球慢慢浸入水中，直到铜块沉到水底，在铜块浸入到沉底的过程中，弹簧测力计的示数入到沉底的过程中，弹簧测力计的示数将将（ ） A、逐渐变小；、逐渐变小； B、保持不变；、保持不变； C、先逐渐变小，后保持不变；、先逐渐变小，后保持不变； D、先逐渐变小，后逐渐变大。、先逐渐变小，后逐渐变大。第75页/共100页比较下列物体受的浮力比较下列物体受的浮力体积相同的铜、铁、铝浸没水中体积相同的铜、铁、铝浸没水中铁铁F F浮铝浮铝 F F浮铁浮铁 F F浮铜浮铜 铜铜铝铝第76页/共100页如图所示，如图所示，A A、B B两个物体的体积相两个物体的体积相

28、等，哪个受到的浮力大？等，哪个受到的浮力大？ ABF F浮浮A A 铝)比较下列物体受的浮力比较下列物体受的浮力第79页/共100页 例：把重力为10牛，体积为110-3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？第80页/共100页例：如图164所示的四个场景中，主要依靠空气浮力而“飞天”的是 ()A翟志刚行走太空B李宁点燃奥运火炬浙江教育版浙江教育版C第81页/共100页浙江教育版浙江教育版C热气球冉冉升空 D飞机翱翔蓝天图164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

29、原理。第82页/共100页浙江教育版浙江教育版例：如图165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165B点拨 气泡深度变浅、体积变大。第83页/共100页浙江教育版浙江教育版例：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161所示，则下列判断正确的是 ()图161A第84页/共100页浙江教育版浙江教育版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abcD在三种液体中，物体下表面受到的液体

30、压强相等点拨点拨 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。第85页/共100页浙江教育版浙江教育版例：小柯在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关，如图167所示。请仔细观察图示并回答下列问题：图167第86页/共100页浙江教育版浙江教育版(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167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。第87页/共100页浙江教育版浙江教育版例：把体积为1 dm3的空心铜球挂在弹簧秤上，浸没在水中静止时，弹簧秤的示数是放在空气