浙教版科学八年级上册第一章第二节水的浮力(一)

第9课时1.5 水的浮力(一)学习目标1.认识水及其他液体对浸入其内的物体都会产生浮力的作用，确认空气也有浮力。

2.能通过实验的方法，探究浮力大小跟哪些因素有关，并概括出阿基米德原理。

3.能用测力计测量浮力，能用阿基米德原理计算浮力。

课堂学习设计[课前准备]1.形状不规则的小石块和小木块的密度应如何测定?[答] 测小石块的密度可用排液法，具体方法是:先用天平称出小石块的质量m ，然后用量筒装适量水，水的体积为V1，再将小石块用细线扎住浸在量筒中的水中，读出水和石块总体积V2，根据密度公式得ρ石＝12V V m - 测小木块的密度应用助沉法，具体方法是:先用天平称出小木块质量m ，然后用量筒装适量水，测出水和助沉的石块或铁块的体积V 1，再将木块和铁块或石块完全浸没在水中，测出总体积V 2，则有ρ木＝12V V m - 2.测小石块和小木块密度的方法为什么不同?是由于什么原因造成的?[答] 是由于它的密度与水的密度相比较有所不同造成的。

石块密度比水大，自己能沉在水中，而木块密度比水小，必须用石块或铁块等来帮助它浸没在水中，所以具体测定方法有所不同。

[科学探究]一、浮力的存在1.实验:将旋紧瓶盖的空矿泉水瓶压入水中时，手会感觉到 有一个力将手往上推 ，将瓶释放后，瓶将 上浮最后浮在水面上 。

[结论] 在水中会上浮的物体受到向上的浮力 。

2.实验:将一个钩码挂在弹簧秤下，记下弹簧秤读数，再将钩码浸入水中，记下弹簧秤的读数，会发现 钩码浸入水中后，弹簧秤读数变小了 。

[结论] 在水中会下沉的物体也受到向上的浮力 。

不仅是水，所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。

3.实验证明:气体也会产生浮力。

二、浮力的测量——阿基米德原理1.浮力的感觉。

[提问] 当你躺在浴缸的水中时，你会有什么感觉?水发生了什么变化?这说明了什么问题?当我们躺在浴缸的水中时，会有一种变轻的感觉，好像有一种力将人托起，同时我们还可以发现浴缸中的水面比原来升高了。

这说明人受到了浮力的作用，并且受到的浮力可能跟物体排开水的多少存在着一定的联系。

2.探究:浮力与物体排开水的关系。

(1)提出问题: 浮力与物体排开水的多少有关系吗?有什么关系 ?(2)建立假设: 浮力大小与物体排开水的多少成正比 。

(3)设计实验:①实验器材:弹簧秤、烧杯、水、量筒、溢杯、物块。

②实验步骤:a.在溢杯中盛满水，将小烧杯放在溢杯的出水口下；b. 将物块悬挂在弹簧秤上，用弹簧秤测出物块的重G ；c. 将物块浸没在溢杯的水中，读出弹簧秤的读数F ；d.将溢杯溢出的水注入量筒内，测出它的体积V 排水；e.将上述数据填入下面的实验记录表中: 物块的重G 物块浸入水中后弹簧秤的读数F物块排开水的体积 V 排水 物块受到水的浮力F 浮＝G-F 物块排开的水受到的重力 G 排水=ρ水gV 排水(4)分析实验数据，得出结论 F 浮＝G 排水=ρ水gV 排水 (关系式)。

3.上述关系就是著名的阿基米德原理，它也适用于其他的液体。

(1)阿基米德原理的文字表达: 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 ；(2)数字表达式: F 浮=G 排液＝ρ液gV 排液 ；(3)阿基米德原理也适用于气体。

4.对阿基米德原理理解的几个注意问题:(1)公式中的ρ液是液体的密度，而不是浸入液体的物体的密度。

(2)公式中的V 排液是物体浸入液体时，排开液体的体积，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。

当物体完全浸入(即浸没)液体中时，V 排液恰好等于物体本身的体积V 物；当物体只部分浸入液体中时，V 排液<V 物。

(3)浮力大小只跟物体排开的液体受到的重力有关，而与其他因素无直接关系。

(4)ρ液的单位只能是 千克／米3 ，V 排液的单位只能是 米3 。

[典型例题解析][例1] 将质量是2.34千克的钢块浸没在水中，受到的浮力是多大?(钢块的密度为7.8×103千克／米3)[解析] 由于钢块浸没在水中，故V 排水＝V 钢。

因此可以先根据钢块质量，计算出钢块的体积，即算出钢块浸没在水中时排开水的体积，然后再根据阿基米德原理求解。

V 排水＝V 钢＝钢钢ρm ＝33/108.734.2米千克千克⨯＝3×10—4米3 F 浮＝G 排水＝ρ水gV 排水＝1.0×103千克／米3×9.8牛／千克×3.0×10—4米3=2.94牛[答] 钢块受到的浮力为2.94牛。

[例2] 一只铁球在空气中重3.12牛，全部浸没在水中重为2.5牛，问这个铁球是实心的还是空心的?(ρ铁＝7.8×103千克／米3)[解析] 这类题有多种解法。

解法一:比较密度。

先计算出铁球在水中所受的浮力，再计算出排开水的体积，即为球的体积，从而求出球的密度ρ球，再与铁的密度ρ铁相比较，就可知球是否空心。

F 浮＝G —G ＇＝3.12牛—2.5牛＝0.62牛V 排水＝gF 水浮ρ＝千克牛米千克牛/8.9/100.162.033⨯⨯ ＝6.3×10—5米3ρ球＝球铁V m ＝35103.6/8.912.3米千克牛牛-⨯⨯＝ 5.05×103千克／米3因为ρ球<ρ铁，所以此球是空心铁球。

解法二:比较重力。

先由浮力知识求出铁球排开水的体积，然后求出具有这样体积的铁球的重力，把这个重力与铁球的实际重力相比，如果大于实际重力则为空心。

F 浮＝G —G ＇＝ρ水gV 排水V 排水=gG G ∙'-水ρ=0.63×10—4米3 G ＝m 铁g ＝ρ铁gV 排水＝4.82牛>3.12牛所以是空心的。

解法三:比较体积。

先根据铁球在空气中的重力和铁的密度，求出有此重力的实心铁球应有的体积V 应，然后由浮力求出铁球的实际体积，再比较这两个体积，即能判定铁球是否空心。

V 应＝g G铁ρ=0.4×10-4米3V 实＝V 排水＝0.63×10-4米3因为V 实>V 应，所以此铁球是空心的。

[答] 此球是空心的。

[课内练习]1.阿基米德原理可用公式F 浮＝ρgV 表示，式中ρ是 液体的密度 ，V 是 物体排开液体的体积 ，浮力的方向是 竖直向上的 。

2.弹簧秤的下端挂着一只装满水的薄塑料袋(袋本身体积和重力不计)，秤的读数为20牛，若将它完全浸入水中，它受到的浮力F 浮＝ 20 牛，此时弹簧秤的读数为 0 牛。

3.如图1一23所示为一平底试管，长为l 1，横截面积为S ，倒扣并漂浮在水面上，其露出水面的长度为l 2，进入管内的水柱长为l 3，水的密度为ρ,则试管受到的浮力为. ( D )A.ρgSl 1B.ρgS(l 1—l 2)C.ρgSl 2D.ρgS(l 1—l 2—l 3)4.边长为10厘米的正方体木块，放入水中后，有52的体积露出水面。

求该木块受到的浮力。

[解] V 木＝10-3米3V 排水＝6×10-4米3F 浮＝ρ水gV 排水＝5.88牛[课时小结]重点:1.浮力的存在。

2.浮力的概念和公式。

3.有关浮力的简单计算。

难点:1.对浮力测量的探究。

2.对浮力概念和公式的理解。

课外同步训练[基础过关]1.水下6米深处有一条体积为300厘米3的鱼，它受到的浮力为2.94 牛，这条鱼若再向上游5米，则它受到的浮力将 不变 。

(假设鱼本身体积不变)2.下列有关阿基米德原理的说法中，错误的是 ( A )A.浸在液体中的物体所受到的浮力，就是物体所排开液体的重力B.物体在液体中所受的浮力，其大小等于物体在液体中所减轻的重C.物体浸没在液体中所受的浮力，其大小等于物体体积和液体密度及常数g 的乘积D.浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力3.如图1—24所示是探究阿基米德原理的实验装置图，请对实际步骤作出补充说明:(1)甲步骤:向溢杯中 注满水 。

(2)乙步骤:在空气中先称出物体重力G ，然后将物体浸没在水中，读出弹簧秤的示数G ＇，两次示数之差(G —G ＇)是 物体在液体中受到的浮力 。

(3)丙步骤:两次弹簧秤示数之差(F 1—F 2)测出的是 物体排开液体所受的重力 。

比较(2)(3)两次实验的结果，得出结论:浸在液体中的物体受到 向上 的浮力，浮力的大小 等于 物体排出的液体的重力。

4.质量相同的铝球、铁球和铜球(ρ铜>ρ铁>ρ铝)分别浸没在水中，三只球受到的浮力 ( A )A.铝球所受的浮力最大B.铁球所受的浮力最大C.铜球所受的浮力最大D.三只球所受浮力一样大5.有一个边长为L 的立方体木块，放入水中时有41L 露出水面，求木块的密度ρ木。

[答] ρ木＝0.75×103千克／米3[深化提高]6.一石块在空气中用弹簧秤称得示数为G ，浸没在水中(ρ1)时示数为G 1，浸没在密度为ρ2的液体中示数为G 2，则ρ2的值为 ( A ) A.112ρ∙--G G G G B. 221ρ∙--G G G G C. 121ρ∙--G G G G D. 112ρ∙--G G G G 7.一体积为0.1分米3的金属块挂在弹簧秤下，若将此金属块浸没在水中后，弹簧秤示数为6.8牛，求此金属块所受的浮力和金属块的重力及密度。

(取g ＝10牛／千克)[解] V 排＝V 物＝0.1分米3＝1.0×10-4米3F 浮＝ρ水gV 排＝1.0 ×103千克／米3×10牛／千克×1.0×10-4米3＝1牛所以G 物＝6.8牛+1牛＝7.8牛 m 物=g G 物=千克牛牛/108.7=0.78千克 ρ物=物物V m =341078.0米千克 = 7.8×103千克/米3。