初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第2节 阿基米德原理学案

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第2节 阿基米德原理学案，共3页。学案主要包含了跟踪练习等内容，欢迎下载使用。
公元前245年，赫农王命令阿基米德鉴定一个皇冠。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠，这似乎是件不可能的事情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。这时他脑中闪现出一丝模糊的想法。他把胳膊完全放进水中全身放松，这时胳膊又浮到水面上。他站了起来，浴盆四周的水位下降；再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。他躺在浴盆中，水位则变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。他站起来后，水位下降，他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。他把差不多一样大的石块和木块同时放入浴盆，浸入水中。石块下沉到水里，但是他能感觉到石块变轻了。而且，他必须要向下按着木块才能把它完全浸没水中。这表明在下沉的情况下，浮力与物体的排水量（物体体积）有关，而不与物体重量有关。相同质量下，物体在水中感觉有多重一定与它的密度（物体单位体积的质量）有关。 阿基米德因此找到了解决国王问题的方法，问题的关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。阿基米德把皇冠和等重的金子放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。
最重要的是，阿基米德发现了浮力原理，即浸入静止流体中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量。
阿基米德的灵感
阿基米德跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗?（V浸=V排）
启示：取代浮力的表述语
原表述：物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,它受到的浮力就越大。
取代后的表述：用“物体排开液体的体积”取代“浸在液体中物体的体积”来陈述这个结论,就是：物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,它所受的浮力就越大。
11推想11
由于物体的体积与密度的乘积等于物体的质量，物体的体积越大、密度越大，其质量就越大。因此，排开的液体体积越大、液体的密度越大，溢出在盘中液体的质量也就越大。由此我们推想，浮力的大小跟排开液体的质量密切相关，而液体的重力大小跟它的质量成正比，因此，可以进一步推想，浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。
实验：验证阿基米德原理
实验原理：F浮=G-F。
实验步骤：
(1)用弹簧测力计测出小桶的重力G1，如图甲；
(2)用弹簧测力计测出物体的重力G2，如图丁；
(3)将物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出弹簧测力计的示数F；同时用小桶收集石块排开的水，如图乙；
(4)用弹簧测力计测出小桶和排开的水所受的总重力G3，如图丙；
(5)换用大小不同的其他物体重复上述步骤。
实验表格：
11分析论证11
分析论证：
由步骤(2)、(3)可知：物体受到的浮力F浮=G2-F
由步骤(1)、(4)可知：小石块排开的水所受的重力G排=G3-G1。
实验结论：
物体受到浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，F浮=G排。
阿基米德原理
内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
公式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
浮力定律理论推导
假设有一实心正方体浸没在水中，则：
F浮=F向上－F向下
=P向上S-P向下S
=ρ液g（h+L）S－ρ液gh
=ρ液gSL
=ρ液gV排
=m排g
=G排
11公式使用说明11
1、浮力的定义式为F浮=G排，即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力。
2、计算时可用它推导出公式F浮=ρ液gV排，ρ液：液体密度，单位Kg/m3；g是常数，是重力与质量的比值，g=9.8N/kg。在粗略计算时，g可以取10N/kg；V排：排开液体的体积，单位m3。
3、液体的浮力公式同样也适用于气体。
4、“浸在”的含义，包括两种情况：（1）物体浸没在液体中，此时V排=V物；（2）物体部分浸入液体中，此时V排