10.2 第2课时 阿基米德原理的应用
物理阿基米德原理的应用
物理阿基米德原理的应用1. 简介物理阿基米德原理，又称浮力定律，是由古希腊数学家阿基米德提出的。
它表明任何物体在液体或气体中受到的浮力大小等于物体排除介质的体积。
2. 原理根据物理阿基米德原理，当物体浸入液体或气体中时，它会受到一个向上的浮力，其大小等于物体排除介质的体积。
这个浮力是由于介质对物体施加的压力不平衡产生的。
3. 重要应用3.1 船只的浮力物理阿基米德原理对于船只的设计和浮力的计算非常重要。
船只通过在水中排除体积来产生浮力，使得船只能够浮在水面上。
根据阿基米德原理，船只的总浮力等于排除水的体积乘以水的密度。
这个原理帮助船只设计师确定船体的形状和大小，以确保船只具有足够的浮力来支撑载重和保持平衡。
3.2 潜水艇的浮力控制物理阿基米德原理还被应用于潜水艇的浮力控制。
潜水艇可以调整自己的浮力来实现下潜和浮起的目的。
通过控制潜艇内部的水的体积，可以调整潜艇的浮力。
当潜艇需要下潜时，将水排出潜艇内部，减小了浮力，使潜艇下沉。
当潜艇需要浮起时，通过注入水来增加潜艇的浮力，使潜艇上浮。
这种浮力调整的原理基于物理阿基米德原理。
3.3 热气球的升力热气球是利用物理阿基米德原理的一个典型应用。
热气球上方充满了热空气，而周围空气的密度较小。
根据阿基米德原理，热气球受到的浮力等于排除的空气的体积乘以空气的密度差。
由于热空气比冷空气的密度小，热气球会受到一个向上的浮力，使其能够升上高空。
3.4 浮力引起的物体漂浮阿基米德原理还可以解释为什么比物体密度大的物体可以漂浮在液体表面。
当物体密度比液体密度大时，物体会下沉。
但是，如果物体的形状可以排除液体体积，即使物体密度比液体大，也会浮起来。
这就是为什么一些船只以及密度大于水的金属船只能在水面上漂浮的原因。
4. 结论物理阿基米德原理是许多工程和科学领域的基础。
它在船只设计、潜水艇操作、热气球飞行以及物体漂浮等方面都有重要的应用。
理解和应用阿基米德原理可以帮助我们更好地理解和利用自然界中的物理现象。
10.2阿基米德原理
浸没
部分浸入
新课讲授
对阿基米德原理的理解
对于同一物体而言，浸没时受到的浮力____， 部分浸入时受到的浮力____，而且浸入的体积 越小，所受的浮力也越小。
新课讲授
对阿基米德原理的理解
浸没时，V排=V浸=V物 部分浸入时， V排=V浸<V物
象
石 1.15 块
铝 块
0.54
空杯重 G杯/N
0.45
0.45
物体浸没水 杯和
中时弹簧测 水总 浮力的大
力计 示数 重 G总 小 F浮/N
F′/N
/N
0.70
0.90 0.45
0.34
0.65 0.20
排开水 的重量 G排/N
0.45
0.20
铁 块
0.78
0.45
0.68
0.55 0.10
0.10
0.45N
⑵用弹簧测力计再测出空杯重力G杯。
⑶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′。
0.70N
0.90N
⑷用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重 G总 。 (5)再用铝块、铁块做上述实验，将相关数据填入下表：
收集实验数据，寻找规律：
研
究 物重 对 G/N
比较浮力的大小和物体排开水的重量，你发现了什么？
两个值相等 即F浮=G排
一、阿基米德原理
1．内容：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。
2．公式：F浮=G排
3．推导式： F浮= G排= m排g= r液 gV排
4．适用范围：液体和气体
新课讲授
向相对反阿）基米德原理的理解
10.2 阿基米德原理(第2课时) 学生
攀枝花市第25中小八年级物理新授课课堂案（学生用）编制人：邓永生 备课组长： __批准_______2016年4月 日用 班级____姓名_______课题： 第十章 第2节、阿基米德原理(第1课时)【学习目标】1. 经历探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系的实验过程；做到会操作、会记录、会分析、会论证2．能复述理解阿基米德原理并书写其数学表达式；3.能应用公式F 浮=G 排和F 浮=ρ液gV 排计算简单的浮力问题【重点、难点】重点：阿基米德原理 难点：计算浮力的大小【预习方法】勾画出书中的重要部分，及重要部分的关键字，反复阅读，仔细体会，认真思考你对关键字的理解，记忆法则、注意定义、定理等知识的发展形成过程，对难于理解的地方作出标记，归纳出体现所学知识的各种题型及解题方法。
【使用说明】认真阅读P53-56，弄清探究浮力的大小跟排开液体所受重力关系的实验过程。
知道阿基米德原理，同时阅读参考书，了解浮力计算题的类型及方法，并将重要知识点补充在教材上相应位置。
【自主学习】知识点一、浮力和排开液体重力有关。
通过上节学习，我们知道，浮力的大小跟______________、物体浸入液体的体积有关。
阿基米德洗澡时发现，物体浸入液体的体积等于物体____________的体积。
所以，浮力大小和液体密度、排开液体体积有关。
又因为 m 排=ρ液V 排 G 排= m 排g 所以，浮力和排开液体重力有关。
知识点二、阿基米德原理（浮力和排开液体重力的关系）（一）阅读教材P54实验实验：浮力和排开液体重力的关系【器材】：弹簧测力计、细线、铝块、溢水杯、小桶、水【步骤】：①用弹簧测力计测出铝块的重力G 物； ②用弹簧测力计测出空小桶的重力G 桶；③将铝块浸没入盛满水的溢水杯中，记下弹簧测力计的示数F 拉；④用弹簧测力计测出盛水小桶的总重力G 桶+水；⑤计算出铝块受到的浮力F 浮和排出水的重力G 排、内容：浸在液体中的物体受到 的浮力，其大小等于它 所受的重力 ；2、公式表达为： 。
阿基米德原理的应用
阿基米德原理的应用阿基米德原理是指在液体中浸入的物体所受到的浮力等于所排开液体的重量。
这一原理被广泛应用于各个领域，包括工程、建筑、航空航天等。
下面我们将介绍一些阿基米德原理的应用。
首先，阿基米德原理在船舶设计中起着至关重要的作用。
船舶在水中浸没的部分受到的浮力等于所排开水的重量，这使得船舶能够浮在水面上。
设计师们利用阿基米德原理来计算船舶的承载能力和稳定性，确保船舶在水中不会倾覆。
此外，阿基米德原理也被用来设计潜艇和浮标等水下设备，保证它们能够在水中稳定运行。
其次，阿基米德原理在建筑工程中也有着重要的应用。
例如，在设计水下隧道时，工程师们需要考虑隧道的浮力和稳定性，以确保隧道能够安全地穿越水下地形。
同时，阿基米德原理也被用来设计水下建筑物的基础结构，确保建筑物能够稳固地立在水底。
此外，阿基米德原理还被应用于气球和飞艇的设计中。
气球和飞艇通过充气或加热气体来减轻自身重量，利用阿基米德原理产生的浮力来升空。
设计师们需要精确计算气球和飞艇的浮力和稳定性，以确保它们能够安全地飞行。
最后，阿基米德原理还被应用于水下探测器和潜水艇的设计中。
水下探测器利用阿基米德原理来调节浮力，以保持在水中的稳定姿态，并且可以通过改变浮力来控制下潜和上浮。
潜水艇也利用阿基米德原理来调节浮力，以保持在水下的稳定性，同时也可以利用浮力来控制深度。
总之，阿基米德原理在工程、建筑、航空航天等领域都有着重要的应用。
设计师们利用阿基米德原理来计算浮力和稳定性，确保各种设备和结构能够安全地在液体中运行。
通过充分理解和应用阿基米德原理，我们可以设计出更安全、更稳定的工程和设备，推动科技的发展和进步。
阿基米德的原理的应用
阿基米德的原理的应用简介阿基米德的原理（Archimedes’s Principle），是古希腊数学家阿基米德在古代发现的一个原理。
它描述了在受到浸没或悬浮物体上的浮力等于所排除流体的重量的现象。
阿基米德的原理在物理学、工程学和日常生活中都有广泛的应用。
本文将介绍阿基米德原理的应用，并具体列举一些应用场景。
应用场景1.潜艇的浮沉控制–潜艇利用阿基米德原理来进行浮沉控制。
通过改变潜艇内部的水的体积和重量，可以控制浮力的大小，从而实现浮起和沉没。
当潜艇排水量超过所处水体的重量时，潜艇会浮起；当潜艇排水量小于所处水体的重量时，潜艇会沉没。
2.漂浮物体的浮力–当一个物体浸没在液体中时，液体对物体施加的浮力等于所排除液体的重量。
因此，我们可以利用阿基米德原理来解释为什么一些物体能够浮在液体表面。
例如，一个铝制船体在水中能够浮起，是因为铝制船体的体积很大，排除的水的质量大于船体本身的质量，因此浮力大于重力，船体就能够浮起。
3.清洗食品的浮力分选机–在食品加工行业中，常常使用浮力分选机来从食品中分离杂质。
浮力分选机利用阿基米德原理，通过调节流体的密度和流速来实现食品中杂质的分离。
由于不同材质的杂质和食品有不同的密度，因此可以通过调节流体的密度使食品浮起并且杂质沉降，从而实现分选的目的。
4.水力发电站的运作原理–水力发电站利用水流的动能转化为电能。
其中一个关键原理就是利用阿基米德原理来控制水的流动。
在水力发电站中，水从高处流入涡轮，涡轮转动，并将动能转化为电能。
阿基米德原理帮助发电站控制水的流动，并保证涡轮能够持续转动，从而产生更多的电能。
5.石油开采中的沉积物控制–在石油开采过程中，沉积物是一个常见的问题。
为了控制沉积物的产生，常常利用阿基米德原理来控制流体的流动。
通过改变流体的密度或流速，可以改变沉积物的悬浮状态，从而减少沉积物的产生。
结论阿基米德原理的应用广泛，涵盖了物理学、工程学和日常生活的各个领域。
从潜艇的浮沉控制到石油开采中的沉积物控制，阿基米德原理在各个应用场景中发挥着重要的作用。
阿基米德原理的应用
阿基米德原理的应用
阿基米德原理是描述一个物体在浸泡于液体中时所受到的浮力大小等于该物体所排开的液体重量的原理。
这个原理被广泛地应用于各种科学和工程领域。
1. 浮标和液体密度测量器：浮标的原理就是基于阿基米德原理。
通过浮标在液体中的浸没程度来测量液体的密度。
浮标会根据液体的密度来调整自身的姿态，从而能够得出液体的密度值。
2. 潜水艇的浮力调节：潜水艇的上升和下潜依靠的就是阿基米德原理。
通过调节潜水艇内部的浮力，可以控制潜水艇的深度。
当潜水艇排放出足够的水或气体时，就会增加浮力，使潜水艇上浮；相反，当潜水艇增加重量或填充水或气体时，就会减小浮力，使其下潜。
3. 水力发电站的水轮机：水力发电站中的水轮机利用水流的动能转化为机械能，然后再转化为电能。
水轮机的转动正是由于水流的冲击力和推力产生的浮力所驱动。
4. 气球和飞机的飞行原理：气球和飞机的飞行也是基于阿基米德原理。
气球中充满的气体比周围环境的气体密度小，所以气球受到的浮力比其自身重量大，从而能够飞行。
飞机也是通过翼部形状和引擎的推力产生气流，使得机翼产生较大的上升力，从而克服重力并能够飞行。
5. 船只的浮力和船舶稳定：船只的浮力和船舶的稳定性也是利用阿基米德原理来设计的。
船只的形状和体积经过计算可以使
得其重心与浮力作用线保持在一个较稳定的位置，以确保船只具有良好的浮力和稳定性。
总之，阿基米德原理的应用涵盖了很多领域，从浮标和液体密度测量器到飞机的飞行原理，都离不开这个基本原理。
这些应用不仅帮助我们更好地了解物体在液体中的行为，还对科学研究和工程设计具有重要意义。
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
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知识点拨 在复杂情境中，可根据物体的受力情况求出F浮。
课堂小测
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第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
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1．如图5所示，4个质量相同、形状不同的实心铝块A、B、C、D浸
在同一液体中，C的表面光滑且与容器底紧密接触，则
( B)
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
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(3)木块 A 的质量：m 木＝Gg木 ＝106NN/kg ＝0.6 kg 木块 A 的密度：ρ 木＝mV木 ＝1×01.60－k3gm3 ＝0.6×103 kg/m3 答：(1)木块 A 受到的浮力为 10 N； (2)木块 A 的重力为 6 N； (3)木块 A 的密度为 0.6×103 kg/m3。
液体中时，弹簧测力计的示数为2 N，则 待测液体的密度为__1_._2_×__1_0_3__kg/m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 图3
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
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知识点拨 物体浸没在某种液体中时：
①若液体的密度为 ρ 液，求物体的密度 ρ 物：
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例5 如图4所示，水平放置着的圆柱体容器中有一定量的水，棱长
为10 cm的正方体木块A在细线拉力的作用下静止在水中，此时细线的拉
力为4 N。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求： (1)木块A受到的浮力；
(2)木块A的重力；
(3)木块A的密度。
图4
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
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第2节 阿基米德原理(②阿基米德原理的应用)
第2课时 阿基米德原理的应用
B．物体受到的浮力是F浮＝2 N D．物体的密度是ρ＝3×103 kg/m3
当堂练习
1.如图所示，体积相同，密度不同的铅球、铁球、铝球浸没在水中不同深度的 地方，则（ C ）
A.铝球受到的浮力最大，因为它浸入液体的深度最大 B.铅球受到的浮力最大，因为它的密度最大 C.铅球、铁球、铝球受的浮力一样大 D.因素太多，无法判断
②F浮=ρ液 gVF浮= G－F拉
二、阿基米德原理的应用
1、计算物体所受浮力的大小
2、利用浮力求物体的体积和密度
块浸没在盛满酒精的杯中，(ρ酒精＝0.8 g/cm3)，受到的浮力是( B )
A．0.1 N B．0.16 N C．0.2 N D．0.36 N
知识点二 利用浮力求物体的体积和密度
例1：一金属块在空气中用弹簧测力计称得重力为27N，把它全部浸没在水中时
，测力计的示数为17N，取g=10N/kg，则：
3.在空气中用弹簧测力计测某石块重为5N；浸没在水中称量，弹簧测力计的示 数为2N；浸没在另一种液体中称量，弹簧测力计的示数为1.4N，求这种液体的 密度。(提示：利用浮力比值求解)
第2节 阿基米德原理 第2课时 阿基米德原理的应用
一、浮力大小的计算
1、公式法（阿基米德原理）：F浮= G排
①F浮= m排g
A．5 N B．0.5 N C．2 N D．0.2 N 2．某同学将一质量为300 g的金属块轻轻放入盛满水的容器中，溢出了80 mL的
水，则金属块受到的水的浮力是(g取10 N/kg)( A )
A．0.8 N B．3.5 N C．2.2 N D．3 N
3．把一块金属块浸没在盛满水的杯中时，从杯中溢出20 g的水，若将该金属
第2节 阿基米德原理
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（3）公式法（排液法）：
浸在液体中的物体受到的浮力等于物体排开 的液体所受的 重力 ，这个规律叫阿基米德 原理，其表达式是 F浮=G排=ρ液gV排 ，从公式中 可以看出，物体所受浮力的大小与液体密度 和— ——物—体——排—开——的—液——体—体——积——有关。
阿基米德原理
1．内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力， 大小等于它排开的液体所受的重力。 2．数学表达式：F浮=G排 3．用于计算的导出式：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 4．适用范围：液体和气体
解答：铁块受到的浮力：
F浮=4.74N－4.11N=0.63N 铁块浸没在液体中：
V排=V铁=m铁/ ρ铁=G铁/(ρ铁g)， 由F浮=ρ液gV排知：
ρ液=F浮/(gV排)=F浮ρ铁/G铁 =0.63N×7.9×103kg/m3/4.74N =1.05×103kg/m3
B.铅球受到的浮力最大，因为它的密度最大 C.铅球、铁球、铝球受的浮力一样大 D.因素太多，无法判断
3.甲、乙两个实心金属球，它们质量相同，其 密度分别为5×103 kg/m3和10×103 kg/m3，甲球挂 在甲弹簧测力计下，乙球挂在乙弹簧测力计下，并 且让金属球全部没入水中，这时（ A ）。
解答：金属零件受到的浮力：
F浮=7.5N－6.6N=0.9N 由F浮=ρ液gV排知，V排=F浮/(ρ液g)
=0.9N/(0.8×103kg/m3×9.8N/kg) ≈1.15×10-4m3 零件浸没在油中，V零=V排=1.15×10-4m3。
5.某同学用阿基米德原理测量一种未知液体 的密度：他把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计 的挂钩上，铁块在空气中时弹簧测力计的示数是 4.74N，把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的 示数是4.11N，该液体的密度是多少？铁的密度 为7.9×103kg/m3。
F浮液=G－F液=5N－1.4N=3.6N
液
F浮液 gV排液
3.6 10 3104
kg/m3
1.2103kg/m3
课后反馈总结 动手动脑学物理 （见教材P56）
4.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数 是7.5N。当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的 油中时，测力计的示数是6.6N，金属零件的体积 有多大？
答案：
（1）木块所受浮力F浮=ρ水gV排=6N （2）木块所受重力G木=6N （3）木块质量m木=0.6kg （4）木块密度ρ木=0.6×103kg/m3 （5）木块下表面受到的压力F=6N
（6）木块下表面受到的压强p=600Pa
（任选两个）
知识点二 利用阿基米德原理测密度
例题2 一金属块在空气中用弹簧测力计称得 重力为27N，把它全部浸没在水中时，测力 计的示数为17N，取g=10N/kg，则： （1）该金属块受到水对它的浮力是多大？ （2）物体的体积是多少？ （3）金属块的密度是多大？
第2节 阿基米德原理
第2课时 阿基米德原理的应用
（1）称重法：
在空气中用弹簧测力计测一物体的重力，示 数为G，将物体浸在水中后，弹簧测力计的示数将
减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”），若此 时的示数为F，则物体受到的浮力F浮= G－F 。
（2）压力差法：
浸没在液体中的正方体，上表面受到的压强
知识点一 浮力大小的计算
①公式法（排液法）：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 V物=V排，V物是物体浸入液体部分的体积，物 体浸入液体的部分越多，受到的浮力越大，物 体完全浸没在液体后，浮力达到最大值。
②压力差法：F浮= F向上－F向下 压力差是浮力产生的原因，浮力的实质 是液体对物体各个表面压力的合力。
A．甲、乙两球所受到的浮力之比为2:1 B．甲、乙两球所受到的浮力之比为1:2 C．甲、乙两个弹簧测力计的示数之比为8:9 D．甲、乙两个弹簧测力计的示数之比为11:12
课堂教学展示 教学板书
课堂教学展示 课堂小结
计 算
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
浮
力
的 三
F浮= F向上－F向下
种
方
法 F浮= G－F拉
F = 17N
G = 27N 解：（1）F浮=G－F=27N－17N=10N
（2）物体浸没在水中，V物=V排 由阿基米德公式得V排=F浮/(ρ液 g) V物 = V排 = 10N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)
= 1.0×10-3m3
（3）由ρ=m/V，m=3m3×10N/kg) =2.7×103kg/m3
③称重法：F浮= G－F拉 用测力计测出物体的重力G，读出物体浸入在 液体中时测力计的示数F拉，二者的差值即物体 受到的浮力。
例题1 某同学在实验室里将体积为1.0×10-3m3的 实心正方体木块放入水中，如图所示，静止时， 其下表面距水面0.06m。请根据此现象和所学的 力学知识，计算出两个与该木块有关的物理量。 (不要求写计算过程，g取10N/kg) （1）________； （2）______
课堂教学展示 随堂演练
1.把两个物重相同的实心铁球和铝球，浸没
在水中，它们受到的浮力（ B ）。
A．相等
B．铝球的比铁球大
C．铝球的比铁球小 D．浮力都等于重力
2.如图所示，体积相同，密度不同的铅球、铁 球、铝球浸没在水中不同深度的地方，则（ C ）
A.铝球受到的浮力最大，因为它浸入液体的深 度最大
拓展延伸
在空气中用弹簧测力计测某石块重为5N； 浸没在水中称量，弹簧测力计的示数为2N；浸 没在另一种液体中称量，弹簧测力计的示数为 1.4N，求这种液体的密度。
解
V排水
F浮水
水 g
G F水
水 g
52 103 10
m3
3 104 m3
V排液=V石=V排水=3×10-4m3