八年級物理下冊《第九章 浮力與升力》課程資源 滬粵版

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1、此資料由網(wǎng)絡收集而來，如有侵權請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負責傳遞知識。 《第九章 浮力與升力》課程資源 1．懸浮體的制作 用硬紙做成邊長約5cm的立方體盒，將熔化的石蠟倒入空盒中。用天平稱出約10g的粗砂粒，放入熔化的石蠟中（石蠟密度為0.87～0.93g/cm3，要使125cm3的石蠟變?yōu)槠骄芏葹? g/cm3的石蠟混和物，需加入約8.7～16.2g的砂）。當盒內(nèi)注滿蠟液后，將盒放在通風陰涼的地方冷卻，使石蠟凝固。從盒內(nèi)取出凝固的蠟塊，放入水中，如果有少部分體積露出水面，可將幾枚大頭針插入蠟塊內(nèi)，直到它懸浮在水中為止。向蠟塊中增加或減少大頭針，蠟塊就可以下沉或上浮。

2、 另外，在小的透明塑料袋內(nèi)裝入紅色或藍色的水，而后將塑料袋口用細線扎緊，放入水中，也能成為很好的懸浮體。 2.阿基米德 阿基米德（Archimedes 公元前約287～公元前約212）是古希臘偉大的數(shù)學家、物理學家，是靜力學和流體力學的創(chuàng)始人。他在物理學、數(shù)學等領域取得了舉世矚目的成果，成為古希臘最偉大的科學家之一。 阿基米德一改亞里士多德自然哲學時代重視哲學思辨和推測的風氣，開始注意對具體科學技術領域中具體問題的研究，比較重視理論與實際應用的結(jié)合，是把技術實踐和嚴密的數(shù)學推理結(jié)合起來系統(tǒng)研究靜力學的第一人。他設計制造的“行星儀”，包括太陽、月亮、地球和當時人們已知的五大行星模型，能逼真

3、地表現(xiàn)出諸天體運行情況 ，甚至可以表現(xiàn)日蝕和月蝕。他利用杠桿原理制造的“拋石機”，在當時的戰(zhàn)爭中曾起到了重要作用。 阿基米德在物理學方面最突出的貢獻是發(fā)現(xiàn)了靜力學中的杠桿原理和流體力學中的浮力定律（即阿基米德原理）。著名的古羅馬建筑學家維持維特魯維阿曾講過一個后世流傳甚廣的阿基米德為國王鑒定金王冠的故事。敘古拉國王艾希羅交給金匠一塊黃金，讓他做一頂王冠。王冠做成后，國王懷疑金匠摻了假，可他又拿不出證據(jù)，于是把阿基米德叫來，要他來解決這個難題?；丶液?，阿基米德閉門謝客，冥思苦想，但百思不得其解。一天，他的夫人讓他去洗澡。當他跳入池中時，水從池中溢了出來。阿基米德聽到那嘩嘩嘩的流水聲，靈感一下子

4、冒了出來。他從池中跳出來，邊跑邊喊："優(yōu)勒加！優(yōu)勒加！（意為找到了）"。原來，阿基米德由澡盆溢水找到了解決王冠問題的辦法：相同質(zhì)量的相同物質(zhì)浸在水里，溢出的水的體積應該相同。如果把王冠放到水了，溢出的水的體積應該與相同質(zhì)量的金塊的體積相同，否則王冠里肯定摻有假。阿基米德來到王宮，做了如下的實驗：在盆中裝滿水，又拿來同樣質(zhì)量的一塊黃金、一塊白銀，分別浸在水盆里，白銀溢出的水比黃金溢出的幾乎要多一倍，然后他又把王冠和等質(zhì)量的金塊分別浸在水盆里，結(jié)果王冠溢出的水比金塊多，顯然王冠里肯定摻了假。在鐵的事實面前，金匠不得不低頭承認，王冠里確實摻了白銀。王冠之謎終于解開了。 3.核潛艇 核潛艇是以核能

5、為動力的潛水艇。世界上第一艘核潛艇是美國的“紅魚”號，于1954年1月24日首次試航。首航即顯示了核潛艇的優(yōu)越性，人們聽不到常規(guī)潛艇那種轟隆隆的噪聲，艇上操作人員甚至覺察不出與在水面上航行有何差別。它84h潛航了1300km，這個航程超過了以前任何一艘常規(guī)潛艇最大航程的10倍左右。1955年7～8月，“紅魚”號和幾艘常規(guī)潛艇一起參加反潛艦隊演習，反潛艦隊由航空母艦和驅(qū)逐艦組成。在演習中，常規(guī)潛艇常常被發(fā)現(xiàn)，而核潛艇則很難被發(fā)現(xiàn)，即使被發(fā)現(xiàn)，核潛艇的高速度也可以使之擺脫追擊。由于核潛艇的續(xù)航力大，用不著浮出水面，因而能避免空中襲擊。 早期的核潛艇均以魚雷作為武器。以后由于導彈的發(fā)展，出現(xiàn)了攜

6、帶導彈的核潛艇。核潛艇安上導彈之后，便出現(xiàn)了兩種類型：一類是以近程導彈和魚雷為主要武器的攻擊型核潛艇；另一類是以中遠程彈道導道為主要武器的彈道導彈核潛艇（又稱戰(zhàn)略核潛艇）。攻擊型核潛艇主要用于攻擊敵水面艦艇和潛艇，同時還可擔負護航及各種偵察任務。彈道導彈核潛艇則是戰(zhàn)略核力量的一次重要的轉(zhuǎn)移。在各種偵察手段十分先進的今天，陸基洲際導彈發(fā)射并很容易被敵方發(fā)現(xiàn)，彈道導彈核潛艇則以其高度的隱蔽性和機動性，成為一個難以捉摸的水下導彈發(fā)射場。 我國第一艘魚雷攻擊型核潛艇，經(jīng)過三年的航行試驗于1974年8月1日正式交付海軍服役，成為世界上第五個擁有核潛艇的國家。核潛艇是集當今世界高、精、尖科學技術和工業(yè)

7、發(fā)展于一身的產(chǎn)物，它涉及到冶金、機械、造船、電子、航天、化工、原子能、兵器等許多工業(yè)部門。因此，我國在十年動亂時期、在被封閉的條件下造出了自己的核潛艇，又一次震驚了世界。現(xiàn)在我們也擁有了自己的導彈核潛艇，并且成功地進行了水下發(fā)射導彈試驗。 4.飛艇 飛艇主要由艇體、動力裝置、尾翼和吊艙組成。艇體的氣囊內(nèi)充有比空氣輕的氫氣或氦氣——浮升氣體，利用它受到的空氣浮力，飛艇才能浮在空中。動力裝置用來推進飛艇。尾翼用來起穩(wěn)定、控制作用和改變飛行方向、吊艙用來載人和貨物。飛艇的升降調(diào)整有多種方法，如改變氣囊中的氣體量（放氣或充氣）、拋掉壓艙物（水或沙袋）、利用艇體或翼面的氣動升力和改變推力方向等。

8、 第一艘飛艇是法國的H·吉法爾于1852年制成的。1900年德國的齊柏林公司開始制造大型硬式飛艇，在第一次世界大戰(zhàn)期間，曾多次用飛艇進行遠程轟炸。 充氫氣的飛艇容易發(fā)生事故，還由于飛機在30年代和40年代有了很大發(fā)展，因此，后來就不再生產(chǎn)飛艇了。但是，跟飛機比，飛艇有很多優(yōu)點。它噪聲小、耗油少，對空氣污染輕，運載量大，能垂直起落和懸浮空中。因此，在70年代又有些國家提出制造充氮飛艇的設想，并在逐步實現(xiàn)中。今后，飛艇在勘探、運輸、救災、海洋研究、通信廣播中，將有廣闊的應用前景。 我國近十余年來先后研制出熱氣飛艇、充氫試驗艇、充氫遙控飛艇、浮空4（FK4）載人實用飛艇。其中由華航飛艇開發(fā)

9、集團研制的FK4飛艇采用氦氣為浮升氣體，囊體材料為自行研制的層壓復合材料，并設置有俯仰偏轉(zhuǎn)正負90度的螺旋槳，填補了我國充氮實用飛艇的空白。 5.密度計 密度計也叫比重計或浮秤，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中使用很普遍的一種測量液體密度的儀器。它是一根密閉的玻璃管，上部粗細均勻，內(nèi)壁貼有刻度紙，下部較粗，下端裝有鉛丸或水銀，使玻璃管能豎直浮在液面上。 常用的密度計有兩種。一種密度計是用來測量密度大于水（即密度大于1.0×103kg／m3）的液體，俗稱重表，它的下部裝的鉛丸或水銀多一些，這種密度計的最小刻度是“1.00”，它的最小刻度線在最高處，由上而下，順次是1.1，1.2，1.3……，全

10、部刻度線都在1.00刻度的下面。另一種密度計是用來測量密度小于水的液體，俗稱輕表，它的下部裝的鉛丸或水銀少一些。這種密度計的最大刻度是“1.00”，它的最大刻度線在最低處，由下而上順次為0.9、0.8、0.7……。全部刻度線都在1.00刻度的上面。 另外在貿(mào)易、生產(chǎn)和化學實驗中，還常用到酒精計、（直接讀出酒精的濃度），硫酸計（直接讀出硫酸的濃度），檢乳計（直接讀出牛奶的濃度）等，這些儀表實質(zhì)上也都是密度計，只是它們的刻度值不是密度的大小罷了。 可以讓學生利用木棍和保險等自制密度計。在木棍的一端繞上保險絲，目的是使密度計能豎直浮在液體中。沒有保險絲或銅絲，可在木棍下端的軸心按入一個釘子，

11、使木棍能豎直地浮在液體中。如果找不到均勻的木棍，可用一支帶有橡皮頭的鉛筆代替。在橡皮頭上按一個釘子，然后放在清水中，可以看到鉛筆豎直浮在水面。在鉛筆與水面接觸處劃一條細橫線，這就是水的密度的刻度。把它放在食油或鹽水中，就可以比較出三種液體密度的大小。 6. 漂浮在水面上的冰熔化后，水面怎樣變化？ 要研究水面的變化，就要比較未熔化時前冰排開水的體積V排和熔化后水的體積V水的相互關系。 開始冰塊漂浮于水面，重力等于浮力，即F浮=G冰 根據(jù)阿基米德原理可知V排==……① 而冰熔化后，質(zhì)量保持不變，即m冰=m水，有V水===……② 因為V排=V水，所以水面位置不變。 問題引申：如果冰塊內(nèi)

12、含有石塊，當冰熔化后，水面又會怎樣變化？ 分析：開始，含有石塊的冰漂浮于水面，則F浮=G總， 根據(jù)阿基米德原理可知V排===+……③ 而冰熔化成水后，石塊下沉到底部。則冰熔化后排開水的體積為V=V水+V石 其中，冰熔化后質(zhì)量保持不變，所以有V水===……④ 石塊的體積為V石==……⑤ 因為ρ石＞ρ水，比較③和④+⑤，可知V排＞V，水面下降。 7.我國古代對浮力的認識及應用 大約在殷商時期，我們的祖先就開始認識和應用浮力了，可以說是世界上應用浮力最早的國家之一。當時人們利用較大的獨木，從中間挖成槽形，放在江河的水中漂流，稱為獨木舟。人們利用它來載人和裝運收獲的獵物。后來又發(fā)展到用

13、木板做成船體，在江河中代替獨木舟航行。隨著生產(chǎn)和技術的發(fā)展，以后各個朝代對船的形狀和結(jié)構又進行了多次改進，使木船不僅能在內(nèi)河、湖泊中航行，還制造了能適用于大海、大洋中航行的大型船舶。明朝時的鄭和出使西洋用的大型“寶船”船隊，其船體在結(jié)構上合理、精致、美觀，都達到了古代造船工藝史上的顛峰。這一偉大的成果，是古代造船史上非常光輝的業(yè)績，是我們祖先對世界航海事業(yè)做出的偉大貢獻。 浮橋是我國古代歷史上應用浮力的偉大奇跡，在公元前8世紀周朝時就得到了廣泛的應用。在以后的年代，發(fā)展到不僅可以在小河上架起浮橋，而且像黃河這樣的大河上也架起了浮橋。相傳在11世紀初，在蒲州附近潼關以北的黃河上曾架起一座很大的

14、浮橋，浮橋的纜繩用8只鐵牛系住，這些鐵牛立于兩岸，每只鐵牛重數(shù)萬斤。后來由于洪水泛濫，浮橋被沖垮，鐵牛也沉入河中。如何把鐵牛打撈起來，在當時的條件下，是比較困難的。和尚懷丙派人潛入水中，用鐵索把鐵牛和兩只裝滿泥土的大船系在一起，然后再把船中的泥土除去，利用大船所受的浮力，把鐵牛拉上來。 利用物體的沉浮原理估測液體的密度，在我國的宋、元時代已經(jīng)開始。根據(jù)有關文獻記載，密度的測定主要是和古代的制鹽業(yè)密切聯(lián)系的，即由于估測鹽水的需要，發(fā)展了液體密度的測量技術，為曬鹽業(yè)提供了方便。11世紀，姚寬在臺州做官時，為了檢查鹽商是否舞弊，他首創(chuàng)了一種簡單的估測鹽水密度的方法。選用體積大體相同，而質(zhì)量不同的蓮

15、子十粒，當把蓮子放在鹽水中時，如果這些浮沉子──蓮子有5粒以上浮起，說明鹽水是最濃的；如果有三四粒蓮子浮起，說明此鹽水是濃鹽水；如果不足3粒蓮子浮起，說明此鹽水是稀鹽水。到了元代，經(jīng)進一步改進，制造了便于攜帶的簡單裝置。取四個蓮子，分別用四種不同濃度的鹽水浸泡，放在一個竹筒內(nèi)，便成為簡單的測定鹽水濃度的裝置。如果要測某種鹽水的濃度，只要把待測鹽水的一小部分裝入筒內(nèi)，觀察各類蓮子浮起的情況，便可以估測鹽水的濃度。到了明代，測定鹽水濃度的方法進一步簡化，選一粒輕重合適的蓮子，放在竹筒內(nèi)，當把待測的鹽水放入竹筒中時，如果蓮子浮在水面上成橫倒形，則鹽水最濃；如果成垂直形，則鹽水次濃；如果蓮子沉而下浮，

16、則鹽水不濃。我國古代這種簡單估測鹽水濃度的方法，與現(xiàn)代密度計的原理相似，這說明我國古代對浮力的研究與應用已經(jīng)相當深入了。 8.弧圈球和香蕉球 當球在空中飛行時，若不但使它向前，而且使它不斷旋轉(zhuǎn)，由于空氣具有一定的粘滯性，因此當球轉(zhuǎn)動時，空氣就與球面發(fā)生摩擦，旋轉(zhuǎn)著的球就帶動周圍的空氣層一起轉(zhuǎn)動，球周圍產(chǎn)生和球旋轉(zhuǎn)方向一致的氣流。又由于球同時向前運動，因此相對于球的運動方向，在球飛行過程中空氣氣流相對于球是向后的。這樣，在球的一側(cè)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流和飛行中的相對氣流的方向相同，空氣流動速度快，球的另一側(cè)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流和飛行中的相對氣流的方向相反，使該側(cè)氣流流速變慢。在速度較大一側(cè)的壓強比速度

17、較小一側(cè)的壓強為小，所以球一方的壓強小于球另一方的壓強。由于球所受空氣壓力的合力不為零，所以球在運行過程中就產(chǎn)生了偏向一方的運行，即產(chǎn)生弧圈球。 9． 伯努利和伯努利方程 伯努利是瑞士物理學家、數(shù)學家、醫(yī)學家，1700年2月8日生于荷蘭格羅寧根，是著名的伯努利家族中最杰出的一位。他是數(shù)學家J．伯努利的次子，和他的父輩一樣，違背家長要他經(jīng)商的愿望，堅持學醫(yī)，他曾在海得爾貝格、斯脫思堡和巴塞爾等大學學習哲學、論理學、醫(yī)學。1721年取得醫(yī)學碩士學位。努利在25歲時(1725)就應聘為圣彼得堡科學院的數(shù)學院士。8年后回到瑞士的巴塞爾，先任解剖學教授，后任動力學教，1750年成為物理學教授。

18、在1725～1749年間，伯努利曾十次榮獲法國科學院的年度獎。1782年3月17日，伯努利在瑞士巴塞爾逝世，終年82歲。 伯努利的貢獻涉及到醫(yī)學、力學、數(shù)學等各個方面。 在物理學上的貢獻有： (1)1938年出版了《流體動力學》一書，共13章。這是他最重要的著作。書中用能量守恒定律解決流體的流動問題，寫出了流體動力學的基本方程，后人稱之為“伯努利方程”，提出了“流速增加、壓強降低”的伯努利原理。 (2)他還提出把氣壓看成氣體分子對容器壁表面撞擊而生的效應，建立了分子運動理論和熱學的基本概念，并指出了壓強和分子運動隨溫度增高而加強的事實。 (3)從1728年起，他和歐拉還共同研究柔韌而有彈性的鏈和梁的力學問題，包括這些物體的平衡曲線，還研究了弦和空氣柱的振動。 (4)他曾因天文測量、地球引力、潮汐、磁學、洋流、船體航行的穩(wěn)定、土星和木星的不規(guī)則運動和振動理論等成果而獲獎。 在數(shù)學方面，有關微積分、微分方程和概率論等，他也做了大量而重要的工作。