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阿基米德原理
【学习目标】
1.知道浮力的大小跟排开液体所受重力的关系;
2.理解阿基米德原理;
3.能利用阿基米德原理求浮力、体积、密度。
【要点梳理】
要点一、浮力的大小
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
〔1〕实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶
〔2〕实验步骤:
①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;
②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;
③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
④如图丁所示,测量出小桶所受的重力。
把测量的实验数据记录在下面的表格中:
次数
物体所受
的重力/N
物体在水中时测
力计的读数/N
浮力/N
小桶和排开的水所
受的总重力/N
小桶所受的重力/N
排开水所受的重力/N
1
2
3
…
〔3〕结论:金属块所受的浮力跟它排开的水所受重力相等。
要点二、阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。2.公式:要点诠释:①“浸在〞包含两种情况:一是物体有一局部浸在液体中,此时V排液=V浸入<V物;二是物体全部没入液体中,此时V排液=V浸入=V物。②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力〞,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积〞。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。③由,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关。④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。
即。
【典型例题】
类型一、浮力的大小
1、将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中,放手后发现:实心球沉入水底。而乒乓球浮出水面,如下图。比拟实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小,那么
A.实心球受到的浮力大
B.乒乓球受到的浮力大
C.它们受到的浮力一样大
D.不能确定
【答案】A
【解析】根据阿基米德原理,浮力与液体密度和排开液体的体积有关,如图都在水中时,液体密度相同,实心球的体积大于乒乓球的体积,且乒乓球局部还露出水面,即实心球排开水的体积大,所以浮力大。故A正确,BCD错误。
举一反三:【变式】1我国首台载人潜水器“蛟龙号〞将“接触〞5000米深海,当其排开海水的体积为3m3时,受到浮力的大小约为N;该潜水器从1000米深处继续下潜,受到的浮力将〔选填〞变大〞、“不变〞或“变小〞〕〔海水的密度近似取:1×103千克/米3〕
【答案】3×104;不变
【变式】2物块重20N,体积为4?10?4m3,将它浸没在盛满水的溢水杯中,从杯中排出的水重为G,此时物块受到的浮力为F,比拟它们的大小可知〔 〕
A. G = F B. G > F C. G < F D. 无法判断
【答案】A
类型二、综合应用
2、小明探究“影响浮力大小的因素〞的实验过程及有关数据如下图。
〔1〕进行如图⑥所示实验时,物体受到的浮力为_______N。
〔2〕由图②、③、④所示实验得出的结论是:在液体密度相同时物体所受浮力的大小与______________有关。
〔3〕由图_______所示实验得出的结论是:物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
〔4〕小明由图③、⑦所示实验,得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是_______〔选填“正确〞或“错误〞〕的,你判断的理由是___________________________________。
〔5〕由图中的数据,可以求出盐水的密度为_______kg/m3。〔ρ=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg〕
【答案】〔1〕0.8 〔2〕排开液体的体积 〔3〕④、⑤ 〔4〕错误 没有控制排开液体的体积相同 〔5〕1.125×103
【解析】〔1〕由①④两图可以读出,物体重力G=5.0 N,物体全部浸没在水中时弹簧测力计的拉力,物体全部浸没在水中时的浮力,因为物体全部浸没在水中时浮力大小和深度无关,所以图⑥所示实验中物体所处的深度虽然增加了,但是浮力不变仍为0.8 N;
〔2〕由图②、③、④所示实验可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,物体所受的浮力大小不同,所以得出的结论是:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小与排开液体的体积有关;
〔3〕物体浸没在液体中,探究和深度的关系时,应该控制液体密度、排开液体体积相同,深度不同,符合要求的是④⑤两图;
〔4〕浮力的大小除与液体的密度有关外,还与物体排开的液体体
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