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10.2
阿基米德原理
阿基米德原理
阿基米德其人:
阿基米德(前287~前212)是古希腊伟大的科学家。他在物理学方面的贡献主要有两项:其一是关于浮力问题;其二是关于杠杆问题。
传说澡盆的水溢出给了阿基米德启发,由此他鉴别出了国王的王冠是否由纯金所制。
阿基米德还有一句名言:“给我一个支点,我可以撬动地球。”
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一、复习:浮力测量的方法
1.称重法:F浮=G-F示
2.压力差法:F浮=F向上-F向下
3.漂浮法:
F浮=G
体验:
手上受到的力越来越大
现象:
水桶中的水位越来越高
结论:
饮料罐浸入水中的体积越多,它所受的浮力越大
二、浮力的大小
观察物体慢慢浸入水中不同部分时的情况?
排开水的体积一定等于物体体积吗?
物体浸入部分越多,排开的水
,拉力
。
体积越大
越小
浮力的大小与哪些因素有关
1.浮力随液体密度增大而增大
2.浮力随物体浸在液体中的体积增大而增大。
液体密度
×
物体浸在液体中的体积=?
排开液体的质量
物体受到的浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关.
物体所受的浮力可能与排开液体所受的重力有关
V排
ρ液
m排
G排
三、实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
猜想:
浮力的大小可能跟物体浸入液体
后排开的液体的重力有关.
小组讨论:
怎样来设计实验、如何利用手边的器材设计实验
?
实验设计方案:
F浮=G-F示
比较F浮和G排的大小
G排=G2-G1
1
3
4
2
G1
G2
G
1
3
4
2
1
3
4
2
F示
探究:浮力与排开的液体的重力有何关系?
组别
物体的重量G/N
物体浸在水中时弹簧秤示数
F示/N
物体所受浮力
F浮/N
空桶重G1/N
排出水和桶总重G2/N
物体排开水的重量
G排/N
1
2
3
通过数据分析我们可以得到?
F浮
G排
=
阿基米德原理:
浸入液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
公式:
F浮=G排
∵
G排=
m排g
∴
F浮=G排
=
m排g
=
ρ液g
V排
m排=
ρ液V排
对阿基米德原理的理解
关于阿基米德原理公式的理解:
1、物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”和“部分浸入”两种情况。
浸没
V排=V浸=V物
①浸没时,V排=V浸=V物,此时物体所受的浮力等于排开液体的重力。
②部分浸入时,
V排=V浸此时物体所受的浮力也等于排开液体的重力
V排=V浸V浸
部分浸入
2、同一物体浸没在不同的液体中时,
由于液体的密度不同,所受的浮力也不同.
根据公式
F浮=ρ液g
V排,
浸没时,
V排
=
V物,当ρ液不同时,浮力也随之变化。
ρ液越大,所受的浮力也越大。
F浮=ρ液·
g
·V排
3、公式中注意单位代入:
N
Kg/m3
m3
阿基米德原理的数学表达式:
F浮=G排=
m排g=ρ液g
V排
说明:
1.物体排开液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。
2.液体密度相等时,物体排开液体体积越大,浮力越大。
3.阿基米德适用于液体和气体。
例1、比较下列物体受的浮力
⑴体积相同的铜、铁、铝浸没水中
铁
F浮铝
=
F浮铁=
F浮铜
铜
铝
⑵如图所示,A、B两个物体的体积相
等,哪个受到的浮力大?
A
B
F浮A<
F浮B
例2、比较下列物体受的浮力
例3
、把密度为7.8×
103
kg/m3、体积为500cm3的铁块浸没在密度为0.8×103
kg/m3的煤油中,受到的浮力为多少牛?
提示
:∵铁块完全浸没在煤油中
∴
V排=
V物
F浮=
ρ液g
V排
=
0.8×103
kg/m3×9.8N/kg
×
500
×
10-6m3
=3.92N
反馈练习
1、浴缸里放满水,人坐进去后,排开
400N的水,则人受到的浮力为
N。
400
2、在水中游泳的人要上岸从深水处向浅水处行走的过程中(
)
A.
人所受的重力逐渐变小
.
B.
人所受的重力逐渐变大
C.
人所受到的浮力减小
D.
人所受到的浮力增大
C
能力提升
3、某物体重0.5N,把它放入盛有水的烧杯中,溢出重为0.3N的水,则它受到的浮力为(
)
A.一定为0.3N.
B.可能为0.2N.
C.一定为0.5N.
D.可能为0.4N.
D