(共43张PPT)
阿基米德原理
1
阿基米德的灵感
2
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
目
录
CONTENTS
3
阿基米德原理解析
课前回顾
1、什么是浮力?浮力的施力物体是谁?浮力的方向?
2、计算浮力的方法?
3、影响浮力大小的因素?
复习提问:请回顾关于浮力的以下问题。
(称重法)F浮
=
G-F拉
(压力差法)F浮=
F向上-
F向下
阿基米德
阿基米德(前287~前212)是古希腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。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。”
01
阿基米德的灵感
01
阿基米德的灵感
阿基米德的灵感
两千多年以前,希腊学者阿基米德为了鉴定金王冠是否是纯金的,要测量王冠的体积,阿基米德冥思苦想了很久都没有结果。一天,他去澡堂洗澡,当他慢慢坐进澡堂时,水从盆边溢了出来,他望着溢出来的水,突然大叫一声:“我知道了!”竟然一丝不挂地跑回家中。原来他突然想到,物体浸在液体中的体积不就是物体排开的液体的体积吗?
怎样鉴别皇冠是否由纯金制成的?
比较
与
的大小。(
查表可知,
怎么求?)
可根据公式
=
,求
。(
可用
测量,
怎么求?)
阿基米德洗澡发现:
。
总结:逆向思维,可求出
,即可鉴别皇冠是否由纯金制成的。
01
阿基米德的灵感
天平
溢出水的体积
物体浸在液体中的体积
=
物体排开液体的体积
回顾:浮力大小与哪些因素有关?
浮力大小,跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。
1、在物体浸在液体中的体积相同时,液体的密度越大,浮力就越大。
2、在液体的密度相同时,物体浸在液体中的体积越大,浮力就越大。
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
猜
想
浮力与物体排开的这部分液体有什么关系?
可以怎样表述浮力的大小?
浮力大小,跟它排开液体的体积和液体的密度有关。排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
浮力大小可能与排开液体的体积×液体的密度有关。
浮力大小可能与排开液体的重力有关。
F浮
V浸
ρ液
V排
m排
G排
F浮
=
G排
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
1.如何测量物体受到的浮力?
2.如何测量物体排开的液体的重力?
①用弹簧测力计测出物体的重力G物
②读出物体在水中时测力计的读数F
③测出小桶和排开水所受的总重力G总
④测出小桶所受的重力G桶
⑤更换实验物体,重复上述实验步骤。
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
探究实验
G排=
G总-G桶
称重法
次数
物体的重G物/N
物体在液体中测力计示数F/N
浮力
F浮/N
小桶和排液的总重G总/N
小桶的重力G桶/N
排开液体的重力G排/N
1
1
0.8
0.6
0.4
2
1
0.6
0.8
0.4
3
1
0.4
1.0
0.4
4
1
0.2
1.2
0.4
0.2
0.4
0.6
0.8
0.8
0.6
0.2
0.4
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
分析数据得出结论
1.浸在液体中的物体受到向上的浮力
2.浮力的大小等于物体排开液体的重力
这就是著名的阿基米德原理。
气体和液体都适用
F浮
=ρ液
gV排
=G排
02
探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
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.数学表达式:F浮=G排
4.适用范围:密度均匀的液体和气体
3.用于计算的导出式:
F浮=
m排g
F浮=
r液
gV排
03
阿基米德原理解析
阿基米德原理:
1.F浮=r液
gV排
r液——液体的密度;
V排——物体排开的液体的体积;
2.F浮=
r液
gV排
——
决定式
表明浮力大小只和
r液、V排有关,
浮力大小与物体的形状、密度,浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
关于阿基米德原理的导出式F浮=r液
gV排
03
阿基米德原理解析
3.区分:浸没(全部浸入)、部分浸入。
浸没时:
V排=V浸=V物
F浮=
r液gV排=r液gV浸=r液gV物
部分浸入时:
V排=V物
F浮=
r液gV排
03
阿基米德原理解析
F浮=ρ液·
g
·
V排
4.公式中注意单位代入
N
Kg/m3
m3
N/Kg
03
阿基米德原理解析
课堂小结
1.阿基米德原理的探究实验
2.阿基米德原理的数学表达式
3.阿基米德原理的公式讨论
4.利用阿基米德原理的分析与计算
课后练习
1.浸在液体中的物体,受到的浮力大小取决于(
)。
A.
物体的体积和液体的密度
B.
物体的密度和物体浸入液体的深度
C.
物体浸入液体的体积和液体的密度
D.
物体的质量、体积、浸入液体的深度及形状
C
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(
)
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
C
课后练习
3.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(
)。
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
B
4.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
课后练习
5.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.
A
6.质量相等的实心铁球、木球和铜球分别放入有足够多水的容器中,使其完全侵入水中,当三个球静止时,受到的浮力大小情况是(
)
A.
铁球受到的浮力最大
B.
铜球受到的浮力最大
C.
木球受到的浮力最大
D.
三个球受到的浮力一样大
C
课后练习
7.如图所示,将系于绳端质量相等的铁桶和实心铁球同时浸没在水中,静止在图示位置,绳子对它们的拉力F1和F2的大小关系是:(
)
A.F1>
F2
B.F1=F2
C.F1<
F2
D.无法确定
B
8.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.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
A
课后练习
10.绳子的下端系着一个铁块,当铁块浸没在水中后剪断绳子,铁块下沉的过程中它受到的浮力将(
)
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
D.变为零
9.关于浮力,下列说法中正确的是(
)
A.只有浮在液体表面上的物体才受到浮力
B.一切浸入液体中的物体都受到液体对它施加竖直向上浮力
C.只要下沉的物体就不会受到浮力
D.浮力的方向不一定都是向上的
B
C
课后练习
11.用一根细线将一个石块系住,分别浸没在盛有盐水和水的容器中(盐水的密度大于水的密度),由于细线拉力的作用,石块静止在液体中,此时线上拉力分别为F1、F2,则两次拉力大小关系是(
)
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1<F2
D.无法比较
C
12.一艘远洋轮船装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力 (填“变大”、“变小”或“不变”)。当船由内河驶入大海后,船受到的浮力 (填“变大”、“变小”或“不变”),船身相对于水面将 (填“上浮”、“下沉”或“不变”)。
上浮
F
=G
浮
排
=ρ
g
V
液
排
变大
不变
课后练习
13.浴缸里放满水,人坐进去后,排开400牛的水,则人受到的浮力为
牛。
400
【解析】
根据阿基米德原理F浮=G排=400N
14.一个体积为300
cm3
的物体浮在水面上,它的2/3体积露出水面,它受的浮力是
N。(g取10
N/kg)
1
【解析】
根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排
据题意V排=V/3
F浮=ρ液gV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×10-4
m3=1
N
课后练习
15.比较下列物体受的浮力
(1)体积相同的铜、铁、铝浸没水中
铁
F浮铝
=
F浮铁=
F浮铜
铜
铝
课后练习
(2)如图所示,A、B两个物体的体积相等,浸入水中哪个受到的浮力大?
A
B
F浮A<
F浮B
课后练习
(3)如图所示,A、B两个金属块的体积相等,哪个受到的浮力大?
(ρ水>ρ酒精)
A
水
B
酒精
F浮A>
F浮B
课后练习
(4)质量是1kg的实心铜球和铝球,浸没水中,谁受到的浮力大?
(ρ铜>ρ铝)
铜
铝
铝
课后练习
16.一个重0.25N的物块挂在弹簧测力计上,将它浸在盛满水的溢水杯中,静止时物块漂浮在水面上,此时弹簧测力计的示数0N,蜡块受到的浮力是
N,溢出水的重力是
N。
17.如下图,两个体积相等的铜球和铝球,分别浸没在酒精和水中,则它们所受浮力关系是:
F铜浮____F铝浮。
(ρ酒<
ρ水)
(填“<”、“=”、“>”)
水
铝
酒精
铜
0.25
0.25
<
课后练习
19.弹簧测力计下挂一物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数是物体在空气中弹簧测力计示数的1/3,这个物体的密度是(
)
A.
1/3×103
kg/m3
B.
2/3×103
kg/m3
C.
3×103
kg/m3
D.
3/2×103
kg/m3
18.铁块的体积是100
cm3,全部浸入水中时,排开水的体积是
cm3,排开的水重是
N,受到的浮力是
N。如果将它全部浸入酒精中,受到的浮力是
N。(g取10
N/kg)
D
100
1
1
0.8
课后练习
20.北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5m。有人说,水的深度越深,其产生的浮力就越大,因此,各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。你认为他的说法正确吗?为什么?
【解析】
这个说法不对,由阿基米德原理可知,浸入液体中的物体,所受浮力只与液体密度和物体排开液体的体积有关,与浸入液体中的深度无关。
课后练习
21.请比较以下浮力的大小。
(1)同样重的两个铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,哪个受到的浮力大?
(2)同样重的铝块和铜块,都浸没在煤油中,哪个受到的浮力大?
(3)同样重的铝块和铜块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,哪个受到的浮力大?
【解析】
(1)同样重的两个铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,它们排开液体体积相同,水的密度大于煤油密度,由F浮=ρ液gV排知,甲受到的浮力大;
(2)同样重的铝块和铜块,浸没在煤油中,铝块密度小,体积大,排开液体体积大,由F浮=ρ液gV排排知,铝块受到的浮力大;
(3)把铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,铝块排开液体体积大,水的密度大于煤油密度,所以铝块受到的浮力大。
课后练习
22.一个在节日放飞的气球,体积是620m3。这个气球在地面附近受到的浮力有多大?设地面附近气温是0℃,气压是1×105Pa,空气的密度是1.29kg/m3。
【解析】
F浮=ρgV
=1.29kg/m3×9.8N/kg×620m3
=7838.04N
课后练习
23.一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?
F
=
17N
G
=
27N
【解析】
(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
课后练习
24.
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?
【解析】
∵铁块完全浸没在煤油中,
∴
V排=
V物
根据阿基米德原理铁块受到的浮力为:
F浮=
ρ液g
V排=
0.8×103
kg/m3×9.8N/kg
×
5
×
10-4m3
=3.92N
例5
课后练习
25.一个在节日放飞的气球,体积是620
m?。这个气球在地面附近受到的浮力有多大?设地面附近气温是0℃,气压是1x105Pa,空气的密度是1.29
kg/m?。
F浮=G排=ρ空气gV排
V排=V球=620m3
【解析】
=1.29kg/m3×10N/kg×620m3=7998N
由阿基米德原理得:
气球在空气中:
课后练习
26.一个体积为300
cm3
的物体浮在水面上,它的2/3体积露出水面,它受的浮力是多少N。(g取10
N/kg)
【解析】
V=300cm3=3×10-4
m3
?
根据阿基米德原理:
F浮=G排=ρ液gV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×10-4
m3
=1N
课后练习
27.北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5
m。有人说,水的深度越深,其产生的浮力就越大,因此,各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。
你认为他的说法正确吗?为什么?
答:不正确。浮力的影响因素是液体的密度和排开液体的体积有关,与深度无关。
课后练习
28.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.5
N。当把零件浸没在密度为0.8x103
kg/m?的油中时,测力计的示数是6.6N,金属零件的体积有多大?
解:
由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得:
金属球受到的浮力:
G球=7.5N
由题可知,金属零件的重力:
F浮=G球-F拉=7.5N-6.6N=0.9N
由于金属球浸没在水中,则:
?
课后练习
29.小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化的情况,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表
次数
1
2
3
4
5
6
7
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
F/N
6.75
6.25
5.75
5.25
4.75
4.25
4.25
(1)分析表中数据,可得物体重_______,第4次实验时,物体受到的浮力为_______。
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明:
(3)分析表中第6列到第7列数据,说明:
6.75N
1.5N
物体未浸没时,物体越深受到的浮力越大
物体浸没后,物体所受浮力与物体深度无关
感谢聆听
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