第九章 浮力与升力
9.2 阿基米德原理
目录
知识梳理
01
课堂演练
02
课堂检测
03
课程要求
1. 知道浮力大小与排开液体重力的关系
2. 理解阿基米德原理,会用阿基米德原理进行有关的简单计算
探究实验
探究浮力的大小
课时重点
阿基米德原理的实验探究及其应用
课时难点
1. 实验探究浮力与排开液体重力的关系
2. 正确理解阿基米德原理的内容
知识梳理
知识点1 探究浮力的大小
1. 探究浮力大小的实验:
(1)实验器材:弹簧测力计、小石块、溢水杯、清水、细线、小桶等.
(2)探究过程:用称重法测出石块浸没在水中受到的浮力,同时测量出石块排开水所受的重力,然后比较两者之间的数量关系.
(3)实验结论:小石块所受浮力的大小__________溢出的水所受的重力.
等于
知识点2 阿基米德原理及应用
2. 阿基米德原理:
(1)内容:浸在液体里的物体受到__________的浮力,浮力的大小等于_____________________________,这就是阿基米德原理. 阿基米德原理对气体同样适用.
(2)阿基米德原理表达式:F浮=G排 .
(3)阿基米德原理推导公式:F浮=m排g=__________.
竖直向上
被物体排开的液体的重力
ρ液gV排
课堂演练
知识点1 探究浮力的大小
1. 在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”实验时,具体设计的实验操作步骤如图9-2-1所示. 为方便操作和减小测量误差,最合理操作步骤应该是( )
A. 甲、乙、丙、丁
B. 乙、甲、丙、丁
C. 乙、甲、丁、丙
D. 丁、甲、乙、丙
D
2. 小华做“验证阿基米德原理的实验”如图9-2-2所示,下面叙述正确的是( )
A. 步骤乙中物体受到的浮力是1 N
B. 步骤乙中物体排开水的重力为1 N
C. 步骤丙中弹簧测力计的示数应该是2 N
D. 步骤乙中水对物体上、下表面的压力差是2 N
D
3. 小美做“探究阿基米德原理”实验的步骤如图9-2-3所示. 处理数据时,发现实验步骤有所遗漏,遗漏的步骤为_______________. 若将遗漏的步骤标注为d,实验步骤a、b、c、d中,弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd. 若这些示数之间的关系满足_______________(用所给的字母表示),则可验证阿基米德原理.
测量空桶的重力
Fa-Fb=Fc-Fd
4. 为探究“浮力的大小等于什么”,进行了如图9-2-4所示实验步骤,请回答下列问题:
(1)小石块重为__________N.
(2)排开的水重为__________N.
(3)为了使实验结论更为可信,将石块换成钩码等其他物体再进行几次实验,其主要目的是__________(填字母).
A. 多次测量求平均值,以减小偶然误差
B. 多次测量找规律,排除偶然性
C. 探究浮力的大小与哪些因素有关
(4)实验是通过比较物体的重力与__________的重力,得出结论.
1.4
1.4
B
排开液体
思路点拨 阿基米德原理是反映物体所受浮力与排开液体的重力关系. 根据G-F得出浮力的大小;在小桶里的水的重力即为排开水的重力G排,因此要先测空桶的重力和物体的重力.
课堂演练
知识点2 阿基米德原理及应用
5. 将质量为0.5 kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢出0.2 kg的水,则此物体受到的浮力是(g取10 N/kg)( )
A. 5 N B. 0.5 N
C. 2 N D. 0.2 N
C
6. 将三个体积相同,材料不同的实心小球甲、乙、丙放入盛水的容器中,静止时情形如图9-2-5所示,则三个小球所受浮力大小关系正确的是
( )
A. F甲=F乙>F丙
B. F甲>F乙>F丙
C. F甲<F乙<F丙
D. F甲<F乙=F丙
D
7. 在“王冠之谜和阿基米德原理”的故事中,若王冠的重为4.9 N,当其浸没在水中称量时,王冠重4.5 N. 求:(g取10 N/kg)
(1)这顶王冠在水中受到的浮力是多大?
(2)它排开水的体积是多少?
(3)王冠的密度是多少?
解:(1)王冠浸没在水中称时处于平衡状态,即G=F浮+F拉,
王冠在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4.9 N-4.5 N=0.4 N.
(2)王冠的体积 40 cm3.
(3)王冠的质量
王冠的密度
答:(略)
思路点拨 利用阿基米德原理来计算时,注意选取合适的变形公式. 公式中各量要采用国际单位制.
课堂检测
1. (4分)物体在液体中受到的浮力大小 ( )
A. 和物体本身的重力大小有关 B. 和物体的体积大小有关
C. 和物体的密度大小有关 D. 和物体排开液体的体积大小有关
2. (4分)重3 N的小球轻放入盛满水的烧杯中,溢出2 N的水,小球所受浮力( )
A. 一定为1 N B. 一定为2 N C. 可能为3 N D. 可能为5 N
D
B
3. (4分)小华将质量为100 g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出80 cm3的水(g取10 N/kg),则物体受到的浮力为
( )
A. 1 N B. 0.8 N C. 0.2 N D. 1.8 N
4. (4分)如图9-2-6所示,浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上一段时间. 这一过程浮力的变化是( )
A. 先减少,后不变
B. 先不变,后减少,再保持不变
C. 先不变,后减少
D. 先不变,后增大,再保持不变
B
B
5. (6分)小华在“验证阿基米德原理”的实验时,用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等进行实验操作,实验步骤如图9-2-7所示.
(1)由图甲和图__________中弹簧测力计的示数可以求出小石块受到的浮力是__________N.
丁
1
(2)小华根据图乙、戊算出溢出水的重力为__________N;发现浮力和溢出水的重力不相等,于是得到“阿基米德原理”不成立. 你认为导致小华得出这样的结论原因是______________________. (结合图丙进行回答)
(3)改正错误后重新进行实验,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4. 如果关系式______________成立,就可以验证“阿基米德原理”成立.
(4)若在步骤丁中,小石块未能完全浸没到液面下,其他测量均正确,__________(填“能”或“不能”)验证出“阿基米德原理”.
0.6
溢水杯中的水不满
F1-F3=F4-F2
能
6. (8分)重为12 N的物体挂在弹簧测力计下面,浸没到如图9-2-8所示圆柱形容器的水中,此时弹簧测力计的示数为10 N. 求:(g取10 N/kg)
(1)物体受到的浮力.
(2)物体的密度.
解:(1)该物体浸没在水中受到的浮力
F浮=G-F′=12 N-10 N=2 N.
(2)物体的体积
物体的质量
物体的密度
答:(略)