第2节 阿基米德原理
知识梳理:
1.探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
过 程:先用弹簧测力计分别测量出 和 的重力;再测量出物体完全浸没后弹簧测力计的示数;最后再测量出 .
结 论:浸在液体中的物体所受的浮力 它排开的液体所受的重力.
2.阿基米德原理
内 容:浸在液体中的物体受到向 的浮力,浮力的大小 它排开的液体所受的重力大小.
表 达 式:F浮= =m排g= .
注 意:V物表示物体的体积,V排表示物体排开液体的体积,物体浸没在液体中时,V排=V物;物体部分浸入液体时,V排练习:
1.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,验证阿基米德原理.
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 N.
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N.石块排开的水所受的重力可由
_ _(填字母代号)两个步骤测出.
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 .
(4)为了得到普遍规律,接下来应该更换 的物体多次实验.
2.如图,体积相等、形状不同的铅球、铁板和铝块浸没在水中不同深度处,则( )
A.铁板受到的浮力大
B.铝块受到的浮力大
C.铅球受到的浮力大
D.它们受到的浮力一样大
3.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.液体的密度越大,受到的浮力越大
B.浸在水中的物体,体积越大,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
4.如图,先将溢水杯装满水,然后用测力计拉着重为4 N、体积为100 cm3的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水的体积为 cm3,桶中水的重力为 N,石块静止时,测力计示数为 N.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第4题图 第5题图
5.如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器.当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105 N,则蛟龙号受到海水的浮力是 N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强 ,受到的浮力 (后两空填“变大”“不变”或“变小”).
6.某铁块体积为0.2 m3,当它全部浸没在水中时,受到的浮力是多少牛?(g取10 N/kg,水的密度取ρ=1.0×103 kg/m3)
7.两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉.比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
8.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.他们受到的浮力一样大
9.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方体石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.图乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触湖底).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法不正确的是( )
A.石料在t=20 s时开始浸入水中
B.石料的重力是1 400 N
C.石料受到的浮力始终是500 N
D.石料完全浸没水中后钢绳的拉力为900 N
10.两个相同的烧杯中装有不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后处于如图所示状态.甲、乙排开液体的重力相等,则甲、乙所受浮力相比( )
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大
D.不知道液体密度,无法比较浮力大小
第10题图 第11题图
11.如图所示,卷成团的牙膏皮弄成空心后,立在水中受到的重力 ,排开水的体积 ,受到的浮力 .(填“变大”“变小”或“不变”)
12.小明用弹簧测力计系住重为5 N的金属零件,使其一半体积浸入密度为0.8×103 kg/m3的油中时,测力计的示数为3 N,此时物体所受的浮力为 N.物体排开的油的体积为 m3.物体的体积为 m3.(g取10 N/kg)
13.如图所示,为验证阿基米德原理,小明选用实验器材:弹簧测量计、大烧杯、小水桶、小石块、小垫块和水.完成以下几个测量步骤:
A.用弹簧测力计测出石块的重力G物;
B.将石块浸没在烧杯的水中,读出此时弹簧测力计示数F;
C.用弹簧测力计测出小水桶和水的总重力G总;
D.用弹簧测力计测出空水桶的重力G0;
(1)最佳测量步骤为: .
(2)实验过程中,若斜置在小垫块上的大烧杯中水没有装满,小水桶承接到的水的重力 (填“大于”“等于”或“小于”)被石块排开的水的重力.
(3)石块浸没在水中所受的浮力为F浮= ;被石块排开的水的重力为G排= ,比较F浮与G排的大小.(用已测得的物理量表示)
14.有人说:“跳水运动员在跳水过程中,受到水的浮力是逐渐增大的.”你认为对吗?请说明理由.
15.铜的密度为8.9×103 kg/m3,一个实心铜块的质量为1.78 kg(ρ煤油=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg).求:
(1)铜块的体积;
(2)现有一绳子拉着这块铜块浸没在煤油中,静止后绳子的拉力为多大?
参考答案:
第2节 阿基米德原理
知识梳理:
1.探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
过 程:先用弹簧测力计分别测量出__物体__和__空小桶__的重力;再测量出物体完全浸没后弹簧测力计的示数;最后再测量出__排开水和小桶的总重__.
结 论:浸在液体中的物体所受的浮力__等于__它排开的液体所受的重力.
2.阿基米德原理
内 容:浸在液体中的物体受到向__上__的浮力,浮力的大小__等于__它排开的液体所受的重力大小.
表 达 式:F浮=__G排__=m排g=__ρ液V排g__.
注 意:V物表示物体的体积,V排表示物体排开液体的体积,物体浸没在液体中时,V排=V物;物体部分浸入液体时,V排练习:
1.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,验证阿基米德原理.
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为__3.8__N.
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为__1.4__N.石块排开的水所受的重力可由__AD__(填字母代号)两个步骤测出.
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于__物体所排开液体的重力__.
(4)为了得到普遍规律,接下来应该更换__大小不同__的物体多次实验.
2.如图,体积相等、形状不同的铅球、铁板和铝块浸没在水中不同深度处,则(D)
A.铁板受到的浮力大
B.铝块受到的浮力大
C.铅球受到的浮力大
D.它们受到的浮力一样大
3.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是(C)
A.液体的密度越大,受到的浮力越大
B.浸在水中的物体,体积越大,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
4.如图,先将溢水杯装满水,然后用测力计拉着重为4 N、体积为100 cm3的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水的体积为__100__cm3,桶中水的重力为__1__N,石块静止时,测力计示数为__3__N.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第4题图 第5题图
5.如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器.当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105 N,则蛟龙号受到海水的浮力是__5×105__N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强__变大__,受到的浮力__不变__(后两空填“变大”“不变”或“变小”).
6.某铁块体积为0.2 m3,当它全部浸没在水中时,受到的浮力是多少牛?(g取10 N/kg,水的密度取ρ=1.0×103 kg/m3)
解:铁块受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgV铁=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m3=2×103 N
7.两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉.比较松手时两者所受的浮力(B)
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
8.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是(D)
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.他们受到的浮力一样大
9.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方体石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.图乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触湖底).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法不正确的是(C)
A.石料在t=20 s时开始浸入水中
B.石料的重力是1 400 N
C.石料受到的浮力始终是500 N
D.石料完全浸没水中后钢绳的拉力为900 N
10.两个相同的烧杯中装有不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后处于如图所示状态.甲、乙排开液体的重力相等,则甲、乙所受浮力相比(C)
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大
D.不知道液体密度,无法比较浮力大小
第10题图 第11题图
11.如图所示,卷成团的牙膏皮弄成空心后,立在水中受到的重力__不变__,排开水的体积__变大__,受到的浮力__变大__.(填“变大”“变小”或“不变”)
12.小明用弹簧测力计系住重为5 N的金属零件,使其一半体积浸入密度为0.8×103 kg/m3的油中时,测力计的示数为3 N,此时物体所受的浮力为__2__N.物体排开的油的体积为__2.5×10-4__m3.物体的体积为__5×10-4__m3.(g取10 N/kg)
13.如图所示,为验证阿基米德原理,小明选用实验器材:弹簧测量计、大烧杯、小水桶、小石块、小垫块和水.完成以下几个测量步骤:
A.用弹簧测力计测出石块的重力G物;
B.将石块浸没在烧杯的水中,读出此时弹簧测力计示数F;
C.用弹簧测力计测出小水桶和水的总重力G总;
D.用弹簧测力计测出空水桶的重力G0;
(1)最佳测量步骤为:__DABC__.
(2)实验过程中,若斜置在小垫块上的大烧杯中水没有装满,小水桶承接到的水的重力__小于__(填“大于”“等于”或“小于”)被石块排开的水的重力.
(3)石块浸没在水中所受的浮力为F浮=__G物-F__;被石块排开的水的重力为G排=__G总-G0__,比较F浮与G排的大小.(用已测得的物理量表示)
14.有人说:“跳水运动员在跳水过程中,受到水的浮力是逐渐增大的.”你认为对吗?请说明理由.
答:不对;当跳水运动员刚接触水面到刚好浸没水中的过程中,由于V排变大,水的密度不变,根据F浮=ρ水V排g可知,运动员受到水的浮力变大;当在没有接触水面之前不受浮力,浸没在水中之后由于V排不变,受到水的浮力不变.
15.铜的密度为8.9×103 kg/m3,一个实心铜块的质量为1.78 kg(ρ煤油=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg).求:
(1)铜块的体积;
(2)现有一绳子拉着这块铜块浸没在煤油中,静止后绳子的拉力为多大?
解:(1)由ρ=可得,铜块的体积:
V===2×10-4 m3
(2)铜块浸没在煤油中,V排=V,铜块受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=ρ煤油gV=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=1.6 N
绳子的拉力:F=G-F浮=mg-F浮=1.78 kg×10 N/kg-1.6 N=16.2 N