专题6.4 阿基米德原理（知识梳理与重点、难点讲解）-上海市2020年中考物理一模复习知识手册与必刷题

6.4 阿基米德原理 01 知识梳理 重点难点分析 【知识梳理】 一、正确理解阿基米德原理 1.浮力的三要素：浮力作用在浸在液体（或气体）的物体上，其方向是竖直向上的，大小等于物体所排开的液体（或气体）受到的重力大小，即F浮=G排液。 2.理解“浸在”的含义：既包括物体全部体积都没入液体里，也包括物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面的情况；“浸没”指全部体积都在液体里。 3.区分：“排开液体的体积V排”和“物体的体积V物”，它们在数值上不一定相等。当物体浸没在液体里时，V​排=V物；如果物体只有一部分体积浸在液体里，则V排＜V物。 4.根据阿基米德原理公式F液=ρ液gV排​可知，浮力的大小跟液体的密度ρ液、物体排开液体的体积V排有关。 浮力的大小与物体自身的重力、体积、密度、形状等 ，浸没在液体里的物体受到的浮力与物体在液体中的深度也 （均选填“有关”或“无关”）。 例如：将空矿泉水瓶慢慢压入水中，直到完全浸没，下列对矿泉水瓶受到的浮力分析错误的是（ ） A．矿泉水瓶受到水对它的浮力 B．浮力的方向竖直向上 C．排开水的体积越大，受到的浮力越大 D．浸没后，压入越深，受到的浮力越大 二、会用弹簧测力计等器材验证阿基米德原理 验证阿基米德原理，也就是验证物体所受浮力的大小跟它所排开的液体受到的重力是否相等，即F浮=G排。用到的器材有：弹簧测力计、量筒、物块、水等。物体在液体中所受浮力的大小可以用弹簧测力计（称重法）测出，物体排开液体的体积可以用量筒测量，通过计算得到它所排开的液体受到的重力（见方案一）。也可以用弹簧测力计测出它所排开的液体受到的重力（见方案二）。 1.方案一：例如小明同学用弹簧测力计、量筒、水和石块做探究“浮力与物体所排开的液体的重力的关系”实验，实验中的几个情景如图2所示。由此可以得出： （1）石块所受的浮力F浮=_________； （2）石块排开水的体积V排_________； （3）排开的水的重力G水___________________。 （4）本探究实验可以得出的结论: ______________________________________。从而验证阿基米德原理是正确的。 2.方案二： 用弹簧测力计、量筒、物块、烧杯、水、溢水杯、细线等验证，见图3。 （1）物体受到浮力的大小等于它排开液体的重力，要验证“阿基米德原理”就需要比较物体受到的浮力和物体排开液体的重力的大小关系； （2）物体受到的浮力等于物体的重力减去物体浸入液体时弹簧测力计的示数，由C和D两个步骤就可以计算出浮力：F浮=___________； （3）由B与E两步算出小桶中水的重力，即排开水的重力G排—G排= _________； （4）若F2—F3= F4—F1就验证了阿基米德原理是正确的。 三、理解浮力产生的原因 利用液体内部压强的大小和方向等知识可以解释浮力产生的原因。 如图4所示：截面积为S、高为h的圆柱体浸没在密度为ρ的液体中，上表面到水面距离为h。 ①则上表面受到液体的压力是多少？方向如何？ ②下表面受到液体的压力是多少？方向如何？ ③上下表面的压力差是多少？方向如何？ 四、阿基米德原理的应用 理解阿基米德原理的应用：液体密度计、轮船等。 1.液体密度计 ①作用：测定液体密度的工具。 ②构造：玻璃管（有刻度）、玻璃泡（内部装有铅粒，能使密度计直立在液体中）。 ③工作原理：当密度计漂浮在液面时，根据二力平衡条件，所受浮力等于物体重力，即F浮＝G物；根据阿基米德原理，所受浮力等于排开的液体受到的重力，即 F浮＝G排＝ρ液gV排；由上两式得出G排＝G物＝ ρ液gV排是不变的。即密度计在不同密度的液体中排开的液体的重力相同，但是排开液体的体积不同（排开液体的体积与液体密度成反比），浸入的体积也不同，从而便可以测出液体密度。 ④刻度：刻度线从上到下，数值越来越 (选填“小”或“大”)，对应的液体密度越来越 (选填“小”或“大”)。 如图6所示，甲、乙、丙是将相同的密度计分别放人三种不同液体中的情形，由图可知： (1) 密度计在三种液体中受到的浮力相比较：F甲 F乙 F丙。 (2) 三种液体的密度相比较：最大的是 ；最小的是 。(选填“>”、“＝”或“<”) 2.轮船 ①漂浮原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体，必须把它做成空心，使它能够排开更多的水，从而产生更大的浮力。 ②轮船的排水量：轮船的大小通常用排水量来表示，它是指船满载时排开的水的质量，单位为吨；由排水量m可计算出排开水的体积V排= m /ρ水；排开水的重力（浮力）F浮=G排 = mg 轮船