内容正文:
课时10.2 阿基米德原理
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<V物.
1.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 ,这就是阿基米德原理。该原理也适用于气体。
V排,指的是“排开”,不一定是指“排出”,“排开”还可以表述成“液下”、“浸入”或“占据”等意义。如图3。
图3 阴影部分为V排
2.阿基米德原理公式及浮力大小的决定因素
(1)F浮==;
(2)从公式可知:物体所受浮力的大小跟 排开的液体体积 和 液体密度 有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
3.测浮力的方法
(1)称重法:
在空气中用弹簧测力计测一物体的重力,示数为G,将物体浸在水中后,弹簧测力计的示数将 减小 ,若此时的示数为F,则物体受到的浮力F浮= G-F 。
(2)压力差法:
浸没在液体中的正方体,上表面受到的压强 小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)下表面受到的压强,因为正方体的上、下表面的面积相等,因此上表面受到的压力 小于 下表面受到的压力,使正方体下表面和上表面有一定的 压力差 ,这就是浮力产生的原因,表达式是 F浮=F向上-F向下 。
(3)公式法:
浸在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体所受的 重力 ,这个规律叫阿基米德原理,其表达式是 F浮=G排=ρ液gV排 ,从公式中可以看出,物体所受浮力的大小与 液体密度 和 物体排开的液体体积 有关。
【考点剖析】
阿基米德原理
1.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,这就是著名的阿基米德原理。
2.公式:;推导式:
注意:对阿基米德原理的理解:①物体“浸在液体中”包括“全部浸入(即浸没)”和“部分浸入”两种情况,不论物体时浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。②物体排开液体的体积()等于浸入液体中的那部分体积,若全部浸入,则,若是部分浸入,则。③由浮力公式可知浮力的大小与液体的密度和物体浸入液体的体积有关,与物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动等因素无关。
3.漂浮问题“五规律”:
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它所受的重力;(二力平衡)
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;(二力平衡)
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
4.【探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系】实验命题点
(1)设计实验:
①浸在液体中的物体都会受到浮力的作用,所受浮力的大小可以用弹簧测力计测出:先测出物体所受的重力,再读出物体浸在液体中时测力计的示数,两者之差就等于浮力的大小。
②物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和测力计测出:溢水杯中装满液体,再把物体浸在液体中,让溢出的液体流入一个小桶中,桶中的物体就是被物体排开的液体,用测力计测出排开液体所受的重力。
③比较浮力与排开液体所受重力的大小。
(2)进行实验:
①如图1,用弹簧测力计测量出空桶所受的重力,记为G1;
②如图2,用弹簧测力计测量出小石块所受的重力,记为G;
③如图3,将小石块浸入盛满水的溢水杯中,记下弹簧测力计的读数F,同时用空桶接住溢水杯中溢出的水;
④利用算出小石块此刻所受的浮力;
⑤用弹簧测力计测量出空桶和排开水所受的总重力,记为G2,算出排开水所受的重力G排=G2-G1。
⑥只要满足
(3)注意事项:①石块在浸入前,水面要与溢水口相平,若水面不与溢水口相平,不会影响浮力的大小,但会导致排到小桶内的水小于石块排开的水的体积,最终导致得到物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。
②在测量排开水所受的重力过程中,若先测量盛水后小桶和水的总重力,然后测量空桶的重力,会因为小桶内壁残留的水,造成计算得出的排开水的重力偏小,得出浮力大于排开液体的重力的错误结论。
③实验中换用大小不同的石块,多次测量,是为了使实验结论更具有普遍性。
(4)实验注意事项:
1.物块的选择原则(重力不能超过