2023-2024上海市九上物理期末(一模)满分冲刺专题复习【沪教版】

专题04 阿基米德原理（一） ( 思维导图 ) ( 知识详解 ) 知识点一：正确理解阿基米德原理 1.浮力的概念：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=m排液g =ρ液gV排。 2.理解“浸在”的含义：有两种情况，一是物体全部体积都没入液体里，即“浸没”；二是物体的一部分体积在液体里而另一部分体积露出液面的情况。 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，浮力的大小只与液体的密度ρ液、物体排开液体的体积V排有关，且成正比。浮力的大小与物体自身的重力、体积、密度、形状等无关，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无关。 知识点二：会用弹簧测力计等器材验证阿基米德原理 1. 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。 2. 实验器材：弹簧测力计、溢水杯、量筒、物块、水、小桶、烧杯等。 3. 浮力的测量方法： 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:先读出物体在空气中时弹簧测力计的示数F1，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F2，则物体受到的浮力为 F浮=F1-F2。 4. 测量物体排开的液体受到重力大小的方法： 方案一：用弹簧测力计测出它所排开的液体受到的重力； 方案二：用量筒测量物体排开液体的体积，通过计算得到物体所排开的液体受到的重力。 G排=m排g＝ρ水V排g＝ρ水（V2-V1）g 5. 方案一：用弹簧测力计、溢水杯、小烧杯、物块、水、细线等器材验证，见图1。 ①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A和B两个步骤就可以计算出浮力：F浮=F1-F2； ②由C与D两步算出小桶中水的重力，即排开水的重力G排= F4-F3； ③若F1-F2=F4-F3就验证了阿基米德原理是正确的。 ( 图 1 A B C D F 1 F 2 F 3 F 4 图 2 ) 6.方案二：用弹簧测力计、量筒、水和石块等器材进行探究，如图2所示。 ①石块所受的浮力：F浮= F1-F2=3N-2N=1N； ②石块排开水的体积：V排= V2-V1=300厘米3-200厘米3=100厘米3=10-4米3； ③石块排开水的重力：G水=m水g＝ρ水V排g＝1.0×103千克/米3×104米3×9.8牛/千克＝0.98牛； ④在忽略实验误差的情况下，F浮= G水，即物体在水中所受浮力的大小等于排开的水所受到的重力的大小。从而验证阿基米德原理是正确的。 知识点三：理解浮力产生的原因，能够推导出阿基米德原理 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，从而推导出阿基米德原理。 如图4所示：横截面积为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。 ( 图4 ) （1）根据液体内部压强公式p=ρgh和F= pS可求上表面受到的压力：F上=ρgh1S，方向竖直向下； （2）根据液体内部压强公式p=ρgh和F= pS可求下表面受到的压力：F下=ρgh2S，方向竖直向上； （3）根据浮力产生的原因可知：圆柱体受到液体的浮力就是上、下表面的压力差： F浮=⊿F= F下-F上=ρgh2S-ρgh1S=ρghS=ρgV排 方向竖直向上。 知识点四：用力的平衡条件分析物体的受力情况，会求浮力、合力 ①如图所示，物体A浸在液体中，受到的力有：重力G、弹簧测力计的拉力F拉、浮力F浮。 ②因为物体静止，根据力的平衡条件，所以几个力之间的关系为: G=F拉+F浮，F浮=G-F拉 物体受到的合力为0； ③求合力时，要分清是物体受到的合力还是其中两个力的合力。 重力与浮力的合力F合=G-F浮=F拉 重力与拉力的合力F合=G-F拉=F浮 浮力与拉力的合力F合= F浮+ F拉= G 物体受到的合力为0。 知识点四：物体的浮沉条件 判断物体的浮沉，有两种方法： 1. 比较物体所受浮力与重力大小的关系 ( 比较 F 浮 和 G 物 F 浮 > G 物 ，物体 上浮 ，最后静止在液面（漂浮）。 F 浮 = G 物 ，物体 悬浮 。 F 浮 < G 物 ，物体 沉底 。 ) 2. 比较物体的密度与液体密度大小的关系 ( ρ 物 小于 ρ 液 ，物体上浮，静止在液面（漂浮）。 比较 ρ 物 和 ρ 液 ρ 物 等于 ρ 液 ，物体悬浮。 ρ 物 大于 ρ 液 ，物体下沉。 ) ( 高