内容正文:
第十章浮力
第2节 阿基米德原理
教材考点梳理
一、探究浮力大小与排开液体所受重力的关系
1.实验器材:石块、铝块、铁块、溢水杯、小桶、测力计、水、盐水等。
2.注意事项:
(1)溢水杯中必须要装满水(斜放的烧杯相当于溢水杯)。
(2)物块浸入水中时,不能碰到杯底或杯壁。
(3)确保物体排开的水全部流入小桶。
3.实验步骤:
(1)用弹簧测力计测分别测出小石块和小桶的重力G石、G桶。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,测出拉力的大小F示。
(3)让溢出的水全部流入小桶,并测出小桶和水的总重G总。
(4)算出F浮=G-F示和G排= G总- G桶,并比较。
(5)换用其它液体重复实验。
4.实验结论:F浮=G排。
物体所受浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
二、阿基米德原理
1.内容:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
2.表达式:F浮 = G排 =ρ液V排g
3.适用条件:液体(或气体):
4.对原理的理解:
(1)浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(2)“浸在”的几种情况:
A. 浸没时,V排=V物。
B.部分浸入:V排<V物 。
重难点突破
1.(2023四川内江)浸在液体中的物体受到的浮力,方向是_______,浮力的大小等于它排开的液体所受到的_______力。
2.(2023·湖北宜昌)如图重为0.5N的鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力是 N,若再往玻璃杯中加盐,鸡蛋受到的浮力将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
3.(2023·湖南益阳)某一木块的体积为100cm3,所受的重力为0.8N,漂浮在水面上静止时受到的浮力为 N。用手将木块压住使它浸没在水中,木块受到的浮力为 N(g取10N/kg)。
4.(2023·湖南常德)一实心铁球质量为15.8g,则该实心铁球的体积为 cm3;为使铁球能悬浮于水中,我们将实心铁球制成空心铁球,则空心部分体积为 cm3(ρ铁=7.9×103kg/m3)。
5.(2023湖南郴州)重为5N的实心物体挂在弹簧测力计下,物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3N,此时物体受到的浮力为 N,物体的密度是 。(g取10N/kg)
6.(2023山东烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小?哪些能够计算出物体排开液体的重力大小?(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系?
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作?
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可)
7.(2023·黑龙江牡丹江)学习了阿基米德原理,小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是。求:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度。
参考答案
1.【答案】竖直向上 重
【解析】根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到一个竖直向上的力的作用,这个力叫做浮力,浮力的大小等于排开的液体所受的重力。
2.【答案】 0.5 不变
【解析】[1]鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力F浮=G=0.5N
[2]若再往玻璃杯中加盐,盐水的密度变大,鸡蛋仍然处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,鸡蛋的重力不变,浮力不变。
3.【答案】 0.8 1
【解析】[1]木块漂浮在水面上静止时受到的浮力F浮=G=0.8N
[2]用手将木块压住使它浸没在水中,木块受到的浮力为F′浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N
4.【答案】 2 13.8
【解析】[1]一实心铁球质量为15.8g,密度ρ铁=7.9×103kg/m3=7.9g/cm3,则该实心铁球的体积为
[2]根据物体悬浮于水中时,物体的平均密度等于水的密度,则空心铁球的总体积为,则空心体积为
5.【答案】 2
【解析】[1]此时物体受到的浮力为F浮=G-F=5N-3N=2N
[2]物体浸没在水中,物体的体积,物体的密度
6.【答案】(1)②③,①④;(2)浮力大小与排开液体的重力相等;(3)见解析;(4)见解析