内容正文:
第2节 阿基米德原理
第1课时 阿基米德原理
知识点1 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.某组同学利用如图所示的器材和步骤验证阿基米德原理。
(1)图中__________两个步骤测出了石块所受的浮力。
(2)C、D两个步骤可以算出小桶中水的重力,这个重力跟____________相等。
(3)为了减小实验误差,实验步骤的合理顺序应该是__________。
(4)下列实验过程中的操作,会影响验证结果的是________。
a.图B中溢水杯内未盛满水
b.图D中小桶内有少量水
c.图B中石块未浸没在水中
知识点2 阿基米德原理及简单计算
2.把一个体积是600 cm3的物体浸入一个盛满水的容器中,静止后,从容器中溢出水的重力是4 N,则物体在水中受到的浮力为________N。
3.将质量为0.5 kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,物体浸没,溢出0.2 kg的水,则它排开水的重力为________N,此物体受到的浮力是________N。(g取10 N/kg)
4.为了探究浮力,在学校实验室,小明往装有50 mL水的量筒中放入一个没有吸水性的小石块,发现水面上升至60 mL,该石块所受的浮力是________N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
5.某个热气球充气后体积为3 000 m3,则该热气球所受的浮力为__________N。(g取10 N/kg,空气密度取1.29 kg/m3)
6.在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠的质量为500 g,浸没在水中时,王冠排开水的质量为0.05 kg,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求:
(1)这顶王冠在水中所受的浮力。
(2)王冠的体积。
易错点 混淆“排开”与“排出”
7.将重为5 N的物体放入盛满水的容器中,容器溢出3 N的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于3 N B.一定等于5 N
C.可能等于2 N D.可能等于4 N
1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体没入水中越深,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
2.(2025西安长安区期末)我国新一代核潜艇长征18号在进行水下连续航行训练时,需从长江潜行进入东海,在此过程中,核潜艇排开液体的体积与浮力大小变化情况分别为( )
A.变大 变大 B.不变 变大
C.不变 不变 D.变小 变小
3.小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3)、空气的密度(约为1.3 kg/m3)。则空气对小李的浮力大小约为( )
A.600 N B.60 N C.0.6 N D.0.06 N
4.将两个物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两个弹簧测力计示数的减小值相同,则这两个物体必定有相同的( )
A.质量 B.密度 C.体积 D.重力
5.(2025石家庄新华区期中)将一金属块放入盛满水的杯中后沉入杯底,有20 g的水溢出,此时金属块所受浮力为________N;若将它放入盛满酒精的杯中,则溢出的酒精的质量为________g。(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.如图所示,一只重6 N的极危物种青头潜鸭静止在水面上,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)青头潜鸭此时受到的浮力。
(2)青头潜鸭在水面下的体积。
7.把一块重G=3.9 N的矿石挂在弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=3.4 N,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)矿石浸没在水中时受到的浮力。
(2)矿石的体积。
(3)矿石的密度。
8. (科学思维)圆柱形容器装有适量的水,将物体A挂在细绳下,使其一半体积浸入水中且保持静止,水未溢出,如图所示,电子秤示数前后变化了40 g。物体A受到的浮力为________N,则物体A的体积为__________m3。(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)
【详解答案】
基础达标
1.(1)A、B (2)石块所受浮力 (3)DABC
(4)a
2.4 3.2 2 4.0.1
5.3.87×104
6.解:(1)浸没在水中时,王冠排开水的质量为m排=0.05 kg,则G排=m排g=0.05 kg×10 N/kg=0.5 N;由阿基米德原理可知:F浮=G排=0.5 N。
(2)王冠浸没在水中,则王冠的体积等于排开水的体积;
由ρ=可得王冠的体积:
V=V排===5×10-5 m3。
7.A
能力提升
1.C 解析:物体密度越大,排开液体的体积不一定大,故受到的浮力不一定大,故A错误;物体没入水中越深,排开水的体积不一定越大,故受到的浮力不一定越大,故B错误;由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体排开水的体积越大受到的浮力越大,符合题意,故C正确;漂在水面的物体如果排开液体的体积比沉在水底的物体排开液体的体积小,那么漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力小,故D错误。
2.B 解析:核潜艇在进行水下连续航行训练时,需从长江潜行进入东海,始终浸没,自身体积不变,排开液体的体积不变,而液体的密度变大,根据阿基米德原理知,浮力变大,故B正确。
3.C 解析:小李的密度与水接近,约为1.0×103 kg/m3,其质量约为50 kg,则其体积约为V===0.05 m3,小李的体积即排开空气的体积,空气对小李的浮力大小约为F=ρ空气gV排=1.3 kg/m3×10 N/kg×0.05 m3=0.65 N,故C正确。
4.C 解析:将两个物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两个弹簧测力计示数的减小值相同,说明两个物体受到的水的浮力相等,由公式F浮=ρ液gV排知,所受的浮力和液体的密度都相同时,两个物体排开的液体体积一定相等,则这两个物体必定有相同的体积,故C正确。
5.0.2 16
解析:金属块放入盛满水的杯中,有20 g的水溢出,m水=ρ水V排=20 g ①,由阿基米德原理,此时金属块所受浮力为:F=G排=m水g=0.02 kg×10 N/kg=0.2 N。将金属块放入酒精中时,金属块浸没,溢出酒精的质量:m酒精=ρ酒精V排②,由①②求解===,m酒精=16 g。
6.解:(1)青头潜鸭漂浮,则受到的浮力为:F浮=G=6 N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得青头潜鸭在水面以下的体积:V排==
=6×10-4 m3。
7.解:(1)由题知G=3.9 N,F示=3.4 N,
矿石浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G-F示=3.9 N-3.4 N=0.5 N;
(2)由F浮=ρ水gV排得矿石的体积:
V=V排==
=5×10-5 m3;
(3)矿石的质量:
m===0.39 kg,
矿石的密度为
ρ===7.8×103 kg/m3。
8.0.4 8×10-5
解析:圆柱形容器装有适量的水,物体A没有浸入水中时,电子秤受到的压力:F1=G杯+G水,物体A的一半体积浸入水中且保持静止,水未溢出,此时电子秤受到的压力为:F2=G杯+G水+F浮,已知电子秤示数前后变化了40 g,则电子秤受到压力的变化量:F2-F1=Δmg,即F浮=Δmg=0.04 kg×10 N/kg=0.4 N;物体A的一半体积浸入水中,由F浮=ρ水gV排可得,物体A的体积:V=2V排=2×=2×
=8×10-5 m3。
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