内容正文:
9.3 阿基米德原理
自我评价(打√) □完全掌握 □基本掌握 □仍有困难
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本节课目标:
【科技前沿】“梦想”号的浮力账
2024年11月,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列,最大排水量约42 600 t,具备全球无限航区作业能力。它采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”。船体之所以能稳稳浮在海上,是因为它排开的海水所受重力恰好等于它受到的浮力——这就是阿基米德原理。2025年上海中考即以“梦想”号为背景命题。
知识点一 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【猜想与假设】物体受到的浮力大小可能 (选填“等于”“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力。
图9-15
【实验步骤】①用弹簧测力计测出金属块的重力G;②测出空小桶的重力G₀;③把金属块浸没在盛满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数F,同时用小桶收集溢出的水;④称出小桶和溢出水的总重力G总。
【数据处理】金属块受到的浮力F浮= ;金属块排开的水所受的重力G排= 。
【实验方法】探究浮力的大小跟液体密度、排开液体体积的关系时,都需要控制其他量不变,这种方法叫做 法。
【分析论证】大量实验表明:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于 所受的重力,这就是阿基米德原理。
【评估交流】为使操作方便并减小误差,最合理的实验步骤顺序是 (用步骤序号表示)。
1.在探究浮力的大小跟排开液体所受重力关系的实验中,下列说法正确的是( )
A.溢水杯中的水不一定要装满 B.必须先测出金属块的重力,再测小桶的重力
C.浮力的大小等于物体排开液体所受的重力 D.物体排开液体的体积总是等于物体的体积
2.某同学用弹簧测力计、金属块和溢水杯做该实验,测得金属块的重力为4 N,浸没水中时测力计的示数为3.4 N,则金属块受到的浮力为 N;若测得排开的水重为0.6 N,则可得出的结论是:浮力的大小 物体排开液体所受的重力。
【中考链接】
5.(改编)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它 所受的重力,这一规律被称为 原理。
6.(改编)在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,需测出物体的重力G、物体浸在液体中时测力计的示数F、空桶的重力G₀,以及桶和排开液体的总重力G总;若关系式 成立,则阿基米德原理得到验证。
7.(改编)上述实验中,溢水杯里的水要先加到与溢水口 ;若水没有加满,测出的排开水的重力会 (选填“偏大”或“偏小”),于是算出的浮力将 (选填“大于”或“小于”)排开水的重力。
8.(改编)把同一金属块分别浸没在水和酒精中(ρ水>ρ酒精),金属块在水中受到的浮力 (选填“大于”或“小于”)在酒精中受到的浮力,这说明浮力的大小与 有关。
知识点二 阿基米德原理及其应用
(一)阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的 。若用F浮表示浮力,G排表示排开的液体所受重力,则表达式为F浮=G排= ,其中ρ液表示液体的密度,V排表示排开液体的体积。
(二)阿基米德原理对气体也 (选填“适用”或“不适用”)。
(三)使用要点:物体受到的浮力只与液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排有关,与物体本身的重力、密度、材料以及浸没的深度 关;当物体浸没时,V排 (选填“等于”“大于”或“小于”)物体的体积。
(四)阿基米德原理在生产生活中有广泛应用,可用于计算浮力的大小,也可用来鉴别物质的种类,例如判断王冠是否为纯金所制。
3.有一实心金属球浸没在盛满水的溢水杯中,溢出50 mL的水。金属球排开水的体积为 m³,受到的浮力为 N。(ρ水=1.0×10³ kg/m³,g取10 N/kg)
4.将同一物体分别浸没在水和盐水中(ρ盐水>ρ水),物体所受的浮力( )
A.在水中大 B.在盐水中大
C.两者一样大 D.无法判断
【中考链接】
9.(2023·益阳改编)一体积为100 cm³的木块,所受重力为0.8 N。它漂浮在水面上静止时受到的浮力为 N;用手将它压住完全浸没在水中,受到的浮力为 N。(g取10 N/kg)
10.(2024·四川成都改编)小李同学体重约600 N,人体密度与水接近(约1.0×10³ kg/m³),空气密度约1.3 kg/m³,则空气对他的浮力大小约为( )
A.0.006 N B.0.6 N C.60 N D.600 N
11.(2025·上海改编)“梦想”号大洋钻探船排水量为42 600 t,它满载时受到的浮力为 N,排开海水的体积为 m³。(ρ海水取1.0×10³ kg/m³,g取10 N/kg)
12.(2023·海南改编)潜艇完全浸没后,下潜过程中所受的浮力 ,从密度小的海域进入密度大的海域所受的浮力 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
13.(2023·郴州改编)重为8 N的实心物体挂在弹簧测力计下,浸没在水中时示数为6 N,此时物体受到的浮力为 N;若该物体的体积为2×10⁻⁴ m³,则物体的密度为 kg/m³。(g取10 N/kg)
14.(2025·新疆改编)小华在实验室测土豆的密度:先用弹簧测力计测出土豆在空气中的重力G,再把土豆浸没在水中读出测力计示数F,则土豆受到的浮力F浮= ,土豆的体积V= 。(水的密度为ρ水,g已知)
当堂内容思考:
1.我掌握较好的知识点:
2.我的疑惑:
3.思考:浸在液体中的物体受到的浮力大小只与 和 有关,与物体的重力、密度、材料及浸没深度均无关。
答案:
知识点一 【猜想与假设】等于;【数据处理】G-F;G总-G₀;【实验方法】控制变量;【分析论证】它排开的液体;【评估交流】②①③④;【1】C;【2】0.6;等于;【5】排开的液体;阿基米德;【6】G-F=G总-G₀;【7】相平;偏小;大于;【8】大于;液体的密度
知识点二 (一)重力;ρ液V排g;(二)适用;(三)无;等于;【3】5×10⁻⁵;0.5;【4】B;【9】0.8;1;【10】B;【11】4.26×10⁸;4.26×10⁴;【12】不变;变大;【13】2;4×10³;【14】G-F;(G-F)/(ρ水g);【思考】液体的密度;排开液体的体积
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