9.2阿基米德原理

9.2阿基米德原理温故知新水一、什么是浮力：1.浮力：浸在液体（或气体）中的物体会受到液体（或气体）竖直向上的托力，叫做浮力。2.浮力的方向：总是竖直向上的。3.浮力的施力物体：液体或气体。二、称重法测浮力：F浮=G－F三、影响浮力大小的因素物体浸入液体的体积和液体的密度做做想想请同学们将空易拉罐压入装满水的烧杯中，体会浮力大小的变化，并观察水溢出的情况。排开液体的体积思维启发在易拉罐按下的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。物体浸入液体中的体积=两千多年以前，希腊学者阿基米德为了鉴定金王冠是否是纯金的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，他忽然想到：猜想浮力大小可能与物体排开的液体多少有关系活动：探究浮力的大小设计实验与制订计划1、实验的目的：研究浮力的大小跟物体排开液体重力的关系2、浮力大小如何测量？称重法：F浮=G－F3、怎样使收集的水恰为排开的水？如何测量排开的水重？①像教材所示使用溢水杯②使用量筒③使用注射器抽出烧杯中升高的水量④将小烧杯装满水后放入大烧杯中，物体放入小烧杯中⑤利用大烧杯倾斜后注满水来代替溢水杯5、怎样安排实验顺序最为合理，为什么？4、实验器材：弹簧测力计、小石块、烧杯、小木块、小桶、清水、食盐①用弹簧测力计测出小石块的重力G石②用弹簧测力计测出空小桶的重力G桶③用弹簧测力计测出小石块浸没在液体中所受到的拉力F拉④用弹簧测力计测出被小石块排开的液体与小桶的总重G总。进行实验、收集数据GFF浮=G-FGFG总G桶G总G桶G桶G总-=G排物体重G/N浸没时弹簧测力计的示数F拉/N物体所受浮力F浮/N空桶重G桶/N桶和溢出液体的总重G总/N排开液体所受的重力G排/N3.01.00.52.52.02.0数据记录分析论证、得出结论比较F浮与G排得出结论：F浮=G排F浮阿基米德原理浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。被排开的液体它受到的重力G排=m排g物体受到的浮力即：F浮=G排=m排g=ρ液gV排即：F浮=G排思维拓展=ρ液gV排对F浮=G排=m排g=ρ液gV排的理解1、浮力大小与物体侵入液体的体积和液体密度有关，而与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关。ＧF浮2、浸在空气中的物体也受到浮力的作用，阿基米德原理同样适用于气体。F浮=G排=m排g=ρ空气gV排浸没部分浸入3、“浸在”、“浸入”、“浸没”的区别浸在：指物体有一部分或全部没入液体中的状态。浸入：指把物体放入液体中的过程，包括物体的一部分或全部没入液体中的情形，与“浸在”的意义相同。浸没：指把物体放入液体中，并使其全部没入液体中的过程。当物体全部浸入液体中时，V排=V物。当物体部分浸入液体中时，V排＜V物；0N10N有一个很薄的气球（重力忽略不计），里面装有一定的水（里面没有空气），它所受重力为10N，用弹簧测力计把它挂在下面，慢慢浸没在水中，观察弹簧测力计的示数为多少？装水的气球这时受到的浮力大小是多少？做做想想你能用阿基米德原理解释吗？你发现了怎样的数量关系？F浮＝G物阿基米德检验皇冠一天，阿基米德在浴盆里洗澡，身体浸入水中之后，突然感到自己的体重减轻了，只用一点儿劲儿，身体就能浮起来。这使阿基米德意识到水有浮力；而人受到浮力，是由于身体把水排开了。他高兴极了，一下子从浴盆里跳了起来，没穿衣服就跑出去手足舞蹈地高喊：“有办法了！有办法了！”阿基米德拿来一只盛满水的容器，将皇冠放入水中，容器中的水开始向外溢出，他把溢出的水收集起来。然后他把与皇冠质量相同的纯金块放入到另一个盛满水的容器中，也把溢出的水收集起来。他把这两次溢出的水进行比较，发现第二次溢出的水比第一次少。如果皇冠是纯金制成的，那么两次排出的水应该一样多。可是实际上两次排出的水不一样多，皇冠排出的水比纯金块排出的水多，这说明皇冠中有一些比重比纯金小的材料，所以皇冠不是纯金制成的，金匠因此受到了惩罚。由此，他发现了浮力原理，并在名著《论浮体》记载了这个原理，人们今天称之为阿基米德原理。船的发展史ＧF浮一颗小小的铁钉会沉到水下面，为什么很多钢铁做成的军舰能浮在水面上而不下沉？军舰是通过增大____________来增大浮力的。排开液体的体积例题1.在图9-4所示的实验中，物体的体积V=50cm3,g取10N/kg，试问：（1）把物体完全浸没在水中时，它排开水的重力为多少？它受到的浮力多大？（2）把物体完全浸没在密度为1.1×10³kg/m³的盐水中，它排开盐水的重力为多少？它受到的浮力多大？解：根据阿基米德原理，浮力的大小应等于被物体排开的液体的重力。（1）物体浸没在水中时，它排开的水的体积V排=V=50cm3=5×10-5m3.它排开的水的重力G排=m排水g=ρ水V排g=1×103kg/m3×5×10-5m3×10N/kg=0.5N。所以，物体受到水的浮力F浮=G排=0.5N。（2）浸没在盐水中时，被物体排开的盐水的体积V排=V=5×10-5m3，排开盐水的重力G排′=m盐水g=ρ盐水V排g=1.1×103kg/m3×5×10-5m3×10N/kg=0.55N所以，物体受到盐水的浮力F浮′=G排′=0.55N答：（1）物体完全浸没在水中时，它排开的水的重力为0.5N，受到的浮力为0.5N；（2）物体完全浸没在盐水中，它排开盐水的重力为0.55N，受到的浮力为0.55N小结：求浮力的3种方法：（1）称重法：F浮＝G－F（2）压力差法：F浮＝F向上－F向下（3）公式法：F浮＝G排=m排g＝ρ液gV排STS：阿基米德桥讨论：悬浮隧道是用钢材、水泥等材料制成，在海水中不但没有下沉，而且还受到“巨大”的浮力？因为两次船的吃水深度相同，即船排开水的体积相同，根据阿基米德原理可知，两次的浮力相等，船和所载物体的总重也应该相等，所以称出石头的总重，也就知道大象的体重了。“曹冲称象”的故事是大家所熟悉的，曹冲为什么能用石块受到的重力替代大象的重力?例2.弹簧测力计下悬挂一物体，在空气中称时弹簧测力计的示数为5N，浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3N，则物体受到的浮力为___N.2你还能求出哪些物理量？①物体的质量mm=G/g=5N÷10N/Kg=0.5Kg②物体的体积VV=V排=F浮/ρ液g=2N÷（1×103Kg/m3×10N/Kg）=2×10－4m3③物体的密度ρρ=m/V=0.5Kg÷（2×10－4m3）=2.5×103Kg/m31、[2012·安徽]如图所示，某物块用细线系在弹簧测力计下，在空气中称时示数是15N，浸没在水中称时示数是5N，则此时物块受到水的浮力为____N，物块的密度为________kg/m3。(水的密度为1.0×103kg/m3)101.5×103触类旁通1．21.2×lO32、[2011·安徽]如图所示，烧杯内盛有某种液体，把一体积为1×10－4m3。的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中，静止时弹簧测力计的示数为1．5N，已知铝的密度为2.7×lO3kg/m3。则铝块在液体中受到的浮力等于_______N，液体的密度为________kg/m3。例3、某物体重0.5N，把它的放入盛有水的烧杯中，溢出重0.3N的水，则它受到的浮力是:（）（A）一定为0.3N（B）可能为0.2N（C）一定为0.5N（D）可能为0.4N分析：当容器中盛满水时，物体排开的水的重力等于容器中溢出水的重力；当容器中未盛满水时，物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力，而本题中没有明确烧杯中水是否盛满，所以应分盛满水和未盛满水两种情况讨论:(1)当烧杯中盛满水时：物体所受浮力F浮＝0.3N。(2)当烧杯中未盛满水时：由于物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力，所以浮力F浮0.3N。又因为物体所受最大浮力为0.5N，所以物体所受的浮力应是0.3NF浮≤0.5N。D1、小石在空气中称时弹簧测力计的示数是3.8N，在水中称时弹簧测力计的读数是2.9N，则小石块在水中受到的浮力是N。2、一个体积是20m3的气球，在地面附近受到的空气对它的浮力是N。（地面附近的空气密度是1.29kg/m3，g=10N/kg）3、体积为500cm3的物体，有2/5的体积浸没在水中,它受到的浮力为N;若把它全部浸没在煤油中,受到的浮力为N。（ρ煤油=0.8×103kg/m3g=10N/kg）0.925824课堂练习4、下面关于浮力的说法中，正确的是（）CA、只要液体密度大，对浸没在其中的物体的浮力就一定大B、只要物体的体积大，所受的浮力一定大C、物体所受的浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力，与物体的形状及浸没液体中的深度无关D、阿基米德原理只适合液体5、甲受到的浮力大于乙受到的浮力,则()A.甲的体积一定大于乙的体积；B.甲排开液体的体积一定大于乙排开液体的体积；C.甲排开液体的密度一定大于乙排开液体的密度；D.甲排开水的体积一定大于乙排开水的体积。D6、质量相等的实心的铜球和铝球，当它们都浸没在水中时，它们受到的浮力（）A.铜球比铝球的大;B.一样大；C.铜球比铝球的小D.无法确定C7、如图所示：A为木块，B为铝片，C为铁球，而且VA=VB=VC，把它们都浸没在水中，则它们受到的浮力FA、FB、FC之间的关系是：FAFBFC(填“”、“”或“=”)8、一木块浮在水面上有1/2体积露出水面，放在另一种液体中，有3/8的体积露出液面，求另一种液体的密度ρ液。==9.体积为1.0×10-3米3的正方体木块，投入如图所示装有水的容器中，静止后露出水面的高度为5×10-2米，容器的底面积为0.04米2.（g取10N/kg）求：①木块受到的浮力②木块的重力③投入木块后，容器底增加的压强④若将此木块投入某液体中，露出液面高度为4厘米，求这种液体的密度.本节小结一、.阿基米德原理（1）内容：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。（2）公式：F浮=G排=ρ液g排（3）适用范围：二、计算浮力的三种方法：1、称重法；3、阿基米德原理法。2、压力差法；F浮=G－FF浮=G排=m排g=ρ空气gV排F浮=F向上－F向下