阿基米德原理(详细)

第四节：阿基米德原理阿基米德（Archimedes，前287~前212）是古希腊伟大的科学家。他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆平衡问题。传说澡盆的水溢出给了阿基米德启发，由此他鉴别出了国王的王冠是否纯金所制。阿基米德有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球”。巨轮远航气球腾空气球浮力演示实验：1.液体和气体对浸在其中的物体有_____________（填方向）的托力，物理学中把这个托力叫做。竖直向上一、什么是浮力？2.一切浸入液体中的物体都受到浮力的作用。F浮=G-F（称重法）浮力实验探究探究浮力的大小浮力的大小与液体的密度和物体排开液体体积的大小有什么样的关系呢？(a)用弹簧测力计分别测出石块和空杯所受的重力(b)把石块浸没在水面恰好与溢口相平的溢杯中，用空杯承接从溢杯里被排开的水，读出此时弹簧测力计示数(c)用弹簧测力计测出承接了水后杯子的总重收集实验数据：研究对象物重G/N空杯重G杯/N物体浸没水中时弹簧测力计示数F′/N杯、水总重G总/N浮力的大小F浮/N排开水的重量G排/N石块0.45铝块0.45铁块0.451.150.700.900.450.450.540.340.200.200.650.780.680.100.550.10比较浮力的大小和物体排开水的重量，你发现了什么？三、阿基米德原理：1.浸在液体中的物体所受浮力的大小______（填“等于”、“大于”或“小于”）被物体排开的液体所受的_______。等于重力2.公式：F浮=G排=m排液g=ρ液gV排二、对原理的理解（1）物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。浸没部分浸入（2）浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。A．浸没时，V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物B．部分浸入时，V排=V浸V物F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸ρ液gV物V排=V浸=V物V排=V浸V物V浸（3）同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同.根据公式F浮=ρ液gV排，浸没时，V排=V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化。（4）浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差。物体在液体中的位置越深，则受到的液体压强越大，则作用在物体各个面上的压力越大。Lh1h2F下F上根据F压=PS=ρ液gh.S，当h增大时，F压也增大。但上、下两个表面的压力差却不变，即：ΔF=F下-F上=ρ液gS·h2-ρ液gS·h1=ρ液gS·(h2-h1)=ρ液gS·L当物体跟盛液体的容器底部紧密接触时，则于物体下部没有液体，因而就不受到液体对它向上的压力，也就是物体没有受到浮力的作用。（5）阿基米德原理同样适用于气体。返回三、悬浮和漂浮的相同点和区别：相同点：都是静止在液体中，都只受重力和浮力作用，根据二力平衡条件，重力和浮力相等，即：F浮=GF浮GF浮G悬浮漂浮不同点：（1）悬浮时，物体停留在液体内部的任何地方，它必定全部浸没在液体中；而漂浮，物体是静止在液面上，它必定在一部分露在液面之上。（2）悬浮时，物体浸没在液体中，所以V排=V物，而漂浮时，物体只有一部分浸入液体中，所以V排〈V物。V排=V物V排V物返回悬浮漂浮例2：证明：设液体的密度为ρ液，物体的密度为ρ物，物体的体积为V物。因为物体浸没，所以：V排=V物F浮GF浮=ρ液gV排G=ρ物gV物当ρ液ρ物，F浮G上浮当ρ液ρ物，F浮G下沉当ρ液=ρ物，F浮=G悬浮练习：1.液体和气体对浸在其中的物体有_____________（填方向）的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。竖直向上2.浸在液体中的物体所受浮力的大小______（填“等于”、“大于”或“小于”）被物体排开的液体所受的_______。这便是著名的阿基米德原理。等于重力练习：3.下面几种关于浮力的说法中，正确的是…………………………………（）A、只要液体密度大，对浸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，与液体的形状及浸没液体时的深度无关；D、阿基米德原理只适合液体。C练习：4.将重5N的物块放入盛满水的烧杯中，从杯中溢出3N的水，则物块受到的浮力是（）A、8N；B、5N；C、3N；D、2N。CC5.在弹簧测力计的下端挂一实心铜球，现将铜球慢慢浸入水中，直到铜块沉到水底，在铜块浸入到沉底的过程中，弹簧测力计的示数将……………………………………（）A、逐渐变小；B、保持不变；C、先逐渐变小，后保持不变；D、先逐渐变小，后逐渐变大。练习：6.在大海中航行的轮船、空气中上升的气球、太空中运行的宇宙飞船是否都受到浮力？答：轮船受到海水浮力，气球受空气浮力，飞船没有受到浮力。练习：7.一物体浸入水中,排开了1000cm3水，求受的浮力多大？已知：ρ水=1.0×103kg/m3，g=9.8N/kgV排=1000cm3=10-3m3答：这物体受的浮力是9.8N。求：F浮解：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N小结：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。这便是著名的阿基米德原理。