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    阿基米德原理(详细)

    来源:http://www.faithseal.cn 发布时间:2020-05-23 点击数: 50

      第四节: 第四节: 阿基米德原理 阿基米德( 阿基米德(Archimedes, , 前287~前212)是古希腊伟大的 前 ) 科学家。 科学家。他在物理学方面的贡 献主要有两项: 献主要有两项:其一是关于浮 力问题; 力问题;其二是关于杠杆平衡 问题。 问题。 传说澡盆的水溢出给了阿 基米德, 基米德,由此他鉴别出了 国王的王冠是否纯金所制。 国王的王冠是否纯金所制。 阿基米德有句名言: 阿基米德有句名言:“给我一个 支点,我可以撬动地球” 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: 气球浮力演示实验: 一、什么是浮力? 什么是浮力? 1.液体和气体对浸在其中的物体有 1.液体和气体对浸在其中的物体有 竖直向上 _____________(填方向)的托力, _____________(填方向)的托力, 物理学中把这个托力叫做 浮力 。 2.一切浸入液体中的物体都受到浮 2.一切浸入液体中的物体都受到浮 力的作用。 =G称重法) 力的作用。F浮=G-F(称重法) 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? 什么样的关系呢? (a)用弹簧测 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 把石块浸没 在水面恰好与 溢口相平的溢 杯中, 杯中,用空杯 承接从溢杯里 被排开的水, 被排开的水, 读出此时弹簧 测力计示数 (c)用弹簧测 用弹簧测 力计测出承 接了水后杯 子的总重 收集实验数据: 收集实验数据: 研 究 对 象 石 块 铝 块 铁 块 物体浸没水中 时弹簧测力计 示数F′/N 物重 G/N 空杯重 G杯/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 1.15 0.54 0.78 0.45 0.45 0.45 0.70 0.34 0.68 0.90 0.65 0.55 0.45 0.20 0.10 0.45 0.20 0.10 比较浮力的大小和物体排开水的重量, 比较浮力的大小和物体排开水的重量,你发 浮力的大小 现了什么? 现了什么? 三、阿基米德原理: 阿基米德原理: 1.浸在液体中的物体所受浮力的大小 1.浸在液体中的物体所受浮力的大小 ______( 等于” 大于” ______(填“等于”、“大于”或 等于 小于” “小于”)被物体排开的液体所受的 重力 _______。 _______。 2.公式 公式: 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 )物体“浸在液体里” 全部浸入(即浸没) “全部浸入(即浸没)”和“部分 浸入”两种情况。 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, 里都受到浮力。对于同一物体而言, 浸没时受到的浮力大, 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, 到的浮力小,而且浸入的体积越小, 所受的浮力也越小。 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。 的液体受到的重力。 A.浸没时,V排=V浸=V物,此时物体 .浸没时, 所受的浮力等于排开液体的重力, 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 V排=V浸=V物 B.部分浸入时, V排=V浸V物 .部分浸入时, F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸ρ液gV物 V浸 V排=V浸V物 (3)同一物体浸没在不同的液体中时,由于 )同一物体浸没在不同的液体中时, 液体的密度不同,所受的浮力也不同 液体的密度不同,所受的浮力也不同. 根据公式 F浮=ρ液g V排,浸没时, V排 = V物, 不同时, 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。 的压力差。 物体在液体中的越深, 物体在液体中的越深,则受到的 液体压强越大, 液体压强越大,则作用在物体各个面 上的压力越大。 上的压力越大。 根据F压=PS=ρ液g h. S,当h增大时,F 增大时, 根据 , 增大时 也增大。 但上、 压也增大。 但上、下两个表面的压力 差却不变, 差却不变,即: ?F= F下 - F上=ρ液g S·h2 - ρ液g S · h1 =ρ液g S·(h2 - h1) =ρ液g S·L F下 h2 h1 L F上 当物体跟盛液体的容器底部紧密接触时, 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, 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。 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。 )阿基米德原理同样适用于气体。 返回 悬浮和漂浮的相同点和区别: 三、悬浮和漂浮的相同点和区别: 相同点: 相同点: 都是静止在液体中, 都是静止在液体中,都只受重力和浮力作 根据二力平衡条件,重力和浮力相等, 用,根据二力平衡条件,重力和浮力相等,即: F浮 =G F浮 漂浮 悬浮 F浮 G G 不同点: 不同点: (1)悬浮时,物体停留在液体内部 )悬浮时, 的任何地方, 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, 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。 它必定在一部分露在液面之上。 悬浮 漂浮 V排 =V物 (2)悬浮时,物体浸没在液体中, )悬浮时,物体浸没在液体中, 所以V 而漂浮时, 所以 排 =V物,而漂浮时,物体只有 一部分浸入液体中,所以 一部分浸入液体中,所以V排〈V物。 返回 V排 V物 例2:证明: :证明: 设液体的密度为ρ 设液体的密度为 液,物体的密 物体的体积为V 度为 ρ物,物体的体积为 物。 F浮 F浮 =ρ液 g V排 G =ρ物 g V物 G 因为物体浸没,所以:V排 = V物 因为物体浸没,所以: 当ρ液 ρ物, F浮 G 液 物 浮 当ρ液 ρ物, F浮 G 液 物 浮 当ρ液 = ρ物, F浮 = G 液 物 浮 上浮 下沉 悬浮 : : 1. 液体和气体对浸在其中的物体有 竖直向上 (填方向)的托力, _____________(填方向)的托力,物 理学中把这个托力叫做浮力。 理学中把这个托力叫做浮力。 2.浸在液体中的物体所受浮力的大小 浸在液体中的物体所受浮力的大小 等于 ( ______(填“等于”、“大于”或“小 等于” 大于” 重力 于”)被物体排开的液体所受的 _______。这便是著名的阿基米德原理。 。这便是著名的阿基米德原理。 : : 3.下面几种关于浮力的说法中,正确的 下面几种关于浮力的说法中, 下面几种关于浮力的说法中 是…………………………………( C ) ( A、只要液体密度大,对浸在其中的物体 、只要液体密度大, 的浮力就一定大; 的浮力就一定大; B、只要物体的体积大,所受的浮力一定 、只要物体的体积大, 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, 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; 没液体时的深度无关; D、阿基米德原理只适合液体。 、阿基米德原理只适合液体。 : : 4.将重 的物块放入盛满水的烧杯中,从杯中 将重5N的物块放入盛满水的烧杯中 将重 的物块放入盛满水的烧杯中, 溢出3N的水 则物块受到的浮力是( 的水, 溢出 的水,则物块受到的浮力是( C ) A、8N; B、5N; C、3N; D、2N。 、 ; 、 ; 、 ; 、 。 5.在弹簧测力计的下端挂一实心铜球,现将铜 在弹簧测力计的下端挂一实心铜球, 在弹簧测力计的下端挂一实心铜球 球慢慢浸入水中,直到铜块沉到水底, 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, 浸入到沉底的过程中,弹簧测力计的示数 将……………………………………( C ) ( A、逐渐变小; B、保持不变; 、逐渐变小; 、保持不变; C、先逐渐变小,后保持不变; 、先逐渐变小,后保持不变; D、先逐渐变小,后逐渐变大。 、先逐渐变小,后逐渐变大。 : : 6.在大海中航行的轮船、空气中上升的 在大海中航行的轮船、 在大海中航行的轮船 气球、 气球、太空中运行的飞船是否都受 到浮力? 到浮力? 轮船受到海水浮力, 答:轮船受到海水浮力,气球受空 气浮力,飞船没有受到浮力。 气浮力,飞船没有受到浮力。 : : 7.一物体浸入水中 排开了 一物体浸入水中,排开了 一物体浸入水中 排开了1000cm3水, 求受的浮力多大? 求受的浮力多大? 已知: 已知:ρ水=1.0×103kg/m3,g=9.8N/kg × V排=1000cm3=10-3m3 求:F浮 解:F浮= ρ水gV排 =1.0×103kg/m3 ×9.8 N/kg×10-3m3 × × =9.8N 这物体受的浮力是9.8N。 答:这物体受的浮力是 。 小结: 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。 的液体所受的重力。这便是 著名的阿基米德原理。

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