第十章浮力第2節阿基米德原理(第1課時)學生實驗:探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系．猜想與假設:浸在液體中的物體所受的浮力F浮______(選填“大于”“小于”或“等于”)物體排開液體所受的重力G排．

實驗器材:彈簧測力計、溢水杯、小桶、細繩、小石塊、水、酒精等．驗證阿基米德原理等于進行實驗:按下圖所示步驟進行實驗:(1)如圖A所示,用彈簧測力計測量空小桶所受的重力F1．(2)如圖B所示,________________(液面與溢水杯的溢水口______),并把小桶放置在溢水杯口下方．

將溢水杯裝滿水齊平(3)如圖C所示,用彈簧測力計測出小石塊所受的重力F2．(4)如圖D所示,將小石塊浸沒在水中,讀出此時彈簧測力計的示數F3,則物體所受的浮力F浮＝__________．

(5)如圖E所示,測量小桶與排開水所受的總重力F4,則排開水所受的重力G排＝__________．

F2－F3F4－F1(6)將記錄到的數據填入表格中．實驗次數小石塊所受的重力F2/N小石塊浸在液體中時測力計的示數F3/N小石塊所受的浮力F浮/N小桶和排開水所受的總重力F4/N小桶所受的重力F1/N排開水所受的重力G排/N

得出結論:浸在液體中的物體所受的浮力大小______(選填“大于”“小于”或“等于”)它排開的液體所受的重力,即F浮____G排(選填“>”“<”或“＝”)．

等于＝分析論證:(1)在步驟D中,如果物體只有部分浸入水中,對實驗結論會產生什么影響?答:不會有影響．(2)在步驟D中,如果物體漂浮在水面上,對彈簧測力計沒有拉力,對實驗結論會產生什么影響?(3)完成一次實驗后,便馬上得出結論,結論可靠嗎?若不可靠,應該怎么做?答:不會有影響．

答:不可靠,應該更換不同液體或不同體積的物體,多次實驗．

某同學做探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系的實驗．實驗操作步驟如下:A．用彈簧測力計測出物體的______;

B．將水倒入溢水杯中;C．用彈簧測力計測量______________,然后將其擺放在溢水杯的溢水口下方;

D．將系在彈簧測力計下的物體浸沒在水中,讓溢出的水全部流入小桶中,同時______________________;

E．將盛有溢出水的小桶掛在彈簧測力計下,讀出此時彈簧測力計的示數;F．記錄、分析實驗數據,得出實驗結論;G．整理實驗器材．重力空小桶的重力讀出彈簧測力計的示數請根據上面的實驗過程回答問題:(1)正確且最合適的實驗步驟為________________(填字母)．

(2)請指出下圖實驗操作中的一處錯誤:___________________________,該錯誤會導致______________的測量結果偏小．

BCADEFG在圖乙中,水面沒有達到溢水口排開水的重力(3)改正實驗操作后,若空小桶所受的重力為G桶,則物體所受的浮力F浮＝__________,排開水的重力G排＝___________．(只能用F1、F2、F3、G桶表示)

F1－F2F3－G桶(4)下表是記錄實驗數據的表格,請將表格第一行補充完整．實驗次數_______________________物體的重力F1/N物體浸沒時彈簧測力計的示數F2/N______________________小桶與排開水的總重力F3/N______________________

1

2

3

空小桶的重力G桶/N物體所受的浮力F浮/N排開水的重力G排/N【實驗拓展】(5)若得出了F浮大于G排的結論,則關于得出此結論的原因,下列分析不合理的是____(填字母)．

A．溢水口還在緩慢滴水,便把空小桶放在溢水口下方B．放入物體前,溢水杯中未裝滿水C．在圖丙步驟的操作中,物體碰到了容器底且對底部產生了壓力D．實驗中先進行圖丙步驟,后進行圖甲步驟(6)用酒精代替水重復實驗,目的是______________(選填“減小誤差”或“尋找普遍規律”)．

A尋找普遍規律1．阿基米德原理的數學表達式:F浮＝G排．(F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排)符號意義及單位:阿基米德原理的簡單應用符號意義單位常見單位轉換關系F浮浮力N—G排排開的液體所受的重力N—符號意義單位常見單位轉換關系m排排開的液體的質量kg1t＝_______kg、1g＝___________kg

ρ液液體的密度kg/m31g/cm3＝________kg/m3

V排排開的液體的體積m31L＝___dm3＝__________m3、1cm3＝__________m3

阿基米德原理的推導式表明:物體所受浮力的大小只與____________和____________________有關．

10001×10－31×10311×10－31×10－6液體的密度物體排開液體的體積2．V排和V物的關系,如右圖所示:①V排＝V浸入(任何時候)②物體浸沒在水中時,V排＝V物③物體沒有浸沒在水中時,V排≠V物拓展幾個與浮力有關的概念．(1)浸沒:浸沒是指物體整個完全浸入液體(或氣體)中,如圖甲B所示．(2)浸在:物體可能浸沒液體(或氣體)中,也可能漂在液面上,如圖甲A所示．(3)漂浮:當物體只受重力和浮力的作用靜止時,有部分體積露出液面,如圖乙所示．甲乙(4)懸浮:當物體只受重力和浮力的作用靜止時,浸沒在液體中,并能懸停在液體中任一位置而不沉底,如圖丙所示．丙[科學思維]如圖所示,用彈簧測力計掛著質量為1kg的物塊,慢慢浸沒在裝滿水的溢水杯中,靜止后溢出水的質量為0.4kg,求物塊受到的浮力．(g取10N/kg)1解:靜止后溢出水的質量為0.4

kg,根據阿基米德原理,物塊受到的浮力大小等于排開水的重力F浮＝G排＝m排g＝0.4

kg×10

N/kg＝4

N答:物塊受到的浮力是4

N．

變式1

(2023·湛江麻章區期末)將一個重為100N的物體,放入盛滿水的溢水杯中,從杯中溢出了50N的水,則物體受到的浮力是(

)A．100N B．50NC．60N D．110NB

蛟龍AG600水陸兩棲飛機是我國自主研制的“三個大飛機”之一,被譽為國之重器．若飛機降落在湖面時,排開水的體積為65m3,則飛機受到水的浮力為多大?(ρ水＝1×103kg/m3,g＝10N/kg)2解:飛機受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103

kg/m3×10

N/kg×65

m3＝6.5×105

N答:飛機受到水的浮力為6.5×105

N．

變式2

[物理學與社會發展]“巔峰使命”珠

峰科考項目組成功將自主研發的浮空艇從海

拔4300m的營地升空到9000m,創造了浮空

艇大氣科學觀測世界紀錄(如圖所示)．這次

實驗中,浮空艇(表皮很薄的氣囊)的體積為

9000m3,浮空艇周圍空氣的密度為1.2kg/m3,g取10N/kg,求浮空艇所受的浮力．

阿基米德原理同樣適用于氣體．

解:由題意可知,浮空艇排開空氣的體積V排＝V＝9

000

m3則浮空艇所受的浮力F浮＝ρ空氣gV排＝1.2

kg/m3×10

N/kg×9

000

m3＝1.08×105

N答:浮空艇所受的浮力為1.08×105

N．

1．[物理觀念]將質量為0.5kg的物體,輕輕放入盛滿清水的溢水杯中,溢出0.2N的水,則此物體受到的浮力是(g＝10N/kg)(

)A．5N

B．0.5N

C．2N

D．0.2ND2．[科學探究]小凱進行驗證阿基米德原理的實驗,正確操作過程如圖所示,圖中F1、F2、F3、F4分別表示對應的彈簧測力計示數．下列說法正確的是(

)A．如果實驗中物體沒有浸沒在水中,則不能驗證“阿基米德原理”B．F2<F1表明物體受到的重力減小了C．該實驗還需要測量物體排開液體的體積,并用到液體的密度D．若F1－F2＝F4－F3,則說明本次實驗結果符合阿基米德原理D3．線上教學中,如圖所示,劉老師把一個金屬塊掛在彈簧測力計下,浸沒在水中,彈簧測力計的示數為F．他讓同學們幫他想辦法,讓彈簧測力計的示數變大．下列做法可行的是(

)A．往燒杯里加些酒精

B．往燒杯里加些鹽C．往燒杯里加水

D．把彈簧測力計向上提一下,但金屬塊不露出水面A

答:木塊受到的浮力為1.2

N．

利用阿基米德原理進行與浮力有關的計算[科學思維]有一個正方體物塊A,它的

體積V＝0.4×10－3m3,用彈簧測力計測出此物

塊A的重力G＝10N,如圖甲所示;然后將物塊A

浸沒在水中,如圖乙所示,g取10N/kg,ρ水＝1.0×

103kg/m3,求:1(1)物塊A浸沒在水中時受到的浮力;解:物塊A浸沒在水中時排開水的體積V排＝V＝0.4×10－3

m3則物塊A浸沒在水中時受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103

kg/m3×10

N/kg×0.4×10－3

m3＝4

N答:(1)物塊A浸沒在水中時受到的浮力為4

N;(2)物塊A浸沒在水中時彈簧測力計的示數．解:由F浮＝G－F拉可得,物塊A浸沒在水中時彈簧測力計的示數F拉＝G－F浮＝10

N－4

N＝6

N答:物塊A浸沒在水中時彈簧測力計的示數為6

N．

變式1小球的體積為3×10－3m3,質量為2kg,小球被固定在水池底部的細線系住,未能浮出水面,如圖所示．ρ水＝1.0×103kg/m3,g取

10N/kg．求:解:小球受到的重力G＝mg＝2

kg×10

N/kg＝20

N(1)小球受到的重力G;答:小球受到的重力G為20

N;(2)小球受到的浮力F浮;解:小球浸沒在水中,則小球受到的浮力

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103

kg/m3×10

N/kg×3×10－3

m3＝30

N答:小球受到的浮力F浮為30

N;(3)細線對小球的拉力F拉．解:對小球受力分析可得F浮＝F拉+G細線對小球的拉力F拉＝F浮－G＝30

N－20

N＝10

N答:細線對小球的拉力F拉為10

N．

如圖甲所示,將圓柱體緩慢向下放,直至將圓柱體全部浸入水中,整個過程中彈簧測力計的示數F與圓柱體下降高度h變化關系的圖象如圖乙所示,ρ水＝1.0×103kg/m3,g＝10N/kg．求:2(1)圓柱體的質量;

答:略．(2)圓柱體受到的最大浮力;解:當h＝8

cm后,彈簧測力計的示數F'＝4

N不變,此時圓柱體浸沒在水中,受到的浮力最大,則圓柱體受到的最大浮力F浮＝G－F'＝12

N－4

N＝8

N答:略．(3)圓柱體的體積;

答:略．(4)圓柱體的密度．

答:略．變式2如圖甲所示,用彈簧測力計在空氣中豎直懸掛一個正方體物塊A,此時彈簧測力計的示數為10N．然后將物塊A浸沒在水中,如圖乙所示,靜止時彈簧測力計的示數為6N．(g＝10N/kg,ρ水＝1.0×103kg/m3)求:(1)物塊A浸沒在水中時受到的浮力;解:由題可知,物塊A在空氣中靜止時彈簧測力計的示數F1＝10

N則物塊的重力G＝F1＝10

N將物塊A浸沒在水中,靜止時彈簧測力計的示數F2＝6

N則物塊A受到的浮力F浮＝G－F2＝10

N－6

N＝4

N答:物塊A浸沒在水中時受到的浮力為4

N;(2)物塊A的體積;

答:物塊A的體積為4×10－4

m3;(3)物塊A的密度．

答:物塊A的密度為2.5×103

kg/m3．

1．分析圖象．

2023世界泳聯跳水世界杯蒙特利爾站大幕落下,16歲的全紅嬋再次上演“水花消失術”奪得10米跳臺的冠軍．關于跳水運動,下列說法正確的是(

)A．逐漸落入水中的過程中,她受到的浮力變大B．逐漸落入水中的過程中,她的頭部受到水的壓強不變C．浸沒在水中后潛入越深,她排開水的重力越大D．浸沒在水中后潛入越深,她受到的浮力越大應用阿基米德原理比較浮力的大小A3變式3由同種材料制成的四個實心物體A、B、C、D,它們的質量相同,放在盛有水的容器中,如圖所示．已知C的下表面很光滑且與容器底密閉接觸,則下列說法正確的是(

)A．A所受的浮力最大B．D所受的浮力一定比B小C．A所受的浮力最小,B、C、D所受的浮力相等D．A所受的浮力小于D所受的浮力D

四個物體同種材料,質量相等,故它們的體積相等．又因它們都浸在水中,所以比較浮力的關鍵是看V排．

利用阿基米德原理比較浮力的大小時,必須抓住與浮力的大小相關的兩個要素:ρ液(液體的密度)、V排(物體排開液體的體積)．做題時一定要審清題意,搞清楚是ρ液相同比較V排,還是V排相同比較ρ液．1．[物理觀念]小杰同學在成都游玩“海底世界”時,觀察到魚嘴里吐出的氣泡上升時的情況如圖所示,對氣泡上升過程中受到的浮力和氣泡內氣體壓強的分析正確的是(

)A．浮力不變,壓強不變B．浮力變小,壓強變小C．浮力變大,壓強變小D．浮力變大,壓強變大C2．(2023·揭陽期末)體