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《阿基米德原理》备课讲义.docVIP

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第十章浮力第2节阿基米德原理

知识点1:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

实验设计

实验目的:探究浮力的大小跟排开液体所受重力是否存在等量的关系。

实验器材:弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶、水、细线

实验原理:F浮=G-F。

实验步骤:(1)用弹簧测力计测出小桶的重力G1,如图1甲;

(2)用弹簧测力计测出小石块的重力G2,如图乙;

(3)将小石块浸没在盛满水的溢水杯中,读出弹簧测力计的示数F;同时用小桶收集石块排开的水,如图丙;

(4)用弹簧测力计测出小桶和排开的水所受的总重力G3,如图丁;

(5)换用大小不同的其他物体重复上述步骤。

图1

分析论证??由步骤(2)、(3)可知:小石块受到的浮力:F浮=G2-F;

由步骤(1)、(4)可知:小石块排开的水所受的重力:G排=G3-G1。

实验结论:物体受到浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。

误差分析??实验中浮力和排开液体所受的重力往往存在微小的差距,原因如下:(1)溢出的水没有全部流入小桶;(2)弹簧测力计的读数没有读准确。

实验点拨??1.为保证排开的水全部流入小桶中,应将溢水杯盛满水,否则排入小桶中水的重力变小,无法得出浮力与排开液体重力的关系。

2.不能先测小桶和水的重力,再测倒出水后空桶的重力。

【例】探究“浮力的大小等于什么”时,进行了如图2所示的步骤:

图2

请回答下列问题:

(1)小石块重为N。

(2)排开的水重为N。

(3)为了使实验结论更为可信,将石块换成钩码等其他物体再进行几次实验,其主要目的是(填序号)。

A.多次测量求平均值,以减小偶然误差

B.多次测量找规律,排除偶然性

C.探究浮力的大小与哪些因素有关

?(4)实验是通过比较物体的重力与的重力,得出结论。

答案:(1)1.4(2)1.4(3)B(4)排开液体

点拨:(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,小石块的重力为G=1.4N,空桶的重力G桶=1.2N,桶和溢出水的重力G总=2.6N;(2)排开的水重为:G排=G总-G桶=2.6N-1.2N=1.4N;(3)本实验多次实验的目的是:多次测量找规律,排除偶然性;(4)因为F浮=G排,所以浮力的大小等于排开液体的重力。

知识点2:阿基米德原理

内容

浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力

公式

F浮=G排=m排g=ρ液gV排

注意

阿基米德原理也适用于气体,在气体中受到的浮力F浮=ρ气gV排

公式中物理量的单位:ρ液的单位:kg/m3;V排的单位:m3

拓展延伸?“浸在”的含义,包括两种情况:(1)物体浸没在液体中,此时V排=V物;(2)物体部分浸入液体中,此时V排V物。

【例】体积为3×10-4?m3的金属块浸没在水中,求该金属块所受到的浮力是多少?

解:金属块所受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103?kg/m3×9.8N/kg×3×10-4?m3=2.94N。

点拨:解答本题的关键是理解“浸没”的隐含意义,因为金属块浸没在水中,故金属块排开水的体积:V排=V物=3×10-4?m3。

考点1:浮力的计算

【例1】将质量为0.5kg的物体,轻轻放入盛满水的溢水杯中,溢出0.2kg的水,则物体受到的浮力是()(g取10N/kg)

A.5N

B.0.5N

C.2N

D.0.2N

答案:C

点拨:F浮=m排g=0.2kg×10N/kg=2N。

考点2:探究浮力的大小

【例2】如图3所示,是某学习小组探究“浮力大小等于什么”实验过程:

图3

(1)这个小组设计实验记录表格如下,请将计算结果正确填入表中。

物体受到的

重力G物/N

物体浸入液体中时弹

簧测力计的示数F/N

小桶受到的重

力G桶/N

小桶和水的总

重力G总/N

物体受到的浮

力F浮/N

排出的水受到

的重力G排/N

6

4

1

3

(2)某小组根据表格内容,通过分析比较得出结论即:阿基米德原理。该原理用公式表示为。

(3)在进行交流时,某同学提出一个猜想“浸没在液体里的物体受到的浮力可能与浸没在液体里的深度有关”。如果你利用上述器材怎样完成这个探究实验?

①你进行实验的主要步骤:

②分析论证。

解:(1)如下表所示:

物体受到的

重力G物/N

物体浸入液体中时弹

簧测力计的示数F/N

小桶受到的

重力G桶/N

小桶和水的总

重力G总/N

物体受到的浮

力F浮/N

排出的水受到

的重力G排/N

6

4

1

3

2

2

(2)F浮=G排

(3)①用弹簧测力计测出物体的重力并记录数据,再把小石块浸没在水中不同深度,并记

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