资源简介

(共25张PPT)
阿基米德原理
3 第2课时
第10章　流体的力现象
2
会用阿基米德原理计算浮力大小。
1
知道浮力大小与物体排开液体的重力的关系。
3
了解阿基米德原理在生产、生活中的
应用。
阿基米德的启示
1.实验：探究浸在液体中的物体受到浮力的大小
(1)实验设计
①测浮力：用弹簧测力计先测出物体所受的重力G，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉，则F浮=______。
②测排开液体的重力：溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
G-F拉
一、阿基米德原理
(2)实验步骤
①用弹簧测力计测量空桶所受的重力(图甲)。
②用弹簧测力计悬挂一个物体，读出物体在空气中(图乙)和浸在水中(图丙)静止时弹簧测力计的示数，计算物体在水中所受浮力的大小。同时用小桶将排开的水收集起来。
③用弹簧测力计测量装水小桶所受的重力(图丁)，计算排开的水所受的重力。
甲
乙
丙
丁
④把实验数据记录在表中。
排开的水所受的重力
次数 小桶所受 的重力 G桶/N 物体所受 的重力 G物/N 物体在水 中时弹簧 测力计的 示数F拉/N 小桶和排 开水所受 的总重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开水
所受的
重力
G排/N
1
2
3
…
(3)实验结论：浸在水中的物体所受浮力的大小与它___________________相等。
2.阿基米德原理
(1) 在液体中的物体受到____________的浮力，浮力的大小等于它_________________________。这就是著名的阿基米德原理。
竖直向上
排开的液体所受到的重力
全部浸入(即浸没)
部分浸入
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
浸
(2)阿基米德原理表达式：F浮=G排。
①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排=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
②部分浸入时： V排=V浸F浮=G排=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
(3)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于______。
气体
思考：同一物体浸没在不同密度的液体中时，所受的浮力是否相同？
答案　根据公式F浮= G排=m排g=ρ液gV排，浸没时，V排=V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化，即同一物体浸没在密度越大的液体中，所受的浮力越大。
学以致用
如图所示，物体重为12 N、排开水的体积为1×10-3 m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：
(1)物体所受的浮力F浮；
解：物体排开水的体积：V排=1×10-3 m3，根据阿基米德原理可知，此时所受的浮力是：
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N；
(2)弹簧测力计的示数F拉。
解：因为F浮=G-F拉，
故弹簧测力计的示数F拉=G-F浮=12 N-10 N=2 N。
在死海中，海水的密度高达1.18×103 kg/m3。人们可以很轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！
你知道其中的原因吗？提出你的解释，和同学交流。
答案　物体所受浮力的大小与液体的密度和排开的液体的体积有关，在排开的液体的体积相同时，液体的密度越大，物体所受的浮力就越大。人体的密度与淡水的密度接近，约为1.0×103 kg/m3，而死海中海水的密度大于淡水的密度，当人浸在死海中所受的浮力等于人的重力时，即ρ海水gV排=ρ人V人g，则V排二、阿基米德原理的应用
例题　边长为3 cm，密度为2×103 kg/m3的一个立方体橡皮泥块，浸没在水中，受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，小船所受浮力是多少？(g取10 N/kg)
解：如果橡皮泥块浸没在水中，它排开水的体积
V排=V橡=0.03 m×0.03 m×0.03 m=2.7×10-5 m3
排开水的质量
m排=ρ水V排=1×103 kg/m3×2.7×10-5 m3=2.7×10-2 kg
排开的水受到的重力
G排=m排g=2.7×10-2 kg×10 N/kg=0.27 N
根据阿基米德原理，可以得到
F浮=G排=0.27 N
如果把这块橡皮泥捏成小船，橡皮泥的质量不变，其所受重力不变。在水中漂浮静止时处于二力平衡状态，有
F浮'=G橡=m橡g=ρ橡V橡g=2×103 kg/m3×2.7×10-5 m3×10 N/kg=0.54 N。
学以致用
将一金属块放入盛满水的杯中后沉入杯底，有20 g的水溢出，此时金属块所受的浮力为_____ N(g取10 N/kg)；若将它放入盛满酒精的杯中，则溢出酒精______ g(酒精的密度为0.8 g/cm3)。
0.2
16
解析　根据阿基米德原理，浸在水中的金属块所受的浮力等于排开水的重力，则
F浮=G排=m排g=20×10-3 kg×10 N/kg=0.2 N；
金属块浸没在水中溢出水的体积等于金属块体积，
V金属=V溢===20 cm3
当金属块放入盛满酒精的杯中时，溢出酒精的体积等于金属块体积，
V酒=V金属=20 cm3，则溢出酒精的质量为
m酒=ρ酒V酒=0.8 g/cm3×20 cm3=16 g。
1.天然浴场的水底布满了小石子，游泳者从浅水区走向深水区的过程中，下列说法正确的是(　　)
A.感到脚底越来越不疼，因为水对人的浮力越来越大
B.感到脚底越来越疼，因为水对人的浮力越来越小
C.脚底的感觉没有什么变化，因为人受到的重力没有变化
D.感到脚底越来越不疼，因为小石子对人的支持力越来越大
A
解析　游泳者从浅水区走向深水区的过程中，重力不变，排开水的体积不断增大，根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知，游泳者受到的浮力不断增大，则脚对石子的压力越来越小，所以感觉脚底越来越不疼，故A正确，B、C错误；游泳者从浅水区走向深水区的过程中，脚对石子的压力越来越小，脚对石子的压力和石子对脚的支持力是一对相互作用力，大小相等，则小石子对脚的支持力越来越小，故D错误。
2.2022年5月11日，“探索二号”科考船搭载着深海载人潜水器“深海勇士”号返航，圆满完成2022年度深海原位科学实验站第一航段任务——深海原位实验室在南海冷泉区的海试任务。在潜水器“深海勇士”号浮出水面的过程中(　　)
A.浮力不变，受到的液体压强变大
B.浮力变小，受到的液体压强变小
C.浮力不变，受到的液体压强变小
D.浮力变小，受到的液体压强不变
B
解析　潜水器“深海勇士”号浮出水面的过程中，海水的密度不变，潜水器排开海水的体积逐渐减小，所以潜水器受到的浮力变小，潜水器所在的深度不断变小，则潜水器受到海水的压强不断变小，故B符合题意，A、C、D不符合题意。
3.(2024·开封鼓楼区期末)为了探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”，某同学进行了如图所示的实验。由图可知，物块受到的浮力为____ N；若小桶的重为0.5 N，则丙图中弹簧测力计的示数应为____ N。
1.2
1.7
解析　由题图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2 N，其示数为4.2 N，则G=4.2 N；由题图乙可知，弹簧测力计的示数为3 N，根据称重法得物体浸没在水中受到的浮力：
F浮=4.2 N-3 N=1.2 N；
由题知，G桶=0.5 N，根据阿基米德
原理F浮=G排=G总-G桶得，
G总=F浮+G桶=1.2 N+0.5 N=1.7 N；
则题图丙中弹簧测力计的示数应
为1.7 N。
4.用弹簧测力计悬挂一物体并保持静止，弹簧测力计示数如图甲所示，当物体浸没在水中静止时弹簧测力计的示数如图乙所示，(g取10 N/kg)求：
(1)物体浸没在水中受到的浮力；
解：物体受到的浮力：F浮=G-F=6 N-4 N=2 N；
(2)物体的体积；
解：由F浮=ρ水gV排可得，物体的体积：
V=V排===2×10-4 m3
(3)物体的密度。
解：物体的质量：m===0.6 kg，
则物体的密度：ρ===3×103 kg/m3

展开更多......

收起↑