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第2节　阿基米德原理(第1课时)
【知识重点】
1．会探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系．(重点)
2．知道阿基米德原理．
3．能利用阿基米德原理及其推导式计算浮力的大小．(难点)
【课程集训】
★知识点 阿基米德原理
学生实验：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
猜想与假设：浸在液体中的物体所受的浮力F浮等于(选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开液体所受的重力G排．
实验器材：弹簧测力计、溢水杯、小桶、细绳、小石块、水、酒精等．
进行实验：按下图所示步骤进行实验：
(1)如图A所示，用弹簧测力计测量空小桶所受的重力F1.
(2)如图B所示，将溢水杯装满水(液面与溢水杯的溢水口齐平)，并把小桶放置在溢水杯口下方．
(3)如图C所示，用弹簧测力计测出小石块所受的重力F2.
(4)如图D所示，将小石块浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，则物体所受的浮力F浮＝F2－F3.
(5)如图E所示，测量小桶与排开水所受的总重力F4，则排开水所受的重力G排＝F4－F1.
(6)将记录到的数据，填入表格中．
实验 次数 小石块所受的重力F2/N 小石块浸在液体中时测力计的示数F3/N 小石块所受的浮力F浮/N 小桶和排开水所受的总重力F4/N 小桶所受的重力F1/N 排开水所受的重力G排/N
得出结论：浸在液体中的物体所受的浮力大小等于(选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力，即F浮＝G排(选填“>”“<”或“＝”)．
分析论证：
1．在步骤D中，如果物体只有部分浸入水中，对实验结论会产生什么影响？
答：不会有影响．
2．在步骤D中，如果物体漂浮在水面上，对弹簧测力计没有拉力，对实验结论会产生什么影响？
答：不会有影响．
3．完成一次实验后，便马上得出结论，结论可靠吗？若不可靠，应该怎么做？
答：不可靠，应该更换不同液体或不同体积的固体，多次实验．
【实验过关】　(科学探究)某同学做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验．
实验操作步骤如下：
A．用弹簧测力计测出物体的重力；
B．将水倒入溢水杯中；
C．用弹簧测力计测量空小桶的重力，然后将其摆放在溢水杯的溢水口下方；
D．将系在弹簧测力计下的物体浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，同时读出弹簧测力计的示数；
E．将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下，读出此时弹簧测力计的示数；
F．记录、分析实验数据，得出实验结论；
G．整理实验器材．
请根据上面的实验过程回答问题：
(1)正确且最合适的实验步骤为BCADEFG.(填字母序号)
(2)请指出下图实验操作中的一处错误：在图乙中，水面没有达到溢水口，该错误会导致排开水的重力的测量结果偏小．
(3)改正实验操作后，若空小桶所受的重力为G桶，则物体所受的浮力F浮＝F1－F2，排开水的重力G排＝F3－G桶.(只能用F1、F2、F3、G桶表示)
(4)下表是记录实验数据的表格，请将表格第一行补充完整．
实验 次数 空小桶的重力G桶/N 物体的重力F1/N 物体浸没时弹簧测力计的示数F2/N 物体所受的浮力F浮/N 小桶与排开水的总重力F3/N 排开水的重力G排/N
1
2
3
(5)若得出了F浮大于G排的结论．关于得出此结论的原因，下列分析不合理的是A.
A．溢水口还在缓慢滴水，便把空小桶放在溢水口下方
B．放入物体前，溢水杯中未装满水
C．在图丙步骤的操作中，物体碰到了容器底且对底部产生了压力
D．实验中先进行图丙步骤，后进行图甲步骤
(6)用酒精代替水重复实验，目的是寻找普遍规律(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)．
★知识点 阿基米德原理的简单应用
(一)阿基米德原理的数学表达式：F浮＝G排．(F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排)
符号意义及单位：
符号,意义,单位,常见单位转换关系F浮,浮力, N,
G排,排开的液体所受的重力, N,
m排,排开的液体的质量,kg,1 t＝103kg、1 g＝10－3kg
ρ液,液体的密度,kg/m3,1 g/cm3＝103kg/m3
V排,排开的液体的体积,m3,1 L＝1dm3＝10－3m3、1 cm3＝10－6m3阿基米德原理的推导式表明：物体所受浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关．
(二)V排和V物的关系，如下图所示：
①V排＝V浸入(任何时候)
②物体浸没在水中时，V排＝V物
③物体没有浸没在水中时，V排≠V物
1. (科学思维)如图所示，用弹簧测力计挂着质量为1 kg的物块，慢慢浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4 kg.求：物块受到的浮力．(g取10 N/kg)
解：静止后溢出水的质量为0.4 kg，根据阿基米德原理，物块受到的浮力大小等于排开水的重力
F浮＝G排＝m排g＝0.4 kg×10 N/kg＝4 N
答：物块受到的浮力是4 N．
2. 有一个重为2.5 N的石块，浸没到盛满水的烧杯中，排出水的重力为1 N，则石块所受的浮力是1N.
3.有一金属球，在空气中称得重3.8 N，将它浸没在盛满水的溢水杯中时，溢出50 cm3的水，求：金属球所受的浮力．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
4. 蛟龙AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三个大飞机”之一，被誉为国之重器．若飞机降落在湖面时，排开水的体积为65 m3，则飞机受到水的浮力为多大？(ρ水＝1×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
5. (物理学与社会发展)(2022 随州改编)2022年5月15日新闻，“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4 300 m的营地升空到9 000 m，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录(如图所示)．这次实验中，浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为9 000 m3，浮空艇周围空气的密度为1.2 kg/m3，g取10 N/kg，求：浮空艇所受的浮力．
解：由题意可知，浮空艇排开空气的体积
V排＝V＝9 000 m3
则浮空艇所受的浮力
F浮＝ρ空气gV排＝1.2 kg/m3×10 N/kg×9 000 m3＝1.08×105 N
★解题指引 阿基米德原理同样适用于气体．
　★归纳总结
1．F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排 表明浮力的大小与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关，只与液体的密度和物体排开液体的体积有关．
2．比较物体所受浮力的大小时，要紧抓F浮＝ρ液gV排．当ρ液相同时，V排大，则F浮大；当V排相同时，ρ液大，则F浮大．
3．经常用“因为物体浸没，所以V物＝V排＝”来求解物体的体积．也经常用“因为物体浸没，所以V排＝V物，那么F浮＝ρ液gV物”来求解物体所受的浮力．
【提能训练】
1．(物理观念)(2022 娄底新化县期末)将质量为0.5 kg的物体，轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2 N的水，则此物体受到的浮力是(g＝10 N/kg)(D)
A．5 N B．0.5 N
C．2 N D．0.2 N
2．(科学探究)(2022 深圳期中)小凯进行验证阿基米德原理的实验，正确操作过程如图所示，图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数．下列说法正确的是(D)
A．如果实验中物体没有完全浸没在水中，则不能验证“阿基米德原理”
B．F2＜F1表明物体受到的重力减小了
C．物体排开的液体受到的重力G排液＝F1－F2
D．若F1－F2＝F4－F3，则说明本次实验结果符合阿基米德原理
3．(物理学与社会发展)(2022 潮州潮安区期中)如图所示，我国的“奋斗者”号创造了万米的中国载人深潜新纪录，当潜水器完全潜入水中时排开水的体积为50 m3，则它所受的浮力为5×105N；此时载人潜水器继续下潜，所受的压强增大，浮力不变.(后两空选填“增大”“不变”或“减小”)(ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
4．一个体积为160 cm3的木块漂浮在水面上，露出水面的体积为其总体积的，(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：木块受到的浮力．
5．(科学思维)(2022 珠海模拟改编)如图所示，水平地面上有一个盛水容器，内有棱长为10 cm的正方体物块B，物块B下端系一根细线与容器底部相连．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：物块受到的浮力．

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