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(共36张PPT)
第九章 浮力
9.2
阿基米德原理
由上节的实验可以知道，物体浸入液体的体积越大，液体的密度越大，物体受到的浮力就越大。而物体浸入液体的体积，等于被它排开的液体的体积因此，物体受到的浮力的大小可能与物体排开的液体的重力存在着一定的关系。
曹冲称象的启示
曹冲称象的故事是大家比较熟悉的。由于大象很重，当时还没有可以直接为其称重的秤。曹冲的办法是：先把大象拉到船上，记下船的吃水深度(图9-2-1)；再用许多石块代替大象，使船达到相同的吃水深度；最后称出这些石块的总质量，就可知道大象的质量了。
图9-2-1 曹冲称象
大象或石块越重，船的吃水深度越大，被船排开的水越多。我们知道，载了大象或石块的船受到的重力与浮力是平衡的，由此，可以猜想：物体受到的浮力的大小与它排开水的多少有着密切的关系。
那么，两者间究竟有什么关系呢 我们通过实验来探究。
阿基米德原理
探究浮力的大小
为研究物体受到的浮力的大小与物体排开的液体的重力的关系，我们选择弹簧测力计、小石块、溢水杯、清水等器材进行实验探究。
(1)如图9-2-2(a)所示，用弹簧测力计测出小石块的重力G＝_______N 再测出空杯的重力G杯＝_______N。
(2)如图9-2-2(b)所示，把小石块浸没在盛满水的溢水杯里，用空杯承接从溢水杯里被小石块排出的水，读得此时弹簧测力计的示数 F′＝______N。
图9-2-2 探究浮力的大小
3
0.5
2
由此可算得小石块所受浮力F浮＝G－F′＝_______N。
(3)如图9-2-2(c)所示，测出承接了水后杯子的重力 G′杯＝_______N。
(4)算得被小石块排开的水重 G排=G′杯－G杯=________N。
1
图9-2-2 探究浮力的大小
1.5
1
(5)比较 F浮 和 G排 的大小，可以发现 F浮＝G排。
上面的实验是小石块浸没的情况，部分浸入的情况又会怎么样呢 请再做一次实验。
由此可以得出以下结论：
浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。
这就是阿基米德原理 (Archimedes′ principle)，用公式表示为
F浮＝G排
实验证明，阿基米德原理对气体同样适用。例如，空气对气球的浮力大小就等于被气球排开的空气所受的重力。
人类从古代就知道利用浮力了。古人把树干挖空做成独木舟(图9-2-3)，既能载人，又可载物。用钢板制成的万吨巨轮能排开的水量很大，受到的浮力很大，所以能浮在水面上。
图9-2-3 古代独木舟
例题 在图9-1-4所示的实验中，如果铁块的体积 V＝50cm，g取10 N/kg，试问：
(1)把铁块浸没在水中时，它排开的水的重力为多少 它受到的浮力多大
(2)把铁块浸没在密度为 1.1×103kg/m3 的盐水中时，它排开的盐水的重力为多少 它受到的浮力多大
解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。
(1)铁块浸没在水中时，它排开的水的体积
V排＝V＝ 50 cm3＝5×10－5 m3
它排开的水的重力
G排＝m排g＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×5×10－5m3×10N/kg＝0.5N
所以，铁块受到的浮力
F浮＝G排＝0.5 N
(2) 铁块浸没在盐水中时，它排开的盐水的体积
V′排＝V＝5×10－5 m3
它排开的盐水的重力
G′排＝m′排g＝ρ盐水V′排g
＝1.1×103kg/m3×5×10－5m3×10N/kg＝0.55 N
所以，铁块受到的浮力
F′浮＝G′排＝0.55 N
答：(1)把铁块浸没在水中时，它排开的水的重力为 0.5N，它受到的浮力为 0.5N。
(2)把铁块浸没在密度为 1.1×103kg/m3 的盐水中时，它排开的盐水的重力为 0.55 N，它受到的浮力为 0.55N。
北京时间 2021年12月9日15 时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲航天员王亚平做了一个浮力消失的实验(图9-2-4)。
浮力消失实验
图9-2-4 王亚平在做“浮力消失”实验
她把乒乓球压入水里，令人惊奇的是，乒乓球并没有像在地球上一样浮在水面上，而是停留在了水中，这是为什么呢
图9-2-4 王亚平在做“浮力消失”实验
王亚平介绍，这和地球上的现象是完全不一样的，这是因为浮力是随重力产生的，在太空失重环境下浮力几乎消失，所以乒乓球不能像在地球上那样浮在水面上。
1. (河南中考)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照如图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1) 先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为________N。
3.8
(2) 把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为__ ______N。石块排开的水所受的重力可由________(选填字母代号)两个步骤测出。
1.4
A、D
(3) 由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于______________________________。
物体排开的水所受的重力
(4) 为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是________。
A. 用原来的方案和器材多次测量取平均值
B. 用原来的方案将水换成酒精进行实验
C. 用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
A
(5) 另一实验小组在步骤 C 的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则_________(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
能
2.在“王冠之谜和阿基米德原理”的故事中，若王冠的重为 4.9 N，浸没在水中称时，王冠重 4.5 N。g 取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3。求：
(1)这顶王冠在水中受到的浮力是多大
(2)这顶王冠的体积是多少
(3)这顶王冠的密度是多少
0.4 N
4×10－5m3
12.25×103kg/m3
3.我国自主研制的第二艘航母排水量为 5 万吨，满载时航母和所装的货物共重____________N；当这艘航母从河里驶人海里时(海水的密度比河水的密度大)，轮船所受浮力________，排开水的体积_________(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。(g 取 10 N/kg)
5×108
不变
变小
自我评价与作业
1.在做“探究浮力的大小”的实验时，不仅要测量物体的重力，还要测量空杯的重力[图9-2-2(a)]。这是为什么
要准确测出排开液体的重力，需要用排出的水和小杯的总重力减去空杯的重力，所以要提前测出空杯的重力。
2.下列关于浮力大小的说法正确的是( )。
A.浮力的大小与物体浸没在液体中的深度有关，物体浸得越深，物体受到的浮力越大
B.浮力的大小与物体的重力有关，物体的重力越大，物体受到的浮力越小
C.浮力的大小与物体的体积有关，物体的体积越大，物体受到的浮力越大
D.浮力的大小与物体排开液体的重力有关，物体排开的液体的重力越大，物体受到的浮力越大
D
3. 同一个金属圆锥，用两种不同的方法悬挂并浸没在液体中，如图9-2-5所示。在这两种情况下，圆锥所受的浮力是否相等 为什么
相等。
因为液体的密度和排开液体的体积是相同的。
4. 如图9-2-6所示，某同学用弹簧测力计、量筒、水、物块做测定浮力的实验。请根据图中弹簧测力计和量筒的示数，填写表9-2-1中的各项内容分析、比较这些数据，你能发现什么问题
表中数据依次为：2、1、1、100、1；
发现：物体浸在水中受到的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力。

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