1、9.2 阿基米德原理 1.重点:经历探究浮力大小的实验过 程,分析数据,得出阿基米德原理。 2.利用阿基米德原理解释生活中一些与浮力有关的物理现象,运用阿基米德原理进行相关的 浮力计算。 3.培养利用所学物理知识分析、解决 问题的能力。 阿基米德原理 1.物体浸入液体后,它受到的浮力的大小既与物体浸入液体中的 体积 有关,又与液体的 密度 有关;而物体浸入液体的体积等于 被物体排开液体的体积 。所以,浮力的大小可能与 物体排开液体的 重力 有关。 2.浮力的大小与物体排开的液体的重力有什么关系,如何设计实验进行探究?需选择哪些器材? 实验设计思路:需要测量的量 物体受到的 浮力 F 浮 、 物
2、体排开液体的重力 G 排 ;然 后比较 F 浮 与 G 排 的大小关系。 实验所需的器材: 弹簧测力计、重物、盛有液体的 烧杯、溢水杯、空桶等 。 3.实验中如何测量物块受到的浮力?如何测量物体排开液体的重力? 答案 (1)用弹簧 测力计测出物 块在空气中的重力 G 和读出物体浸入水中 时测力计的示数 F, 则物块受到的浮力 F 浮 =G-F。 (2)用测力计测量空杯子的重力 G 杯 ,把物块浸没在盛满水的溢水杯中,用空杯承接溢出的水, 再用测力计测出溢出水和杯子的总重 G 总 ,则排开液体的重力 G 排 =G 总 -G 杯 。 4.阿基米德原理的内容是 浸在液体里的物体受到 竖直向上的浮力,
3、浮力的大小等于物体排 开液体的重量 。 5.古代人对浮力的应用有 独木舟 ;现代人用钢铁制成轮船是利用轮船是空心体,它能 排 开的水量很多 ,因此受到的浮力很大。 6.*如图所示,“远征号” 潜水艇从长江某基地驶向东海执行任务,该潜水艇设计体积约为 V m3, 自身质量为 m t。当它在东海某位置海面下 h m 深度处潜伏时,( 已知海水的密度为 kg/m3,g=10 N/kg;不考虑潜水艇体积变化)则它所受到的浮力 F 浮 = 液 gV 排 =10V(N) 。 1.实验探究:浮力的大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系? (1)制定实验方案:明确课本图 9-9 探究实验步骤。 (2)以小组
4、为单位,按图 9-9 中( a)、(b)、(c)实验步骤完成探究 实验。 (3)将实验所收集到的数据记录在下表中: 空杯重 G 杯 /(N) 石块重 G 石 /(N) 石块浸没在水 中时弹簧测力 计示数 F/(N) 杯、水 总重 G 总 /(N) 浮力的大小 F 浮 /(N) 排开水受的 重力 G 排 /(N) 0.5 3 2 1.5 1 1 (4)分析与论证:比较测得的浮力与物体排开的水所受的重力,你发现了什么? 答案 F 浮 =G 排 。 结论: 浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体的重力大小 。这就是著名的阿 基米德原理。 2.*小组讨论:同学们按下面的甲 图操作,探究了浮力的
5、大小与物体排开的液体所受的重力的 关系。课后复习时,物理兴趣小 组的同学们经过反复的思考、讨论,提出了对该实验的改进意 见,并动手制作出了如图乙所示的实验装置,其中 A、B 为两个规格相同的弹簧测力计,C 为重 物,D 为薄塑料袋(质量不计),E 是用废弃的大号饮料瓶、 带孔橡皮塞以及弯曲玻管自制的溢 水杯,杯中加入红色的水,F 是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升或下降), G 为铁架台。 (1)实验中同学们逐渐调高平台 F,使重物浸入水中的体积越来越大 ,观察到弹簧测力计 A 的 示数 减小 ;弹簧测力计 B 的示数 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计 A 的示
6、数变化量 FA 和弹簧测力计 B 的示数变化量 FB,它们的大小关系是 FA = (选填“” “”或“=”) FB. (2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么 问题?(请写出两条) 溢水杯中的水要加满 ; 尽量避免玻璃管与塑料袋间有作用力 。 (弹簧测力计 使用前要调零; 待弹簧测力计示数稳定后再读数; 玻璃管不能浸入塑料袋 里的水中等) (3)对比图甲、图 乙的两组实验 ,改进后的实验与原实验比较 有哪些优点?( 请写出三条) 溢水杯中加红色水,增加可见度 ; 能同 时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小 ; 调节 平台 F 的高度.可观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的增大而增大 。 ( 弹簧上端有 铁架台固定,弹簧测力计示数更稳定; 薄塑料袋不计质量,弹簧测力计 B 的 示数直接反映物体所受的浮力大小等。只要答案合理均可。) 3.问题思考:如果已知液体的密度 液 和物体排开液体的体积 V 排 ,如何计算物体受到的浮力 F 浮 大小?写出表达式。 答案 由阿基米德原理知:F 浮 =G 排 ,G 排 =m 排 g = 液 V 排 g,F 浮 = 液 gV 排 。 见导学测评P24
