初中物理知識點(diǎn):浮力及阿基米德原理

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
浮力:
(1)定義:浸在液體中的物體受到向上托的力叫做浮力。
(2)施力物體與受力物體:浮力的施力物體是液體 (或氣體),受力物體是浸入液體(或氣體)中的物體。
(3)方向:浮力的方向總是豎直向上的。
阿基米德原理:
(1)原理內(nèi)容:浸在液體里的物體受到液體豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。
(2)公式:,式中ρ表示液體的密度,V是被物體排開的液體的體積,g取9.8N/kg。

浮力大小跟哪些因素:
有關(guān)浸在液體中的物體受到浮力的大小,跟物體浸入液體中的體積有關(guān),跟液體的密度有關(guān),跟物體浸入液體中的深度無關(guān)。跟物體本身密度大小無關(guān)。

阿基米德原理的五點(diǎn)透析:
(1)原理中所說的“浸在液體里的物體”包含兩種狀態(tài):一是物體的全部體積都浸入液體里,即物體浸沒在液體里;二是物體的一部分體積浸入液體里,另一部分露在液面以上。

(2)G指被物體排開的液體所受的重力,F(xiàn)= G表示物體受到的浮力的大小等于被物體排開的液體的重力。

(3)V是表示被物體排開的液體的體積,當(dāng)物體全部浸沒在液體里時(shí),V=V;當(dāng)物體只有一部分浸入液體里時(shí),則V<V。

(4)由可以看出,浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積這兩個(gè)因素有關(guān),而跟物體本身的體積、密度、形狀、在液體中的深度、液體的多少等因素?zé)o關(guān)。

(5)阿基米德原理也適用于氣體,但公式中ρ應(yīng)該為ρ。

控制變量法探究影響浮力大小的因素:
探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)時(shí),用“控制變量法”的思想去分析和設(shè)計(jì),具體采用“稱量法”來進(jìn)行探究,既能從彈簧測力計(jì)示數(shù)的變化中體驗(yàn)浮力,同時(shí),還能準(zhǔn)確地測出浮力的大小。
例1小明在生活中發(fā)現(xiàn)木塊總浮在水面,鐵塊卻沉入水底,因此他提出兩個(gè)問題:
問題1:浸入水中的鐵塊是否受到浮力?
問題2:浮力大小與哪些因素有關(guān)?
為此他做了進(jìn)一步的猜想,設(shè)計(jì)并完成了如圖所示實(shí)驗(yàn),
(1)(b)、(c)圖中彈簧測力計(jì)示數(shù)均小于(a)圖中彈簧測力計(jì)示數(shù),說明浸入水中的鐵塊__(選填 “受到”或“不受到”)浮力;
(2)做___(選填字母)兩次實(shí)驗(yàn),是為了探究鐵塊浸沒在水中時(shí)所受浮力大小與深度是否有關(guān);
(3)做(d)、(e)兩次實(shí)驗(yàn),是為了探究浮力大小與 __的關(guān)系。

解析(1)物體在水中時(shí)受到水向上托的力,因此示數(shù)會變小。
(2)研究浮力與深度的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持V和ρ不變,改變深度。
(3)在V不變時(shí),改變ρ,發(fā)現(xiàn)浮力大小改變,說明浮力大小與ρ有關(guān)。
答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液體密度

公式法求浮力:
公式法也稱原理法,根據(jù)阿基米德原理,浸入液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力(表達(dá)式為:F=GgV)。此方法適用于所有浮力的計(jì)算。
例1一個(gè)重6N的實(shí)心物體,用手拿著使它剛好浸沒在水中,此時(shí)物體排開的水重是10N,則該物體受到的浮力大小為____N。
解析由阿基米德原理可知,F(xiàn)=G=10N。
答案10

實(shí)驗(yàn)法探究阿基米德原理:
探究阿基米德原理的實(shí)驗(yàn),就是探究“浮力大小等于什么”的實(shí)驗(yàn),結(jié)論是浮力的大小等于物體排開液體所受的重力。實(shí)驗(yàn)時(shí),用重力差法求出物體所受浮力大小,用彈簧測力計(jì)測出排開液體重力的大小,最后把浮力與排開液體的重力相比較。實(shí)驗(yàn)過程中注意溢水杯中的液體達(dá)到溢口,以保證物體排開的液體全部流入小桶。
例1在探究“浮力大小等于什么”的實(shí)驗(yàn)中,小明同學(xué)的一次操作過程如圖所示。

(1)測出鐵塊所受到的重力G鐵;
(2)將水倒入溢水杯中;
(3)把鐵塊浸入溢水杯中,讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)F;
(4)測出小桶和被排開水的總重力G;
(5)記錄分析數(shù)據(jù),歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,整理器材。
分析評估小明的實(shí)驗(yàn),指出存在的問題并改正。
解析:在探究“浮力大小等于什么”的實(shí)驗(yàn)中,探究的結(jié)論是浮力的大小等于物體排開的液體所受到的重力,所以實(shí)驗(yàn)時(shí),需要用彈簧測力計(jì)測出鐵塊受到的浮力和它排開水的重力進(jìn)行比較得出結(jié)論,因此實(shí)驗(yàn)過程中需要測空小桶的重力G,并且將溢水杯中的水加至溢水口處。
答案:存在的問題:
(1)沒有測空小桶的重力 (2)溢水杯的水量不足
改正:(1)測空小桶的重力G(2)將溢水杯中的水加至溢水口處

浮力知識梳理:


曹沖稱象中的浮力知識:
例曹沖利用浮力知識,巧妙地測出了大象的體重。請你寫出他運(yùn)用的與浮力有關(guān)的知識_____、 ____,另外,他所用到的科學(xué)研究方法是:_____和______.

解析:曹沖稱象的過程是首先把大象放在船上,在水面處的船舷上刻一條線,然后把大象牽上岸。再往船上放入石塊,直到船下沉到船舷上的線再次與水面相平時(shí)為止,稱出此時(shí)船上石頭的質(zhì)量即為大象的質(zhì)量。兩次船舷上的線與水面相平,根據(jù)阿基米德原理可知,為了讓兩次船排開水的體積相同,進(jìn)而讓兩次的浮力相同,再根據(jù)浮沉條件,漂浮時(shí)重力等于浮力可知:船重+大象重=船重+石頭重,用多塊石頭的質(zhì)量替代了不可拆分的大象的質(zhì)量,這是等效替代法在浮力中的一個(gè)典型應(yīng)用。

答案:浮沉條件 阿基米德原理 等效替代法化整為零法

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