阿基米德原理(基礎(chǔ))知識(shí)講解

阿基米德原理（基礎(chǔ)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知道浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系；理解阿基米德原理；能利用阿基米德原理求浮力、體積、密度。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、影響浮力大小的因素：浮力的大小是否跟物體浸沒(méi)的深度有關(guān)：（1）如圖甲所示，把彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛的物體浸沒(méi)在一種液體中，并分別停在液體內(nèi)不同的深度；（2）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒(méi)有變化；（3）浮力的大小跟物體浸沒(méi)的深度沒(méi)有關(guān)系。浮力的大小是否跟物體浸沒(méi)在液體中的體積有關(guān)：（1）如圖乙所示，把一個(gè)柱狀固體豎直懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，并逐漸增大物體浸在液體中的體積；（2）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減?。唬?）隨著物體浸在液體中的體積逐漸增大，物體受到的浮力也逐漸增大。浮力的大小是否跟液體的密度有關(guān)：（1）用密度不同的液體（清水和密度不同的鹽水），把這些液體，按照密度由小到大的順序排列。再把懸掛在測(cè)力計(jì)下的同一物體先后浸沒(méi)在這些液體中。（2）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，隨著液體密度的增大而減??；（3）液體的密度越大，浸沒(méi)的物體受到的浮力也越大。結(jié)論：物體在液體中受到的浮力的大小，跟它浸沒(méi)在液體中的體積有關(guān)、跟液體的密度有關(guān)。物體浸沒(méi)在液體中的體積越大、液體的密度越大，浮力就越大。要點(diǎn)詮釋：1.探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，用到了“稱重法”測(cè)浮力：F=G-F，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小，浮拉說(shuō)明物體受到的浮力越大。2.探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)中利用“控制變量法”，把多因素問(wèn)題變成多個(gè)單因素問(wèn)題。

要點(diǎn)二、浮力的大小【高清課堂：《浮力》三、浮力的方向】探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系1）實(shí)驗(yàn)器材：溢水杯、彈簧測(cè)力計(jì)、金屬塊、水、小桶2）實(shí)驗(yàn)步驟：如圖甲所示，用測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力；如圖乙所示，把被測(cè)物體浸沒(méi)在盛滿水的溢水杯中，讀出這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)。同時(shí)，用小桶收集物體排開(kāi)的水;如圖丙所示，測(cè)出小桶和物體排開(kāi)的水所受的總重力；如圖丁所示，測(cè)量出小桶所受的重力。把測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中：次數(shù)物體所受的重力/N物體在水中時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)/N浮力/N小桶和排開(kāi)的水所受的總重力/N小桶所受的重力/N排開(kāi)水所受的重力/N123???（3）結(jié)論：金屬塊所受的浮力跟它排開(kāi)的水所受重力相等。要點(diǎn)三、阿基米德原理內(nèi)容：浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受重力的大小。公式：F=G=mg=pgV浮排排 液排要點(diǎn)詮釋：“浸在”包含兩種情況：一是物體有一部分浸在液體中，此時(shí)皿_冬人；二是物體全部沒(méi)入液體中，此時(shí)“浮力的大小等于物體排開(kāi)液體所受的重力”，這里要注意浮力本身是力，只能和力相等，很多同學(xué)常把這句話說(shuō)成“浮力大小等于物體排開(kāi)液體的體積”。力和體積不是同一物理量，不具有可比性；這里所受的重力，不是物體所受的重力，而是被排開(kāi)液體所受的重力。由站-偏呂金，可以看出，浮力的大小只跟液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積兩個(gè)因素有關(guān)，而跟物體本身的體積、密度、形狀，與在液體中是否運(yùn)動(dòng)，液體的多少等因素?zé)o關(guān)。阿基米德原理也適用于氣體。浸沒(méi)在氣體里的物體受到浮力的大小，等于它排開(kāi)的氣體所受的重力。即 。

【典型例題】類型一、浮力的大小01.質(zhì)量相同的實(shí)心鐵球、鋁球和木塊，浸在液體中的情況如圖所示，則比較它們受到的浮力（）鐵球受到的浮力最大鋁球受到的浮力最大鐵球受到的浮力最大鋁球受到的浮力最大木塊受到的浮力最大D木塊受到的浮力最大D?它們受到的浮力一樣大m【思路點(diǎn)撥】已知三球的質(zhì)量相同，根據(jù)公式V=可知，密度越大體積越小，根據(jù)阿基米德原理判斷受到水的浮P力大小關(guān)系?！敬鸢浮緾m【解析】TP=v，???V=-???實(shí)心鐵球、鋁球和木塊的質(zhì)量相同，P鐵沖鋁>p木,???V<V<V，鐵鋁木由圖知，三物體浸沒(méi)水中，木塊排開(kāi)水的體積最大?木塊受到水的浮力最大?！究偨Y(jié)升華】本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、阿基米德原理的掌握和運(yùn)用，關(guān)鍵是三物體排開(kāi)水的體積大小的判斷。舉一反三：【變式1】我國(guó)首臺(tái)載人潛水器“蛟龍?zhí)枴睂ⅰ敖佑|”5000米深海，當(dāng)其排開(kāi)海水的體積為3m3時(shí)，受到浮力的大小約為 N；該潛水器從1000米深處繼續(xù)下潛，受到的浮力將一（選填”變大”、“不變”或“變小”）（海水的密度近似?。?X103千克/米3）【答案】3X104；不變【變式2【高清課堂：《浮力》例1】物塊重20N,體積為4x10-4m3，將它浸沒(méi)在盛滿水的溢水杯中，從杯中排出的水重為G，此時(shí)物塊受到的浮力為F,比較它們的大小可知（ ）A.G=F B.G>F C.G<F D.無(wú)法判斷【答案】A

類型二、綜合應(yīng)用把一個(gè)小鐵塊放入裝滿水的杯中，溢出的水重2N,則小鐵塊受的浮力 N；排開(kāi)水的體積 m3?！敬鸢浮?N；2X10-4m3【解析】（1）由阿基米德原理可知，F(xiàn)=G二2N,浮排V=―二 二2x10-4m3排pg 1.0x103kg/m3x10N/kg水【總結(jié)升華】本題考查浮力大小的計(jì)算和阿基米德原理及其公式變形的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道物體所受的浮力等于排開(kāi)的液體所受的重力。舉一反三：【變式】如圖所示，將一邊長(zhǎng)為10cm的實(shí)心正方體木塊輕輕放入裝滿水的溢水杯中。木塊靜止時(shí)，從杯中溢出水的質(zhì)量為0.6kg。（g取10N/kg）求：（1）木塊所受的浮力Fj（2） 木塊排開(kāi)水的體積V排；（3） 木塊下表面所受水的壓強(qiáng)P?！敬鸢浮?N；6X10-4m3；600Pa”3?如圖所示，一個(gè)重力為8牛的實(shí)心金屬塊，掛在測(cè)力計(jì)下并浸入煤油中（測(cè)力計(jì)未畫(huà)出），當(dāng)金屬塊體積的三分之一浸入煤油中靜止時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6牛。若把金屬塊全部浸入煤油中且未碰到容器底部時(shí)，則測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變?yōu)椋ǎ〢.2牛B.4牛C.6A.2牛B.4牛C.6牛D.8?！舅悸伏c(diǎn)撥（1）金屬塊所受浮力等于物體在空氣中的重力減去在煤油中彈簧秤的拉力（稱重法測(cè)浮力）；（2）利用阿基米德原理F=pVg求出金屬塊排開(kāi)煤油的體積（金屬塊的體積），再利用F.=PgV排求出金屬塊浮液排 浮 排全部浸入煤油中時(shí)受到的浮力；再利用稱重法求得測(cè)力計(jì)的示數(shù)?！敬鸢浮緼

【解析】（】）由圖知’金屬塊受到的浮力：F浮二G"示=8N-6N二2N,（2）???金屬塊體積的三分之一浸入煤油中靜止：F浮二p煤油人g,???金屬塊的體積:F 2N???金屬塊的體積:浮一=——pg0.8x103kg/m3x10N/kg煤油解得：V=7.5x10-4m3,當(dāng)金屬塊全部浸入煤油中且未碰到容器底部時(shí)，所受浮力為：F=pVg=0.8x10-3kg/m3x10N/kgx7.5x10-4m3=6N，煤油則測(cè)力計(jì)的示數(shù)：F=G-F=8N-6N=2N。拉【總結(jié)升華】本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、阿基米德原理的掌握和運(yùn)用，考查了稱重法測(cè)浮力，關(guān)鍵是利用阿基米德原理求物體的體積，這是本題的難點(diǎn)。舉一反三：【變式】彈簧測(cè)力計(jì)下掛一個(gè)物體，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G。把物體浸沒(méi)在水中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G/3,則此物體的密度是 kg/m3?！敬鸢浮?.5X103類型三、實(shí)驗(yàn)探究小華同學(xué)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)金屬塊、兩個(gè)相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行探究。探究過(guò)程如圖所示?！敬鸢浮?.4；B和C【解析】（1）由圖A得知，物體的重力G=10N,由圖C可知，在煤油中彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F拉=7.6N,拉所以，金屬塊在煤油中所受的浮力Fg=G-F拉=10N-7.6N=2.4N。浮拉（2）要看浮力大小跟液體密度的關(guān)系，應(yīng)保證在其他物理量不變的情況下，只有密度的變化而引起的浮力變化。因此應(yīng)當(dāng)選擇B和C兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究?！究偨Y(jié)升華】題目就是考查學(xué)生對(duì)“控制變量法”和“稱重法測(cè)浮力”的掌握，看學(xué)生能否靈活應(yīng)用該方法來(lái)解決問(wèn)題。舉一反三：【變式】小明幫爺爺澆菜園。他從井中提水時(shí)發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此他猜想：浮力大小可能與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。于是他找來(lái)一個(gè)金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)和燒杯等器材進(jìn)行了如圖所示的探究。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明繪制了彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖所示。（P=1.0X103kg/m3,取g=10N/kg）水分析圖象可知：曲線 （選填“a”或“b”）描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況；該金屬圓柱體所受的重力為 No（3）爺爺鼓勵(lì)小明對(duì)“浸在液體中的物體所受浮力大小是否與液體的密度有關(guān)”這一問(wèn)題進(jìn)行探究。請(qǐng)你幫小明選擇合適的器材，并寫(xiě)