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①物体受到的 浮力F浮 、② 物体排开液体的重力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,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Vm3,自身质量为mt。当它在东海某位置海面下hm深度处潜伏时,(已知海水的密度为ρkg/m3,g=10N/kg;不考虑潜水艇体积变化)则它所受到的浮力F浮= ρ液gV排=10ρV(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
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:明确课本图9-9探究实验步骤。(2)以小组为单位,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)0.5321.511(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的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFA = (选填“>”“<”或“=”)ΔFB. (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)① 溢水杯中的水要加满 ; ② 尽量避免玻璃管与塑料袋间有作用力 。 (③弹簧测力计使用前要调零;④待弹簧测力计示数稳定后再读数;⑤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)① 溢水杯中加红色水,增加可见度 ; ② 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 ; ③ 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 。 (④弹簧上端有铁架台固定,弹簧测力计示数更稳定;⑤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ρ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=ρ液V排g,∴F浮=ρ液gV排。见《导学测评》P24
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