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文档简介
专题13阿基米德原理
知识小结
阿基浸在液体中的物体受到向上
用“物体排开液体的体积”取代米德的浮力,浮力的大小等于它
“物体浸在液体中的体积”f电阿内容排开的液体所受的重力
;启示基
用称重法测量浮力实验设阿基米德米公式
用小桶盛溢出的计方案德'
探究
液体,测其重力原适用范围液体和气体
浮力,
物体所受浮力的大小与=的」母
它排开的液体所受的重实验
大小
力相等结论
考点清单
河知识点一阿基米德的启示
阿基米德的任务鉴定王冠是不是纯金的,但是不允许破坏王冠
相同质量的金子的体积相同,测出王冠的体积,与同质量的金
阿基米德的思路
子的体积对比后即可鉴定出真伪
阿基米德的困惑如何测出不规则王冠的体积?
一天,当他跨进盛满水的浴缸洗澡时,看见浴缸里的水向外溢,
阿基米德的灵感突然想到:物体浸在液体中的体积,不就是物体排开液体的体积吗?
(1)上节课结论物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越
大,它受到的浮力就越大。
(2)用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”
阿基米德鉴定王冠
来陈述这个结论。
故事的启示
(3)物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,它受到的浮力
就越大。
(4)排开液体的体积越大,液体的密度越大
1
m排=P液排一排开液体的质量越大-G排二m排8排开液体所受的重
力越大
进一步的推想浮力的大小跟物体排开液体所受的重力密切相关
位知识点二浮力的大小
1.实验:探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
提出
物体所受浮力的大小与它排开的液体所受的重力有什么样的定量关系呢?
问题
(1)浸在液体中的物体所受浮力的大小可以用弹簧测力计测出:先测出物体所受
的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉,两者之差就是浮力的大
小。
⑵物体排开液体所受的重力可以用溢水杯、小桶和弹簧测力计测出:溢水杯中盛满
实验液体,再把物体浸在液体中,让排开的液体流入一个小桶中,桶中的液体就是被物体升肝的
思路液体,用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
(3)比较浮力的大小与排开液体所受重力的大小关系
实验
弹簧测力计、细线、小石块、烧杯、溢水杯、小桶、水
器材
(1)将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上,测出其所受的重力Gi(如图10-2-3
实验过程
甲)。
2
(2)将小石块用细线系住,挂在弹簧测力计的挂钩上,如图乙所示,测出小石块
所受的重力G。
⑶将水倒人溢水杯中,使水面恰好到达溢水杯的溢水口,将小桶放在溢水口下水
能正好流入小桶的位置,然后将小石块慢慢地浸人水中,读出此时弹簧测力计的示数
F,如图
丙所示。
(4)利用公式F浮=G-F拉技,计算出小石块此时在水中受到的浮力。
(5)测出此时小桶和排开的水所受的总重力G2(如图丁),并算出排开的水所受
的重力6排=62-61
(6)换用不同质量的小石块,重复以上实验步骤,再做几次实验,将数据填人表
格
实验序号123
小桶所受的重力G/N1.01.01.0
小石块所受的重力G/N2.21.73.6
小石块浸在水中时弹簧测力计的
1.41.12.3
示数F拉/N
小桶和排开的水所受的总重力
1.81.62.3
G2/N
小石块受到的浮力F浮/N0.80.61.3
3
排开的水所受的重力G排/N0.80.61.3
探究
小石块受到的浮力等于排开的水所受的重力
归纳
实验中减小误差的方法
⑴实验中要先测小桶的重九再测排开的水和小桶的总重力,可避免因小桶内壁残留水
造成计算得出的升历水的重力偏小。
评估与交
(2)溢水杯中的水面必须达到溢水口,且溢出的水全部流入小桶中,这样溢出水的体
流
积才等于排开水的体积,否则,测得排开水的体积将偏小,G排偏小
例题:如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底
面积为S,装满水的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用
小烧杯接住全部溢出的水。则下列说法正确的是()
A.木块受到水的浮力大于mg
B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数增大的值为m
D.溢水杯底受到的压强增大年
解:A、因为木块漂浮在水中,所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G
木=mg,故A错误;
B、根据阿基米原理有F浮等于G排,又木块所受浮力大小等于6木样&故小烧杯中溢出水
的重力为mg,故B正确;
C、将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水,等溢水杯中不再有水溢出
时,拿走小烧杯,溢出水的质量与物块质量相等,故电子秤的示数保持不变,故C错误;
D、溢水杯底部的深度不变,根据p=Pgh可知,底部受到液体的压强不变,故D错误。
故选:Bo
4
2.阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受
的重力
(3)应用:①利用阿基米德原理公式和变形公式可以根据所排开的液体的重力或体积
计算出物体所受的浮力。
②根据浮力计算浸在液体中的物体的体积或密度。
(4)适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。计算浸在气体中的物
体所受浮力的公式为F浮=G排=p气V排g.
(5)应用阿基米德原理时,应注意以下两点:
①原理中所说的“浸在液体中的物体”包含两种状态:一是物体全部浸人液体里,即
物体浸没在液体里,此时丫排=丫物;二是物体的一部分浸入液体里,另一部分露在液面以上,
止匕时v物=丫排+V露,所以丫排<V物。
②由F浮=「液丫排g可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,
而跟物体本身的材料、体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中的运动状态、
液体的多少等因素无关。
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的,故称为托里拆利实验。
5
拓展
二次称重(浮力)法测物体的密度
(1)器材:弹簧测力计、物块、细线、烧杯、水。
(2)步骤:①在空气中用弹簧测力计测出物块的重力G;
②将物块浸没于水中并读出此时弹簧测力计的示数F垃。
(3)结论:由平衡条件可知F^^=G-F拉,又根据阿基米德原理可知F浮=p水V排g,所以
V^=—-0又因为物块在水中全部浸入,所以丫物=丫排=上生,贝3=}=*=鬻。
排P水gP水g物排P水g物V物gV排G-F拉
例题:关于浮力,下列说法中错误的是()
A.浸在液体中的物体,上浮的受浮力大,下沉的受浮力小
B.浮力是物体受到液体或气体向上托起的力
C.浮力的方向总是竖直向上的
D.阿基米德原理说明浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重力
解:A、浸在液体中的物体,上浮和下沉受到的浮力与液体密度和排开液体的体积,上
浮和下沉的物体排开液体的体积无法确定大小,故不能确定浮力大小关系,故A错误;
BC、浮力的产生原因是物体浸在液体中,上下表面受到不同的压强而产生压力差,是受到
液体或气体向上托起的力,方向与重力方向相反,总是竖直向上,故BC正确;
D.根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重
力,即F浮=G排,故D正确。
故选:Ao
习题精选
1.如图甲所示,体积为200cm3的实心金属块悬挂在细绳的下端静止时,细绳对金属块的拉力为F1;如图
乙所示,底面积为lOOcn?的开口薄壁容器内装有适量的液体,放在水平桌面上,将金属块浸没在容器内
的液体中静止时,容器内的液面升高了1cm,容器对桌面的压力增加了2N,此时细绳对金属块的拉力为
6
F2,且FI与F2之比为4:3o则下列说法正确的是()
A.容器底部受到液体的压力增加了2N
B.金属块浸没在液体中时受到的浮力是1N
C.拉力F2的大小为2N
D.液体的密度是l.OXltPkg/mS
2.”仿蝠鳗(fUfen)柔体潜水器”是西北工业大学航海学院团队自主研发的潜水器。当潜水器在水面下匀
速下潜过程中(已知潜水器外壳坚硬且海水密度均匀),下列说法不正确的是()
A.潜水器所受压强大小随深度的增加而增大
B.同一深度处潜水器侧面所受压强方向相同
C.浮力由海水对潜水器上下表面的压力差产生
D.潜水器所受浮力等于它排开海水的重力
3.关于物体在水中受到的浮力,下列说法中错误的是()
A.浮力的方向始终竖直向上
B.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
C.浸没在水中的物体受到的浮力与它所处的深度无关
D.物体的密度越大,受到的浮力越小
4.我国牵头建设的国际月球科研站预计在2035年基本建成。若月球科研站内温度、气压等环境条件与地
球上实验室的环境条件相同,只有物体受到的重力是在地球上所受重力的如图所示是托里拆利实验和
浮力实验在地球上进行实验时的现象,若将两个实验在月球科研站内重做,下列现象正确的是()
7
8
unno91
D.L盛r---]a臼
5.小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台的高度让金属块浸入盛满水的溢水杯中
(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是()
A.随着升降台升高,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没后,在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块浸没前,由弹簧测力计A、B的变化量也能证明阿基米德原理
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
6.关于浮力,下列说法中错误的是()
A.浮力的方向总是竖直向上的
B.浮力是物体受到液体或气体向上托起的力
C.浸在液体中的物体,上浮时受浮力,下沉时不受浮力
D.阿基米德原理说明浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重力
7.半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增
力口,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,
甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为Fi、F2、
F3.则下列判断正确的是()
9
A.F1=F3>F2B.F2>F3>F1C.F3>F1=F2D.F3>F2>FI
8.如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为6;将铁块缓慢浸
没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2。下列判断正确的是
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙
B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.小烧杯中水的重力G=FI-F2
D.铁块受到的浮力F浮=F2-F1
9.如图所示,将两个弹簧测力计下端挂着的甲、乙两个实心金属球分别浸没在水和酒精中时,两弹簧测力
计的示数相等。已知甲球密度小于乙球密度,则甲、乙两球受到的重力和受到的浮力关系正确的是()
A.F浮甲=F浮乙B.F浮甲VF浮乙
C.G甲VG乙D.G甲>6乙
10.如图所示,水平桌面上有一质量为100g、底面积为50cm2的圆柱形平底溢水杯(不计厚度),杯底到溢
水口的高度为lOcmo将质量为300g,密度为5XIcAg/n?的圆柱形金属块挂在弹簧测力计下缓慢浸入装
10
有水的溢水杯中,从金属块下表面接触水面到弹簧测力计的示数为1.7N的过程中,溢水杯溢出水的重力
为0.1N。下列说法正确的是()
①金属块受到的最大浮力为L3N
②水对溢水杯底的压强增加了lOOPa
③溢水杯对水平桌面的压强变化了240Pa
④如果剪断细线,溢水杯对水平桌面的压力为8.5N
毒日
V————IJ
A.①②③B.②③C.②③④D.②④
11.如图所示,将一个装有水的溢水杯置于台秤上,溢水杯质量为200g,底面积为50cm2,杯底到溢水杯
口的距离为16cm,此时台秤示数为800g,将一个圆柱体挂在弹簧测力计下,缓慢浸入水中,溢出水流
到小烧杯中,烧杯未置于台秤上,此时弹簧测力计示数为3.6N,溢出水的质量为40g,下列说法错误的
是()
A.该圆柱体浸没液体时所受浮力为2.4N
B.该圆柱体的密度为2.5Xl()3kg/m3
C.液体对容器底压力的变化量为2N
D.绳子剪断前后,溢水杯对台秤压强的变化量为400Pa
12.如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底面积为S,装满水
11
的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用小烧杯接住全部溢出的水。则
A.木块受到水的浮力大于mg
B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数增大的值为m
D.溢水杯底受到的压强增大詈
13.通过如图实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,具体设计的实验步骤如图所示,需要比
较实验数据之间的关系是()
A.F2-FI=F4-F3B.Fl-F2=F3-F4
C.F3-F1=F2-F4D.Fl-F3=F4-F2
14.如图,小军用图中实验过程验证阿基米德原理,下列说法正确的是()
甲乙丙丁
A.图甲、乙可得,F1大于F2,说明石块重力减小
B.图甲、乙可得,石块受到的浮力为F1-F2
C.为操作方便利于减小实验误差,合理的实验顺序是甲、丙、乙、丁
12
D.由F1-F2=F3-F4可以得出,石块受的浮力等于石块排开液体受的重力
15.在“探究浮力的大小”的实验中,小明按如图所示的实验步骤进行操作,则弹簧测力计的示数Fi、F2、
盛有溢出的水
d
A.F1-F2=F3-F4B.Fl-F4=F2-F3
C.F4-F1=F3-F2D.F4-F1=F2-F3
16.运用图中器材进行“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”的实验。下列说法正确的是()
A.甲、乙两步实验说明浮力大小与物体浸入液体的深度有关
B.在乙图中,物体受到的浮力为1.5N
C.乙图中物体受到的重力与浮力互相平衡
D.乙图中物体受到的浮力等于丙图中液体的重力
(多选)17.如图所示,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,下列说法正确的是()
13
A.图甲中的溢水杯一定要装满液体
B.通过甲、乙两图可以测出物体所受浮力的大小
C.若图乙中物体碰到了容器底,浮力的测量值会偏小
D.更换大小不同的物体多次实验,是为了寻找普遍规律
(多选)18.小凯进行验证阿基米德原理的实验,正确操作过程如图所示,图中Fi、F2、F3、F4分别表示
对应的弹簧测力计示数。下列说法正确的是()
A.该实验还需要测量物体排开液体的体积,并用到液体的密度
B.F2<Fi表明物块受到的重力减小了
C.物块排开的液体受到的重力G排液=F4-F3
D.若Fi-F2=F4-F3,则说明本次实验结果符合阿基米德原理
(多选)19.小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水
杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是()
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强不变
B.金属块浸没后在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量AFA=AFB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
(多选)20.将一边长为10cm的立方体木块(木块不吸水),用非弹性细线拴在内底面积为200CH?的容器
底部,容器中开始没有水,往足够高的容器中逐渐加水(如图甲),在这一过程中,木块受到的浮力随容
14
器中水的深度的变化(如图乙),则下列分析正确的是()
A.木块的重力为6N
B.细线的长度为12cm
C.木块的密度为0.4Xl()3kg/m3
D.注入深度为18cm的水之后,剪断细线,当木块静止时,液体对容器底部的压强减小了200Pa
(多选)21.如图所示,是某同学整理的课本中的一些重要实验,对这些实验的分析正确的是()
A.图甲:当两个盘子里装质量相同的祛码时,纸板M静止,说明Fi、F2此时平衡
B.图乙:两次海绵的形变程度不同,说明压力的作用效果与受力面积有关
C.图丙:在同一地点做托里拆利实验,玻璃管稍倾斜一些时,水银柱的高度不变
D.图丁:将长方体金属块分别横放,竖放后,一半没入水中,弹簧测力计的示数相等,说明浮力与浸
入的深度有关
(多选)22.如图,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,杯中有水。橘子在甲杯中漂浮,芒果在乙杯中
下沉至杯底。橘子的体积比芒果小。下列判断正确的是()
A.橘子的密度小于芒果的密度
B.橘子受的浮力大于芒果受的浮力
15
C.取出水果,烧杯对桌面压强都变小,甲杯变化量较小
D.取出水果,水对烧杯底部压强都变小,甲杯变化量较小
(多选)23.三个完全相同的容器内,分别装满酒精、水和盐水后(p盐水>「水>「酒精),将a、b、c三个体
积相同、材质不同的小球放入容器中,小球静止后位置如图所示。下列说法正确的是()
B.三个小球的密度关系是pa>pb>pc
C.若将小球b放入丙杯中,小球b排开液体的体积小于小球b的体积
D.若将小球c放入甲杯中,小球c排开液体的质量小于小球c的质量
24.如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器中装有体积相等的不同液体(密度分别为p甲、p乙)。将同
种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则液体密度
p甲p乙,物体所受浮力FAFBO(均选填或“=”)
甲乙
25.如图所示,莉莉将完整的橘子放入水中,橘子漂浮,将橘子剥开后放入水中,橘子皮漂浮,橘肉沉底,
说明橘肉的密度(选填”或“<”)整个橘子的密度。不考虑水溅出,则从图甲到图
26.如图所示是验证阿基米德原理的实验步骤示意图,依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分
别为Fl、F2、F3、F4=
若=(选用Fi、
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