八年级物理《阿基米德原理》随堂作业

八年级物理《阿基米德原理》随堂作业一、填空题（每空5分，共150分）阿基米德原理的内容是：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体（排开液体所受的重力）。其数学表达式为（F浮=G排），其中G排表示（排开液体的重力），单位是（牛）。浸在液体中的物体，所受浮力的大小与（液体的密度）和（物体排开液体的体积）有关，与物体的形状、质量、密度等（无关）。当物体完全浸没在液体中时，物体排开液体的体积（等于）物体的体积；当物体部分浸入液体中时，物体排开液体的体积（小于）物体的体积。一个物体重5N，浸没在水中时受到的浮力为4N，则物体在水中会（下沉）；若将其浸没在另一种液体中时受到的浮力为5N，则物体在该液体中会（悬浮）；若受到的浮力为6N，则物体在该液体中会（上浮），最终静止时受到的浮力为（5N）。一石块挂在弹簧测力计下，在空气中称时，弹簧测力计的示数为10N；将石块浸没在水中时，弹簧测力计的示数为6N，则石块受到的浮力为（4N），石块排开的水重为（4N），石块排开水的体积为（4×10⁻⁴m³）。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）体积为100cm³的铁块浸没在水中，受到的浮力为（1N）；若将其一半体积浸入水中，受到的浮力为（0.5N）。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）一艘轮船从河里驶入海里，它受到的重力（不变），受到的浮力（不变），它排开液体的体积（变小）。（海水密度大于河水密度）一个重为20N的物体，浸没在水中时排开的水重为15N，则物体受到的浮力为（15N），物体在水中会（下沉）。潜水艇是通过改变（自身重力）来实现上浮和下沉的；气球和飞艇是利用（空气的浮力）来升空的，它们里面充入的是（密度小于空气密度）的气体。质量为500g的物体，体积为600cm³，将其放入水中，静止时受到的浮力为（5N）。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）二、问答题（每题15分，共150分）请简述阿基米德原理的发现过程。答：相传叙拉古国王让工匠做了一顶纯金的王冠，但他怀疑王冠中掺了银，于是请阿基米德来检验。阿基米德苦思冥想，一天他在洗澡时，当身体浸入浴盆，水就从盆边溢出来，他突然意识到，身体排开的水的体积等于自身浸入水中的体积，而浮力的大小可能与排开液体的重力有关。他由此联想到，将王冠和等重的纯金分别放入水中，通过比较排开水量的多少，就可以判断王冠是否掺了银。经过实验，阿基米德发现了浮力原理，即浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。为什么铁块在水中会下沉，而钢铁制成的轮船却能漂浮在水面上？答：铁块在水中会下沉，是因为铁块的密度大于水的密度，根据物体的浮沉条件，当物体的密度大于液体的密度时，物体受到的浮力小于自身重力，所以会下沉。而钢铁制成的轮船，虽然钢铁的密度大于水的密度，但轮船是空心的，它排开的水的体积很大，根据阿基米德原理，排开液体的体积越大，受到的浮力越大。轮船受到的浮力等于自身重力，所以能漂浮在水面上。当人从浅水区走向深水区时，会感觉身体越来越轻，这是为什么？答：当人从浅水区走向深水区时，身体浸入水中的体积逐渐增大，根据阿基米德原理，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。人受到的浮力逐渐增大，而人的重力不变，所以人对水底的压力逐渐减小，人就会感觉身体越来越轻。为什么煮熟的饺子会浮在水面上？答：生饺子的密度大于水的密度，放入水中时，受到的浮力小于自身重力，所以会下沉。当饺子煮熟后，内部的空气受热膨胀，饺子的体积增大，排开的水的体积也增大，根据阿基米德原理，受到的浮力增大。当浮力大于饺子的重力时，饺子就会浮在水面上。请解释“曹冲称象”的原理。答：“曹冲称象”利用了阿基米德原理。当大象站在船上时，船会下沉一定的深度，排开一定体积的水，此时船受到的浮力等于大象和船的总重力。当把大象换成等重的石头时，船下沉的深度相同，排开的水的体积也相同，受到的浮力也等于石头和船的总重力。因为两次船受到的浮力相等，所以大象的重力等于石头的总重力，通过称出石头的总重力，就可以知道大象的重力。为什么在死海中，人可以漂浮在水面上而不会下沉？答：死海的海水密度很大，大于人体的密度。根据物体的浮沉条件，当物体的密度小于液体的密度时，物体受到的浮力大于自身重力，物体就会漂浮在液体表面。人在死海中，身体的密度小于死海海水的密度，所以能漂浮在水面上而不会下沉。潜水艇在水下潜行时，浮力如何变化？当它浮出水面的过程中，浮力又如何变化？答：潜水艇在水下潜行时，排开液体的体积等于自身的体积，而液体的密度不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可知潜水艇受到的浮力不变。当潜水艇浮出水面的过程中，排开液体的体积逐渐减小，而液体的密度不变，所以受到的浮力逐渐减小。为什么氢气球升到一定高度会破裂？答：氢气球在升空过程中，外界大气压逐渐减小。而气球内部的气压相对较大，会使气球不断膨胀。当气球膨胀到一定程度，超过了气球材料的承受能力时，气球就会破裂。请列举生活中应用阿基米德原理的三个实例。答：（1）轮船：利用空心的办法增大排开液体的体积，从而获得较大的浮力，使轮船能漂浮在水面上。（2）密度计：密度计在液体中漂浮时，受到的浮力等于自身重力，根据阿基米德原理，排开液体的体积越大，液体的密度越小，通过刻度可以读出液体的密度。（3）盐水选种：将种子放入盐水中，饱满的种子密度较大，会下沉；不饱满的种子密度较小，会漂浮，从而选出饱满的种子。把一个鸡蛋放入清水中，鸡蛋会下沉；向清水中加盐并搅拌，鸡蛋会逐渐上浮。请解释这一现象。答：鸡蛋的密度大于清水的密度，所以在清水中会下沉。向清水中加盐并搅拌后，盐水的密度增大。根据阿基米德原理，当物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。随着盐水密度的增大，鸡蛋受到的浮力逐渐增大，当浮力大于鸡蛋的重力时，鸡蛋就会逐渐上浮。三、公式应用题（每题20分，共200分）一个物体重10N，浸没在水中时受到的浮力为8N，求物体排开的水重是多少？解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，即F浮=G排。已知F浮=8N，所以G排=8N。答：物体排开的水重是8N。体积为200cm³的物体浸没在酒精中，求物体受到的浮力。（ρ酒精=0.8×10³kg/m³，g取10N/kg）解：物体浸没在酒精中，排开酒精的体积等于物体的体积，即V排=V物=200cm³=200×10⁻⁶m³=2×10⁻⁴m³。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可得：F浮=ρ酒精gV排=0.8×10³kg/m³×10N/kg×2×10⁻⁴m³=1.6N答：物体受到的浮力是1.6N。一个重为15N的物体，在水中静止时受到的浮力为10N，求物体排开的水的体积。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排，可得V排=F浮/(ρ水g)。已知F浮=10N，ρ水=1×10³kg/m³，g=10N/kg，代入可得：V排=10N/(1×10³kg/m³×10N/kg)=1×10⁻³m³答：物体排开的水的体积是1×10⁻³m³。一个边长为10cm的正方体木块，漂浮在水面上，有一半的体积露出水面，求木块受到的浮力。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：正方体木块的体积V=a³=(10cm)³=1000cm³=1×10⁻³m³。木块有一半的体积露出水面，则排开的水的体积V排=V/2=1×10⁻³m³/2=5×10⁻⁴m³。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可得：F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10⁻⁴m³=5N答：木块受到的浮力是5N。一个金属块在空气中称时，弹簧测力计的示数为25N；将其浸没在水中时，弹簧测力计的示数为15N，求金属块排开的水的重力。解：金属块在空气中受到的重力G=25N，浸没在水中时受到的拉力F=15N。根据称重法测浮力，F浮=G-F=25N-15N=10N。又因为根据阿基米德原理，F浮=G排，所以G排=10N。答：金属块排开的水的重力是10N。一个重为50N的物体，体积为6dm³，将其放入水中，求物体受到的浮力。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：物体的体积V=6dm³=6×10⁻³m³。假设物体完全浸没在水中，则排开的水的体积V排=V=6×10⁻³m³。此时物体受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×6×10⁻³m³=60N。因为物体的重力G=50N，F浮>G，所以物体在水中会漂浮。根据漂浮条件，物体受到的浮力F浮'=G=50N。答：物体受到的浮力是50N。体积为1m³的冰块漂浮在水面上，求冰块受到的浮力。（ρ冰=0.9×10³kg/m³，g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：冰块的重力G=mg=ρ冰Vg=0.9×10³kg/m³×1m³×10N/kg=9×10³N。因为冰块漂浮在水面上，根据漂浮条件，冰块受到的浮力F浮=G=9×10³N。答：冰块受到的浮力是9×10³N。一个密度为2.5×10³kg/m³、体积为4×10⁻⁴m³的物体，浸没在水中时受到的浮力是多少？（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：物体浸没在水中，排开的水的体积V排=V=4×10⁻⁴m³。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可得：F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×4×10⁻⁴m³=4N答：物体浸没在水中时受到的浮力是4N。一个重为8N的物体，放入某种液体中静止时，受到的浮力为6N，求物体排开的该液体的体积。（已知该液体的密度为0.8×10³kg/m³，g取10N/kg）解：根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可得V排=F浮/(ρ液g)。已知F浮=6N，ρ液=0.8×10³kg/m³，g=10N/kg，代入可得：V排=6N/(0.8×10³kg/m³×10N/kg)=7.5×10⁻⁴m³答：物体排开的该液体的体积是7.5×10⁻⁴m³。一个空心球的体积为500cm³，质量为0.3kg，将其放入水中，求球受到的浮力。（g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³）解：空心球的重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N。空心球的体积V=500cm³=5×10⁻⁴m³。假设球完全浸没在水中，则排开的水的体积V排=V=5×10⁻⁴m³。此时球受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10⁻⁴m³=5N。因为F浮>G，所以球在水中会漂浮。根据漂浮条件，球受到的浮力F浮'=G=3N。答：球受到的浮力是3N。四、原理应用计算题（每题30分，共300分）一个边长为20cm的正方体石块，浸没在水中，已知石块的密度为2.5×10³kg/m³，g取10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³。求：（1）石块的体积；（2）石块排开的水的体积；（3）石块受到的浮力；（4）石块的重力；（5）石块在水中受到的拉力。解：（1）石块的体积V=a³=(20cm)³=8000cm³=8×10⁻³m³。（2）石块浸没在水中，排开的水的体积V排=V=8×10⁻³m³。（3）根据阿基米德原理，石块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×8×10⁻³m³=80N。（4）石块的重力G=mg=ρ石Vg=2.5×10³kg/m³×8×10⁻³m³×10N/kg=200N。