第2節 阿基米德原理
一、探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關係。
思路分析:用稱重法測出物體在水中受到的浮力,同時測出物體排開液體所受的重力,然後比較兩者之間的數量關係。
(1)實驗器材:溢水杯、彈簧測力計、金屬塊、水、小桶、細線。
提出問題:物體所受浮力與它排開液體所受重力有什麼關係?
(2)實驗方法:控制變量法。
(3)實驗步驟:
①如圖甲所示,用測力計測出金屬塊的重力G;
②如圖丁所示,測量出小桶所受的重力G1;
(為避免因沾水而使測得的物體重、空小燒杯重偏大,一定要先測量物體重和空小燒杯重。)
③如圖乙所示,把金屬塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,讀出這時測力計的示數F。同時,用小桶收集物體排開的水。
(溢水杯中的水一定要注滿,否則物體排開液體的體積不等於物體的體積)
④如圖丙所示,測出小桶和金屬塊排開的水所受的總重力G2;
⑤利用公式F浮=G-F,算出金屬塊此時在水中受到的浮力;
⑥算出溢出的水的重力G排=G2-G1;
⑦換用不同質量的金屬塊,重複以上實驗步驟,再做幾次實驗,將數據填入表格;
⑧比較F浮與G排的數量關係得出結論。
結論1阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等於它排開的液體所受的重力。
結論2公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。示中ρ液表示液體的密度,V排 是物體排開液體的體積,g=9.8N/kg。F浮表示物體浸入液體中受到的浮力,G排表示被排液體的重力。
二、阿基米德原理
阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等於物體排開的液體所受的重力。
(1) 阿基米德原理闡明了浮力的三要素:
①作用點:浮力作用在浸在液體裡的物體上,
②方向:方向豎直向上,
③大小:大小等於物體排開的液體的重力。用公式表示為:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
(2) 原理中所說的「浸在液體中的物體」包含兩種狀態:
一是物體的全部體積都浸人液體裡,即物體浸沒在液體裡;
(浸沒不包括底部沒有與液體接觸的物體,例如:橋墩,大壩,打入河床的木樁等)
二是物體的一部分浸人液體裡。另一部分露在液面以上。
(3)G排是指被物體排開的液體所受的重力,F浮=G排表示物體受到的浮力的大小等於被物體排開液體的重力。
(4)V排是表示排開的液體的體積,
①當物體全部浸沒在液體裡時,V排= V物;
②當物體只有一部分浸入液體裡時,V排<V物。
(5)由F浮=ρ液gV排可以看出,浮力的大小隻跟液體的密度和物體排開液體的體積這兩個因素有關,而跟物體本身的體積、密度、形狀、在液體中的深度、在液體中是否運動、液體的多少等因素無關。
(6)阿基米德原理也適用於氣體,但公式中ρ液要改為ρ氣。