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阿基米德原理、浮力的计算与应用
本次主题 2019中考物理复习专题讲座 ------ 阿基米德原理、浮力的计算与应用 1、了解浮力产生的原因。 本次课涉及 2、理解阿基米德原理及应用。 知识点 3、根据阿基米德原理推出求浮力的公式,会用浮力公式解题。 罗列 4、了解物体的浮沉条件,并会利用浮沉条件解题。 同学们,对于浮力这一单元我们还记得一些吧,这一章的特点很明显,从书本上看内容不多也不难,但从近几年的中考试卷来看,本章为必考内容,而且所占的分值还不少,题型为多样化,如果把阿基米德原理实验作为实验探究题来考查,分值在5--8分,也有的地区把浮力的计算作为计算题或压轴题,这样本单元所占的分值比例应该在8---10分;可见,把握好浮力的相关知识点,对于我们广大考生相当重要,如果我们只停留在课本的知识体系中,考试可能会丢分。下面我们用七步教学法来为大家梳理本章的知识点与考点,以助力大家轻松应对浮力问题的考查。 特别说明:烦请各位老师,在把本学案打印给学生之前,删除答案部分,谢谢。 一、 基础点睛 1、浮力的定义:浸在液体中物体,所受到的向上托起的力叫浮力。(请注意浸在与浸没的区别)。物体在液体、气体中都会受到浮力。 1
2、浮力产生的原因:浸在液体或气体中的物体,上下表面受到的压力肯定不同,就是由于物体上下表面受到得到压力差,对物体产生了一个向上托起的力,这就是浮力产生的原因。 如右图所示,方块体上下表面处在水中的深度不同,受到的 压力不同,就会产生一个向上的压力差,这个压力差就是 浮力产生的原因。要注意的是:(1)有些物体浸在水中,但 上表面在水外,浮力就是下表面受到的向上的压力。(2)圆 柱体埋在水中(如电线杆)、大底朝下的园台体与容器的底部 紧密接触,底部不进水时,都是不受到浮力的。如右图所示, 石蜡快与容器底部紧密接触,水进不去,不受到浮力,因此 石蜡快在水中不会上浮。 3、直接测量浮力的大小: 如右图所示,利用弹簧测力计可以直接 测量浮力的大小,同时可以看出,物体排 开液体的体积越大,所受到的浮力就会越大, 同一个物体浸入在不同的液体中时,受到的浮力 也不同,下面由阿基米德原理实验装置可以探究出浮力的大小究竟等于什么。 4、阿基米德原理: 在右图中用图1的示数减去图3 的示数,就是金属块在水中受到 的浮力,再用图4的示数减去图2的示数,就是金属块排开液体的重 力,由此可见,浸在液体中的物体,所受到浮力等于物体排开的液体所受到 的重力,这就是阿基米德原理。 5、求浮力的公式:上面的探讨中我们了解了阿基米德原理,知道了浮力等于什么,那么,浮力如何来计算呢?我们必须推出用来求浮力的公式。 我们要明确的是,浮力的大小等于物体排开液体的重力,那么排开液体的重力就应该等于排开液体的质量乘以g,于是浮力的公式就显而易见: F=G排=Vρg, 式中的V表示物体排开液体的体积,单位是m,ρ表示液体的密度,单位是kg/m,这样,F
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的单位自然就是N,于是,浮力的公式就推出来啦,我们要会利用浮力基本的运算。 6、物体的浮沉条件及其运用:浸没在液体中的 物体,受到了重力和浮力,它究竟是上浮还是下沉 呢?比较这两个力的大小就会明白。 由图可知,物体的浮沉可以归纳为: 公式进行最当F大于G时,物体会上浮;当F等于G时物体会悬浮;当F小于G时,物体会下沉,同学们可要记住了。 物体的浮沉条件在实际当中运用比较广泛,例如:(1)、农民在春天育秧苗时,需要选出饱满的稻子作为种子,就采取泥水选种,使泥水的密度变大。浮力大于瘪谷的重力,让瘪谷漂浮,饱满的种子下沉,这样就可以分离开来。(2)、氢气球就是利用空气的浮力大于气球的重力,让气球升空。 关于浮力在实际中的应用例子较多,大家再思考吧,一定要让我们学的物理知识与生活实际相结合哟。 二、夯实小练: 同学们,上面给你们讲解了本讲的基础知识点,大家知道了阿基米德原理及计算浮力的公式,并了解了物体的浮沉条件,你是否能够把握透彻了呢?来上几题,我们来小练一把吧。 1、在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( ) A、试管在甲液体中受到的浮力较大 B、试管在乙液体中受到的浮力较大 C、装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大 D、装乙液体的烧杯底部所受液体压强较大 答案:D;解析:A、B、由图知:同一支试管,在两种液体中都是漂浮的,所以受到的浮力都等于它的重力而相等。此两选项均错误; C、D、由图知:浮力相同时,试管排开甲液体的体积较大,由公式ρ液=F浮gV排知,所以甲液体的密度较小;已知两种液体的深度相同,ρ甲<ρ乙,由公式p=ρgh知:甲液体对烧杯底部的压强较小,乙液体对容器底部的压强较大。所以选项C错误,选项D正确。 2.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( ) A. 铅球受到的浮力最大 B. 木块受到的浮力最大
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C. 铜块受到的浮力最大 D. 他们受到的浮力一样大 答案:D;解析:由图可知,铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中, 因物体浸没时排开液体的体积相等, 所以,体积相同的铅球、铜块和木块排开液体的体积相等, 由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。 3、如图所示,在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯,烧杯内分别装有不同的液体,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,两液面相平。关于这一现象,下列说法中正确的是( ) A. 甲杯中的液体密度小于乙杯中的液体密度 B. 甲杯中的鸡蛋排开液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力 C. 甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强 D. 甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等 答案:B;解析:(1)由图可知,鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于漂浮和下沉状态,物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等;物体下沉时,浮力要小于重力,故鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理知:鸡蛋排开甲液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力,故B正确; (2)ρ甲>ρ物时物体漂浮,ρ乙<ρ物时物体下沉,故甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,两杯中液面相平,由p=ρgh可知,甲杯底压强大于乙杯底压强,故AC错误。 (3)因为鸡蛋在甲中漂浮,乙中下沉,V排甲<V排乙, 又因为两液面相平,液体的体积与排开液体的体积之和相同; 所以甲液体的体积大于乙液体的体积,由(2)知ρ甲>ρ乙 根据m=ρV知,m甲>m乙,G甲>G乙 甲乙两个烧杯对水平桌面的压力:F=G液体+G鸡蛋+G容器 所以F甲>F乙,根据p=FS知,甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平面的压强,故D错误。 4、在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象可以判断,下列烧杯中的液体密度最大的是( ) A.A B.B C.C D.D 答案:C;解析:因为同一个密度计放在A、B、C、D液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在A、B、C、D种四液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,
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