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第2節　阿基米德原理(第1課時)
【知識重點】
1．會探究浮力大小跟排開液體所受重力的關系．(重點)
2．知道阿基米德原理．
3．能利用阿基米德原理及其推導式計算浮力的大小．(難點)
【課程集訓】
★知識點 阿基米德原理
學生實驗：探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系
猜想與假設：浸在液體中的物體所受的浮力F浮等于(選填“大于”“小于”或“等于”)物體排開液體所受的重力G排．
實驗器材：彈簧測力計、溢水杯、小桶、細繩、小石塊、水、酒精等．
進行實驗：按下圖所示步驟進行實驗：
(1)如圖A所示，用彈簧測力計測量空小桶所受的重力F1.
(2)如圖B所示，將溢水杯裝滿水(液面與溢水杯的溢水口齊平)，并把小桶放置在溢水杯口下方．
(3)如圖C所示，用彈簧測力計測出小石塊所受的重力F2.
(4)如圖D所示，將小石塊浸沒在水中，讀出此時彈簧測力計的示數F3，則物體所受的浮力F浮＝F2－F3.
(5)如圖E所示，測量小桶與排開水所受的總重力F4，則排開水所受的重力G排＝F4－F1.
(6)將記錄到的數據，填入表格中．
實驗 次數 小石塊所受的重力F2/N 小石塊浸在液體中時測力計的示數F3/N 小石塊所受的浮力F浮/N 小桶和排開水所受的總重力F4/N 小桶所受的重力F1/N 排開水所受的重力G排/N
得出結論：浸在液體中的物體所受的浮力大小等于(選填“大于”“小于”或“等于”)它排開的液體所受的重力，即F浮＝G排(選填“>”“<”或“＝”)．
分析論證：
1．在步驟D中，如果物體只有部分浸入水中，對實驗結論會產生什么影響？
答：不會有影響．
2．在步驟D中，如果物體漂浮在水面上，對彈簧測力計沒有拉力，對實驗結論會產生什么影響？
答：不會有影響．
3．完成一次實驗后，便馬上得出結論，結論可靠嗎？若不可靠，應該怎么做？
答：不可靠，應該更換不同液體或不同體積的固體，多次實驗．
【實驗過關】　(科學探究)某同學做“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”的實驗．
實驗操作步驟如下：
A．用彈簧測力計測出物體的重力；
B．將水倒入溢水杯中；
C．用彈簧測力計測量空小桶的重力，然后將其擺放在溢水杯的溢水口下方；
D．將系在彈簧測力計下的物體浸沒在水中，讓溢出的水全部流入小桶中，同時讀出彈簧測力計的示數；
E．將盛有溢出水的小桶掛在彈簧測力計下，讀出此時彈簧測力計的示數；
F．記錄、分析實驗數據，得出實驗結論；
G．整理實驗器材．
請根據上面的實驗過程回答問題：
(1)正確且最合適的實驗步驟為BCADEFG.(填字母序號)
(2)請指出下圖實驗操作中的一處錯誤：在圖乙中，水面沒有達到溢水口，該錯誤會導致排開水的重力的測量結果偏小．
(3)改正實驗操作后，若空小桶所受的重力為G桶，則物體所受的浮力F浮＝F1－F2，排開水的重力G排＝F3－G桶.(只能用F1、F2、F3、G桶表示)
(4)下表是記錄實驗數據的表格，請將表格第一行補充完整．
實驗 次數 空小桶的重力G桶/N 物體的重力F1/N 物體浸沒時彈簧測力計的示數F2/N 物體所受的浮力F浮/N 小桶與排開水的總重力F3/N 排開水的重力G排/N
1
2
3
(5)若得出了F浮大于G排的結論．關于得出此結論的原因，下列分析不合理的是A.
A．溢水口還在緩慢滴水，便把空小桶放在溢水口下方
B．放入物體前，溢水杯中未裝滿水
C．在圖丙步驟的操作中，物體碰到了容器底且對底部產生了壓力
D．實驗中先進行圖丙步驟，后進行圖甲步驟
(6)用酒精代替水重復實驗，目的是尋找普遍規律(選填“減小誤差”或“尋找普遍規律”)．
★知識點 阿基米德原理的簡單應用
(一)阿基米德原理的數學表達式：F浮＝G排．(F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排)
符號意義及單位：
符號,意義,單位,常見單位轉換關系F浮,浮力, N,
G排,排開的液體所受的重力, N,
m排,排開的液體的質量,kg,1 t＝103kg、1 g＝10－3kg
ρ液,液體的密度,kg/m3,1 g/cm3＝103kg/m3
V排,排開的液體的體積,m3,1 L＝1dm3＝10－3m3、1 cm3＝10－6m3阿基米德原理的推導式表明：物體所受浮力的大小只與液體的密度和物體排開液體的體積有關．
(二)V排和V物的關系，如下圖所示：
①V排＝V浸入(任何時候)
②物體浸沒在水中時，V排＝V物
③物體沒有浸沒在水中時，V排≠V物
1. (科學思維)如圖所示，用彈簧測力計掛著質量為1 kg的物塊，慢慢浸沒在裝滿水的溢水杯中，靜止后溢出水的質量為0.4 kg.求：物塊受到的浮力．(g取10 N/kg)
解：靜止后溢出水的質量為0.4 kg，根據阿基米德原理，物塊受到的浮力大小等于排開水的重力
F浮＝G排＝m排g＝0.4 kg×10 N/kg＝4 N
答：物塊受到的浮力是4 N．
2. 有一個重為2.5 N的石塊，浸沒到盛滿水的燒杯中，排出水的重力為1 N，則石塊所受的浮力是1N.
3.有一金屬球，在空氣中稱得重3.8 N，將它浸沒在盛滿水的溢水杯中時，溢出50 cm3的水，求：金屬球所受的浮力．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
4. 蛟龍AG600水陸兩棲飛機是我國自主研制的“三個大飛機”之一，被譽為國之重器．若飛機降落在湖面時，排開水的體積為65 m3，則飛機受到水的浮力為多大？(ρ水＝1×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
5. (物理學與社會發展)(2022 隨州改編)2022年5月15日新聞，“巔峰使命”珠峰科考項目組成功將自主研發的浮空艇從海拔4 300 m的營地升空到9 000 m，創造了浮空艇大氣科學觀測世界紀錄(如圖所示)．這次實驗中，浮空艇(表皮很薄的氣囊)體積為9 000 m3，浮空艇周圍空氣的密度為1.2 kg/m3，g取10 N/kg，求：浮空艇所受的浮力．
解：由題意可知，浮空艇排開空氣的體積
V排＝V＝9 000 m3
則浮空艇所受的浮力
F浮＝ρ空氣gV排＝1.2 kg/m3×10 N/kg×9 000 m3＝1.08×105 N
★解題指引 阿基米德原理同樣適用于氣體．
　★歸納總結
1．F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排 表明浮力的大小與物體的形狀、密度、浸沒在液體中的深度及物體在液體中是否運動等因素無關，只與液體的密度和物體排開液體的體積有關．
2．比較物體所受浮力的大小時，要緊抓F浮＝ρ液gV排．當ρ液相同時，V排大，則F浮大；當V排相同時，ρ液大，則F浮大．
3．經常用“因為物體浸沒，所以V物＝V排＝”來求解物體的體積．也經常用“因為物體浸沒，所以V排＝V物，那么F浮＝ρ液gV物”來求解物體所受的浮力．
【提能訓練】
1．(物理觀念)(2022 婁底新化縣期末)將質量為0.5 kg的物體，輕輕放入盛滿清水的溢水杯中，溢出0.2 N的水，則此物體受到的浮力是(g＝10 N/kg)(D)
A．5 N B．0.5 N
C．2 N D．0.2 N
2．(科學探究)(2022 深圳期中)小凱進行驗證阿基米德原理的實驗，正確操作過程如圖所示，圖中F1、F2、F3、F4分別表示對應的彈簧測力計示數．下列說法正確的是(D)
A．如果實驗中物體沒有完全浸沒在水中，則不能驗證“阿基米德原理”
B．F2＜F1表明物體受到的重力減小了
C．物體排開的液體受到的重力G排液＝F1－F2
D．若F1－F2＝F4－F3，則說明本次實驗結果符合阿基米德原理
3．(物理學與社會發展)(2022 潮州潮安區期中)如圖所示，我國的“奮斗者”號創造了萬米的中國載人深潛新紀錄，當潛水器完全潛入水中時排開水的體積為50 m3，則它所受的浮力為5×105N；此時載人潛水器繼續下潛，所受的壓強增大，浮力不變.(后兩空選填“增大”“不變”或“減小”)(ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
4．一個體積為160 cm3的木塊漂浮在水面上，露出水面的體積為其總體積的，(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：木塊受到的浮力．
5．(科學思維)(2022 珠海模擬改編)如圖所示，水平地面上有一個盛水容器，內有棱長為10 cm的正方體物塊B，物塊B下端系一根細線與容器底部相連．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：物塊受到的浮力．

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