初中物理人教版八年级下册10.2 阿基米德原理学案

第2节   阿基米德原理

  1．表述：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于___________________。

  2．公式为______________，浮力的大小只与_______________和__________________有关。

注意：浸在指的是物体全部浸入和部分浸入、部分露出液面两种情况；V排指的是物体排开的液体的体积，要与物体的体积区分开。

探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。

  （1）实验器材：溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶。

  （2）实验步骤：

①如图甲所示，用测力计测出金属块的重力；

②如图乙所示，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。同时，用小桶收集物体排开的水；

③如图丙所示，测出小桶和物体排开的水所受的总重力；

④如图丁所示，测量出小桶所受的重力。

结论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。

2. 公式：

解读：在应用阿基米德原理时应注意：①“浸在”包含两种情况：一是物体有一部分浸在液体中，此时V排=V浸入<V物；二是物体全部没入液体中，此时V排=V浸入=V物。

②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”，这里要注意浮力本身是力，只能和力相等，很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量，不具有可比性；这里所受的重力，不是物体所受的重力，而是被排开液体所受的重力。

③由F浮=ρ液gV排，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两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状，与在液体中是否运动，液体的多少等因素无关。

④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小，等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。

【例题1】如图所示是小明同学在探究“浮力大小”的实验，实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是（    ）

A．F浮=F2–F1        B．F浮=F4–F3              C．F浮=F2–F3        D．F浮=F2–F4

1．将一重为80 N的物体，放入一盛满水的溢水杯中，从杯中溢出了30 N的水，则物体受到的浮力是（    ）

A．80 N            B．30 N           C．50 N            D．110 N

2．如图所示，在研究浮力的大小时，将浮于水面的盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实，下列猜想最符合研究目的是（    ）

   A．用力越大，物体排开水的体积越大  B．液体密度越大，物体所受浮力越大

C．物体排开水越多，所受浮力越大    D．物体的体积越大，所受浮力越大

3．如图所示，体积相等，形状不同的铅球、铁板和铝块浸没在水中不同深度处，则（    ）

   A．铁板受到的浮力大

B．铝块受到的浮力大

C．铅球受到的浮力大

D．它们受到的浮力一样大

4．“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇，当它由海面逐渐潜入海水中的过程中，它受到的(    )

A．浮力不变      B．浮力增大       C．浮力减小      D．压强不变

5．一艘轮船从海里驶入河里，下列说法正确的是(    )

A．轮船所受浮力变小            B．轮船所受浮力变大

C．轮船排开液体的体积变小      D．轮船排开液体的体积变大

6．形状不同的物体都浸没在同种液体中，所受浮力相等，它们(    )

A．体积一定相等    B．质量一定相等    C．密度一定相等    D．一定都是实心物体

7．将重6 N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了4 N的水，物体受到的浮力是(    )

A．10 N         B．6 N          C．4 N          D．2 N

8．将匀质铁球的一半浸入水中，排开水的重力为0.8牛，铁球受到浮力的大小为___________牛；将它

全部浸没在水中，受到浮力的大小为___________牛，当它在水中下沉时，受到浮力的大小___________

（选填“变小”、“不变”或“变大”）。

9．如图所示，把一个边长为10 cm的正方体放入水中，静止时，木块有的体积

浸入水中，此时木块受到的浮力是___________N。（ρ水=1.0×103 kg/m3）

10．重为5牛的正方体物块，用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时，测力计的示数为2牛，则物块所受浮力的大小为___________牛；增大物块浸没的深度，它所受浮力的大小将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；将细线剪断瞬间，物块所受合力的方向为___________。

11．体积均为200 cm3的木块和合金块，放入水中静止时的情况如图所示，已知木块重为1.8 N，合金块

重为6 N，则合金块受到的浮力为___________N，木块露出水面的体积为___________cm3。

12．如图所示的实验是研究浸没在水中的石块所受浮力跟它排开水的重力的关系。

（1）对比乙弹簧测力计两次的示数可知石块受浮力大小是___________N。

（2）对比甲弹簧测力计两次的示数可知石块排开的水重是___________N。

（3）实验得到的结论是石块所受浮力的大小等于_________________________________。

13．如图为一种水陆两栖抢险救援车，人和车的总重量为600 kg。问：救援车停泊时漂浮在水面时

（1）浮力是多少N?（取g=10 N/kg）
（2）排开水的体积多大？

14．如图所示，体积为500 cm3的长方体浸没在装有水的柱形容器中，细线对木块的拉力为2 N，如图所示，（取g=10 N/kg），求：

（1）木块受到水的浮力。

（2）木块的重力。

（3）木块的密度。

（4）若剪断细线待木块静止后漂浮在水面上，此时木块受到水的浮力。

15．如图所示，把同一个玩具分别放入水、盐水中，若在水中所受浮力为Fa，在盐水中所受浮力为Fb，则两次浮力的大小关系为(    )

    A．Fa>Fb                 B．Fa=Fb

C．Fa<Fb                 D．无法比较

16．如图所示，甲、乙、丙是体积相同，形状不同的铝块、铁块和铜块，当它们浸没在水中时，它们受到的浮力是(    )

    A．甲最大                          B．乙最大

C．丙最大                          D．一样大

17．将金属块挂在弹簧测力计下端，先后浸没在水和酒精中，金属块静止时弹簧测力计的示数如图甲、乙所示，已知ρ水=1.0×103 kg/m3，ρ酒精=0.8×103 kg/m3，g=10 N/kg，则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是(    )

    A．在水中受到的浮力为2 N

B．体积为10 cm3

C．质量为3 kg

D．密度为3.0×103 kg/m3

18．由某种合金制成的两个大小不同的工艺品，其中一个实心，一个空心．小明为判定哪个是空心的，进行了如下实验．请将下列实验步骤中空白处补充完整。（已知ρ水=1.0 g/cm3，取g=10 N/kg）

（1）用弹簧测力计测出小工艺品的重力G=2 N。

（2）将挂在测力计下的小工艺品浸没水中，此时测力计的示数F=1.6 N，

 则浮力F浮=___________N。

（3）用测力计测出大工艺品的重力G2=3 N。

（4）如图所示，将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中，

 测力计的示数F2=___________N。

（5）根据实验步骤可算出合金的密度ρ=___________g/cm3，

  则___________（选填“大”或“小“）工艺品是空心的。

19． 在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系“实验时，具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差，最合理操作步骤应该是(    )

    A．甲、乙、丙、丁      B．乙、甲、丙、丁

C．乙、甲、丁、丙      D．丁、甲、乙、丙

20． 有一体积为0.2 m3的铁块，将它完全浸没在水池中，此时水的深度为1 m，则铁块受到的浮力是____________N，水对池底的压强是____________Pa。

21． 有质量相同的两个实心球，其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端，然后将两球完全浸没在水中，此时两球所受浮力之比为__________，两弹簧测力计的示数之比为__________。

22． 如图甲所示，一个立方体悬挂在弹簧测力计下处于静止状态时，弹簧测力计示数为5 N，如图乙所示，将此立方体一半浸入某液体中静止时，测力计示数为4.5 N，则此立方体受到的浮力为__________N，若某时刻剪断乙图中悬吊立方体的细线，则立方体受到的浮力变化情况是__________；立方体的下表面压强将__________（选填“一直不变”、 “先变大后不变”或“先变小后不变”），若已知该立方体的体积为125 cm3， 则这种液体的密度为__________kg/m3（g=10 N/kg）

23． 同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素。（g取10 N/kg，ρ水=1×103 kg/m3）

（1）为了测出塑料瓶的体积，进行如下操作，

①把天平放在水平桌面上，调节天平平衡，在左盘中放入盛有适量水的烧杯，通过增减砝码

和移动游码使天平再次平衡，所加砝码和游码的位置如图甲所示，烧杯和水的总质量为__________g。

②在空塑料瓶中装入适量细沙，拧紧瓶盖，在瓶颈系一细绳，手拿细绳将塑料瓶完全浸没于烧杯的水中（瓶没有接触烧杯，水未溢出），通过增减砝码和移动游码使天平再次获得平衡，所用砝码总质量和游码所示质量之和为167 g，塑料瓶的体积是__________cm3。

（2）同学们根据生活经验提出了如下三种猜想，并举出了相应的实例。

猜想一，浮力的大小与物体的密度有关，实例：铁块可以在水中下沉，木头可以浮在水面上；

猜想二，浮力的大小与液体的密度有关，实例：鸡蛋可以在水中下沉，在盐水中可以浮起来；

猜想三，浮力的大小与浸入液体的深度有关，实例：在游泳池里，人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大。

为了验证以上猜想是否正确，同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究，实验过程如图乙所示。

①根据实验步骤d和__________（填序号），可以确定猜想二是正确的；

②根据实验步骤c和d可以验证猜想三是__________（选填“正确”或“错误”）；对该猜想对应的实例，合理的解释是_________________________________________________。

③要验证猜想一是否正确，可以在塑料瓶中__________后再进行探究。

④同学们讨论认为，猜想一和猜想二中的实例反应了物体的浮与沉可能与密度有关，要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时，物体的密度应小于__________g/cm3 。

24．  将你一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从下

图提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。

（已知水的密度是ρ水）

方案一：器材       

    （1）写出你需要测量或记录的物理量及其符号：_____________________________            。

（2）食指所受浮力大小的表达式：F=____________。

方案二：器材          

（1）写出你需要测量或记录的物理量及其符号：___________________________                                                                                                                       _                                                                                   。

（2）食指所受浮力的表达式：F=____________。

25． 重为8 N的物体挂在弹簧测力计下面，浸没到如图所示圆柱形容器的水中，

此时弹簧测力计的示数为6 N，已知容器底面积为100 cm2。求：（取g=10 N/kg）

（1）物体受到的浮力；

（2）物体的密度；

（3）物体浸没水中后，容器对水平桌面增大的压强。

26．  “童话云和”盛产木制玩具，是著名的木玩之城。小科同学从某玩具厂得到三块相同的积木，利用该

积木和简单的器材在家里进行了“科学小实验”，请分析回答：（取g=10 N/kg）

（1）称得一块积木的质量为144克，测得该积木的长10厘米、宽6厘米、高4厘米，则积木的密度为___________克/厘米3；

（2）（2）当将积木搭成如图三种方式时，积木对水平地面的压强大小关系为_________（用p甲、p乙、p丙表示）；

（3）把一块积木放入水中，若要使积木的上表面恰好浸没，则在积木上至少要施加多大的力？