《阿基米德原理》浮力PPT课件优质.ppt
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1、阿基米德原理阿基米德原理 阿基米德(阿基米德(Archimedes,前前287前前212)是古希腊伟大的)是古希腊伟大的科学家。他在物理学方面的贡科学家。他在物理学方面的贡献主要有两项:其一是献主要有两项:其一是关于浮关于浮力问题力问题;其二是关于;其二是关于杠杆平衡杠杆平衡问题问题。 阿基米德有句名言:阿基米德有句名言:“给我一个支给我一个支点,我可以撬动地球点,我可以撬动地球”。 国王让金匠做了一顶新的纯金王冠。但他怀疑金匠在金冠中掺假了。可是,国王让金匠做了一顶新的纯金王冠。但他怀疑金匠在金冠中掺假了。可是,做好的王冠无论从重量上、外形上都看不出问题。国王把这个难题交给了阿基做好的王冠无
2、论从重量上、外形上都看不出问题。国王把这个难题交给了阿基米德。米德。 阿基米德日思夜想。一天,他去澡堂洗澡,当他慢慢坐进澡堂时,水从盆阿基米德日思夜想。一天,他去澡堂洗澡,当他慢慢坐进澡堂时,水从盆边溢了出来,他望着溢出来的水,突然大叫一声:边溢了出来,他望着溢出来的水,突然大叫一声:“我知道了!我知道了!”竟然一丝不竟然一丝不挂地跑回家中。原来他想出办法了。挂地跑回家中。原来他想出办法了。 阿基米德把金王冠放进一个装满水的缸中,一些水溢出来了。他取了王冠,阿基米德把金王冠放进一个装满水的缸中,一些水溢出来了。他取了王冠,把水装满,再将一块同王冠一样重的金子放进水里,又有一些水溢出来。他把把水
3、装满,再将一块同王冠一样重的金子放进水里,又有一些水溢出来。他把两次的水加以比较,发现第一次溢出的水多于第二次。于是他断定金冠中掺了两次的水加以比较,发现第一次溢出的水多于第二次。于是他断定金冠中掺了银了。经过一翻试验,他算出银子的重量。当他宣布他的发现时,金匠目瞪口银了。经过一翻试验,他算出银子的重量。当他宣布他的发现时,金匠目瞪口呆。呆。 这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王。阿基米德从中发现了一条原这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王。阿基米德从中发现了一条原理:即物体在液体中减轻的重量,等于他所排出液体的重量。这条原理后人以理:即物体在液体中减轻的重量,等于他所排出液体的重量。这条
4、原理后人以阿基米德的名字命名。阿基米德的名字命名。 阿基米德阿基米德(Archimedes,约公元前,约公元前287212)是古希是古希腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。在水中,人为什么有上浮的感觉?在水中,人受到了浮力的作用。万吨巨轮在水中,为什么不下沉?因为万吨巨轮在水中,受到浮力的作用。潜艇可以在大海中悬浮氢气球、热气球、气象气球为什么能腾空而起?因为氢气球、热气球、气象气球在空中受到浮力的作用。弹簧秤示数为什么变小了托力托力G 加水后弹簧为什么伸长了加水后弹簧为什么伸长了金属块金属块托力托力重力液体或气体对浸在其中的物体有竖
5、直向上的托力,物理学中把这个托力叫浮力浮力的方向:浮力的方向:竖直向上竖直向上。浮力产生的原因:浸在液体里的物体,受到浮力产生的原因:浸在液体里的物体,受到液体对物液体对物体体下表面压力与上表面压力差。下表面压力与上表面压力差。 F F浮浮=F=F下表面下表面-F-F上表面上表面空气中弹簧测力空气中弹簧测力计的示数为计的示数为G水中弹簧测力计水中弹簧测力计的示数为的示数为FF浮=GF怎样计算他们受到的浮力呢F浮浮=GF/ (称重法)(称重法)其中其中G表示物体在空气中时弹簧测力计的示表示物体在空气中时弹簧测力计的示数,数,F/为物体在液体中时弹簧测力计的示为物体在液体中时弹簧测力计的示数,数,
6、F浮浮表示物体所受的浮力。表示物体所受的浮力。浮力的大小与哪些因素有关呢?浮力的大小与哪些因素有关呢?实验探究1: 浮力的大小与哪些因素有关?实验猜想:猜想1:浮力可能与液体的密度有关猜想2:浮力可能与物体的体积有关猜想3:浮力可能与物体浸入液体的深度有关设计实验:、把鸡蛋放入清水中,观察出现的现象。、在清水中加入盐,改变水的密度,再观察出现的现象。实验现象:实验结论:猜想1 是正确的,浮力的大小跟液体的密度有关。、在清水中,鸡蛋下沉。、清水中加入食盐后,盐水的密度增大,鸡蛋慢慢上浮直至漂浮的状态。在死海中,人为什么能悠闲地浮在水面上看书?说明人受到的浮力跟哪一个因素有关?这是因为人受到了海水
7、的浮力,浮力跟海水的密度有关。猜想2:浮力可能与物体的体积有关观察实验:两个弹簧测力计的读数一样吗? 分别是多少? 实验说明了什么问题? 把同一物体浸入相同的液体中的不 同深度。容器中的液体的液面发生什么样的变化? 实验分析:、同一物体浸入相同的液体中,浸在液体中的体积不同,弹簧测力计的读数也不相同。实验结论: 在猜想2中,浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。、液体的液面随着物体浸在液体的体积的增大而升高。、浸在液体中的体积也叫做物体排开液体的体积。 在大海中,轮船是用会在水里下沉的铁制做的,但是轮船却不会沉入海底,这是利用了什么道理呢?实验探究2:橡皮泥放入水中,会沉入水底把橡皮泥做成船的形
8、状做成船形的橡皮泥放入水中,浮在水面上做成船形的橡皮泥还能装上许多的物体说明橡皮泥受到的浮力变大了 把橡皮泥做成船形,是增大了橡皮泥排开水的体积,从而获得了更大的浮力。比较两次的实验: 钢铁制作的轮船不会沉入海底,就是利用了这样的道理的。设计实验:把物体放入清水中,观察测力计的读数 F1 。改变物体在水中深度,再观察测力计的读数 F2 。比较两次的读数 F1 和 F2 。实验现象:实验结论: 在猜想3中,浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关(当物体完全浸泡在液体中)。、把物体放入清水中,测力计的读数 F1 = 2 N。比较读数 F1 和F2,发现测力计的读数没有发生改变。、改变物体在水中深度后
9、,测力计的读数 F2 = 2 N 。 物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 有关,还与物体排开液体的 有关,而与浸没在液体中的 无关。密 度体 积深 度根据猜想1、2、3得出的实验结论:实验2,浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。实验3,浮力的大小跟物体所在液体中的深度无关。实验1,浮力的大小跟液体的密度有关。分析归纳实验探究3:探究浮力的大小实验器材:石块、铝块、铁块、溢水杯、空杯、测力计、水、用弹簧测力计先测出石块的重力G。、用弹簧测力计再测出空杯子的重力G杯。1.15N0.45N、把石块浸没在盛满水的溢水杯里,用空杯承接从溢水杯里被排开的水,读出此时弹簧测力计的示数 F。、用弹簧测力计
10、测出承接了水后杯子的总重 G总 。0.70N0.90N收集实验数据:研究对象物重G/N 空杯重 G杯/N 物体浸没水中时弹簧测力计 示数F/N杯、水总重 G总/N浮力的大小 F浮/N排开水的重量G排/N石块0.45铝块0.45铁块0.451.150.700.900.450.450.540.340.200.200.650.780.680.100.550.10比较浮力的大小和物体排开水的重量,你发现了什么?实验结论:浸在液体中的物体所受的浮力的大小 (填“等于”、“大于”或“小于”)被物体排开的液体所受的 。这便是著名的阿基米德原理。等于重力公式:公式:F浮浮 = = G排排= =液液g Vg V
11、排排阿基米德原理内容:阿基米德原理内容:物体物体全部或部分全部或部分浸在液体中浸在液体中时,时,它会受到向上的浮力,它会受到向上的浮力,浮力浮力的的大小等于大小等于物体排开物体排开液液体所受到的重力的大小。体所受到的重力的大小。阿基米德原理的数学表达式:阿基米德原理的数学表达式: F F浮浮= =G G排排液液 F F浮浮= = 液液gvgv排排 A.A.物体排开液体体积相等时物体排开液体体积相等时,液体密度越大,浮力,液体密度越大,浮力越大。越大。 B.B.液体密度相等时液体密度相等时,物体排开液体体积越大,浮力,物体排开液体体积越大,浮力越大越大3.3.阿基米德原理也适用气体阿基米德原理也
12、适用气体浮体浮体1.1.漂浮在液面上物体或悬浮在液体中的物体叫漂浮在液面上物体或悬浮在液体中的物体叫浮体浮体2.2.浮体浮体所受所受浮力浮力的计算的计算: : F F浮浮= =G G物物例:例:一个一个2N的物体,挂在弹簧测的物体,挂在弹簧测力计上,当钩码浸没在水中时弹力计上,当钩码浸没在水中时弹簧测力计的示数是簧测力计的示数是1.2N,这个钩,这个钩码受到水的浮力是码受到水的浮力是 N0.8例:例:下面关于浮力的说法中,正确的是下面关于浮力的说法中,正确的是 ( ) A、只要液体密度大,对浸没在其中的物体的浮力就一定大、只要液体密度大,对浸没在其中的物体的浮力就一定大 B、只要物体的体积大,
13、所受的浮力一定大、只要物体的体积大,所受的浮力一定大 C、物体所受的浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,、物体所受的浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,与物体的形状及浸没液体中的深度无关与物体的形状及浸没液体中的深度无关 D、阿基米德原理只适合液体、阿基米德原理只适合液体C例:例:如图,甲乙两球体积相同在浸没水中静止不动,则如图,甲乙两球体积相同在浸没水中静止不动,则 ( )甲乙A、两球受到的浮力一样大、两球受到的浮力一样大 B、乙球受到的浮力大、乙球受到的浮力大 C、甲球受到的浮力大、甲球受到的浮力大 D、条件不足,无法确定、条件不足,无法确定C例:例:三个体积相同的立方体三个体
14、积相同的立方体a a、b b、c c分别浮在同分别浮在同种液体的液面上,如图所示,若它们所受的浮种液体的液面上,如图所示,若它们所受的浮力分别为力分别为F Fa a、F Fb b、F Fc c,则这三个力由小到大的,则这三个力由小到大的顺序是顺序是_;物体的质量;物体的质量是是mma a、mmb b、mmc c;则这三个质量由小到大的顺;则这三个质量由小到大的顺序是序是_AAAAA水水水盐水12345(1)若选用的操作是)若选用的操作是1、3、5或或1、4、5,可研究浮力的大小与可研究浮力的大小与 的关系。的关系。 例:例: 如图为小华同学如图为小华同学“研究影响浮力大研究影响浮力大小的因素小
15、的因素”实验的若干操作,根据此图实验的若干操作,根据此图液体的密度液体的密度AAAAA水水水盐水12345(2)若研究浮力的大小与物体排开液体体积)若研究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,可选用的操作是的关系,可选用的操作是 (填序号)。(填序号)。 如图为小华同学如图为小华同学“研究影响浮力大研究影响浮力大小的因素小的因素”实验的若干操作,根据此实验的若干操作,根据此图图1、2、3AAAAA水水水盐水12345(3)若研究浮力的大小与物体浸没深度的)若研究浮力的大小与物体浸没深度的关系,可选用的操作是关系,可选用的操作是 (填序号)(填序号) 如图为小华同学如图为小华同学“研究影响浮力大研
16、究影响浮力大小的因素小的因素”实验的若干操作,根据此实验的若干操作,根据此图图1、3、4对原理的理解对原理的理解(1)物体)物体“浸在液体里浸在液体里”包括包括“全部浸入(即浸没)全部浸入(即浸没)”和和“部分部分浸入浸入”两种情况。两种情况。不论物体是浸没还是部分浸入在液体不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言,里都受到浮力。对于同一物体而言,浸没时受到的浮力大,部分浸入时受浸没时受到的浮力大,部分浸入时受到的浮力小,而且浸入的体积越小,到的浮力小,而且浸入的体积越小,所受的浮力也越小。所受的浮力也越小。浸没浸没部分浸入部分浸入(2)浮力的大小等于被物体排开)浮力的大
17、小等于被物体排开的液体受到的重力。的液体受到的重力。A浸没时,浸没时,V排排=V浸浸=V物物,此时物体,此时物体所受的浮力等于排开液体的重力,即所受的浮力等于排开液体的重力,即F浮浮=G液液=液液gV排排=液液gV浸浸=液液gV物物B部分浸入时,部分浸入时, V排排=V浸浸V物物F浮浮=液液gV排排=液液gV浸浸液液gV物物V排排=V浸浸=V物物V排排=V浸浸V物物V浸浸(3)同一物体浸没在不同的液体中时,由于)同一物体浸没在不同的液体中时,由于液体的密度不同,所受的浮力也不同液体的密度不同,所受的浮力也不同.根据公式根据公式 F浮浮=液液g V排排,浸没时浸没时, V排排 = V物物,当当液
18、液不同时,浮力也随之变化不同时,浮力也随之变化。(4)浮力产生的原因是液体对物体向上和向下)浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的的压力差压力差。 物体在液体中的位置越深,则受到的物体在液体中的位置越深,则受到的液体压强越大,则作用在物体各个面液体压强越大,则作用在物体各个面上的压力越大。上的压力越大。Lh1h2F下下F上上根据根据F压压=PS=液液g h. S,当,当h增大时,增大时,F压压也增大。也增大。 但上、下两个表面的压力但上、下两个表面的压力差却不变,即:差却不变,即:F= F下下 - F上上=液液g Sh2 - 液液g S h1 =液液g S(h2 - h1) =液液g SL 当
19、物体跟盛液体当物体跟盛液体的的容器底部容器底部紧密接触紧密接触时,则时,则于物体下部没有液体,因而就不受到液体对它向于物体下部没有液体,因而就不受到液体对它向上的压力,也就是物体没有受到浮力的作用。上的压力,也就是物体没有受到浮力的作用。(5)阿基米德原理同样适用于气体。)阿基米德原理同样适用于气体。悬浮和漂浮的相同点和区别:悬浮和漂浮的相同点和区别:相同点:相同点: 都是静止在液体中,都只受重力和浮力作都是静止在液体中,都只受重力和浮力作用,根据二力平衡条件,用,根据二力平衡条件,重力和浮力重力和浮力相等,即:相等,即: F浮浮 =GF浮浮GF浮浮G悬浮悬浮漂浮漂浮不同点:不同点:(1)悬浮
20、时,物体停留在液体内部)悬浮时,物体停留在液体内部的任何地方,它必定的任何地方,它必定全部浸没全部浸没在液体在液体中;而漂浮,物体是静止在液面上,中;而漂浮,物体是静止在液面上,它它必定在一部分露在液面之上必定在一部分露在液面之上。(2)悬浮时,物体浸没在液体中,所)悬浮时,物体浸没在液体中,所以以V排排 =V物物,而漂浮时,物体只有一部,而漂浮时,物体只有一部分浸入液体中,所以分浸入液体中,所以V排排V物物。V排排 =V物物V排排 物,物, F浮浮 G 上浮上浮当当液液 物,物, F浮浮 G 下沉下沉 当当液液 = 物,物, F浮浮 = G 悬浮悬浮例:例:求木块密度?求木块密度?设木块体积
21、为设木块体积为V, 在水面上,在水面上, 在水面下,木块漂浮,应有:在水面下,木块漂浮,应有: F浮浮 = G物物 =物物 g V,又根据阿基米德原理,应有:又根据阿基米德原理,应有: F浮浮 =水水 g V排排 =水水 g 物物 g V=水水 g 物物= 水水=0.625103千克千克/米米3F浮浮GV83V85V85V85V85V83V851.1.轮船是浮体轮船是浮体 F F浮浮=G=G物物2.2.潜水艇靠改变潜水艇靠改变自身重力自身重力实现沉浮。实现沉浮。3.3.密度计密度计:测液体的密度,:测液体的密度,刻度上小下大刻度上小下大4.4.气球和气艇靠改变物体浸没在空气中的气球和气艇靠改变
22、物体浸没在空气中的体积体积来改来改变受到浮力实现升降。变受到浮力实现升降。例:例:在大海中航行的轮船、空气中上升在大海中航行的轮船、空气中上升的气球、太空中运行的宇宙飞船是否都的气球、太空中运行的宇宙飞船是否都受到浮力?受到浮力?答:轮船受到海水浮力,气球受空答:轮船受到海水浮力,气球受空气浮力,飞船没有受到浮力。气浮力,飞船没有受到浮力。例:例:如图所示,是一位先生巧用物理知识将帽如图所示,是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关键知识是键知识是( )( )A A气球受到重力气球受到重力B B帽子质量大于气球质量帽子质量大于气球质
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