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课件网) 第九章 浮力 9.2 阿基米德原理 由上节的实验可以知道，物体浸入液体的体积越大，液体的密度越大，物体受到的浮力就越大。而物体浸入液体的体积，等于被它排开的液体的体积因此，物体受到的浮力的大小可能与物体排开的液体的重力存在着一定的关系。 曹冲称象的启示 曹冲称象的故事是大家比较熟悉的。由于大象很重，当时还没有可以直接为其称重的秤。曹冲的办法是：先把大象拉到船上，记下船的吃水深度(图9-2-1)；再用许多石块代替大象，使船达到相同的吃水深度；最后称出这些石块的总质量，就可知道大象的质量了。 图9-2-1 曹冲称象 大象或石块越重，船的吃水深度越大，被船排开的水越多。我们知道，载了大象或石块的船受到的重力与浮力是平衡的，由此，可以猜想：物体受到的浮力的大小与它排开水的多少有着密切的关系。 那么，两者间究竟有什么关系呢 我们通过实验来探究。 阿基米德原理 探究浮力的大小 为研究物体受到的浮力的大小与物体排开的液体的重力的关系，我们选择弹簧测力计、小石块、溢水杯、清水等器材进行实验探究。 (1)如图9-2-2(a)所示，用弹簧测力计测出小石块的重力G＝_____N 再测出空杯的重力G杯＝_____N。 (2)如图9-2-2(b)所示，把小石块浸没在盛满水的溢水杯里，用空杯承接从溢水杯里被小石块排出的水，读得此时弹簧测力计的示数 F′＝_____N。 图9-2-2 探究浮力的大小 3 0.5 2 由此可算得小石块所受浮力F浮＝G－F′＝_____N。 (3)如图9-2-2(c)所示，测出承接了水后杯子的重力 G′杯＝_____N。 (4)算得被小石块排开的水重 G排=G′杯－G杯=_____N。 1 图9-2-2 探究浮力的大小 1.5 1 (5)比较 F浮 和 G排 的大小，可以发现 F浮＝G排。 上面的实验是小石块浸没的情况，部分浸入的情况又会怎么样呢 请再做一次实验。 由此可以得出以下结论： 浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。 这就是阿基米德原理 (Archimedes′ principle)，用公式表示为 F浮＝G排 实验证明，阿基米德原理对气体同样适用。例如，空气对气球的浮力大小就等于被气球排开的空气所受的重力。 人类从古代就知道利用浮力了。古人把树干挖空做成独木舟(图9-2-3)，既能载人，又可载物。用钢板制成的万吨巨轮能排开的水量很大，受到的浮力很大，所以能浮在水面上。 图9-2-3 古代独木舟 例题 在图9-1-4所示的实验中，如果铁块的体积 V＝50cm，g取10 N/kg，试问： (1)把铁块浸没在水中时，它排开的水的重力为多少 它受到的浮力多大 (2)把铁块浸没在密度为 1.1×103kg/m3 的盐水中时，它排开的盐水的重力为多少 它受到的浮力多大 解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。 (1)铁块浸没在水中时，它排开的水的体积 V排＝V＝ 50 cm3＝5×10－5 m3 它排开的水的重力 G排＝m排g＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×5×10－5m3×10N/kg＝0.5N 所以，铁块受到的浮力 F浮＝G排＝0.5 N (2) 铁块浸没在盐水中时，它排开的盐水的体积 V′排＝V＝5×10－5 m3 它排开的盐水的重力 G′排＝m′排g＝ρ盐水V′排g ＝1.1×103kg/m3×5×10－5m3×10N/kg＝0.55 N 所以，铁块受到的浮力 F′浮＝G′排＝0.55 N 答：(1)把铁块浸没在水中时，它排开的水的重力为 0.5N，它受到的浮力为 0.5N。 (2)把铁块浸没在密度为 1.1×103kg/m3 的盐水中时，它排开的盐水的重力为 0.55 N，它受到的浮力为 0.55N。 北京时间 2021年12月9日15 时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲航天员王亚平做了一个浮力消失的实验(图9-2-4)。 浮力消失实验 图9-2-4 王亚平在做“浮力消失”实验 她把乒乓球压入水里，令人惊奇的是，乒乓球并没有像在地球上一样浮在水面上，而 ... ...
