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2. 阿基米德原理法

浮力及其在生活中的应用 · 初二
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 浸在流体中的物体受到向上的浮力,大小等于它排开流体所受的重力。

从哪来 建立在“流体定义”之上。流体(液体和气体)具有流动性,能传递压强,这是产生浮力的物质基础。

为什么 物体浸入流体中,上下表面存在深度差。根据液体压强公式 $p=\rho gh$,下表面深度大、压强大,上表面深度小、压强小。 压力差 $F_{浮} = F_{向上} - F_{向下}$。 通过推导可知,这个压力差在数值上恰好等于物体排开的那部分流体的重力 $G_{排} = m_{排}g = \rho_{液}V_{排}g$。 本质是流体对物体各表面压力的合力。

生活体验法
让学生把空矿泉水瓶按入水中,感受阻力随深度增加而增大;再装满水按入,感受阻力几乎不变。
适合:感性思维强、喜欢动手操作、对抽象公式恐惧的学生。
逻辑推导法
画出一个浸没在液体中的长方体,标注上下表面面积 $S$ 和深度 $h_1, h_2$。 计算 $F_{向上} = \rho g h_2 S$,$F_{向下} = \rho g h_1 S$。 相减得 $F_{浮} = \rho g (h_2 - h_1) S = \rho g V_{排}$。
适合:逻辑严密、擅长数学推导、喜欢探究原理的学生。
类比称重法
用弹簧测力计吊着石块,先读空气重量 $G$,再浸入水中读示数 $F_{拉}$。 浮力 $F_{浮} = G - F_{拉}$。 同时用量筒测出排开水的体积 $V_{排}$,计算 $G_{排} = \rho_{水} g V_{排}$。 对比发现两者相等。
适合:实验操作能力强、通过数据对比建立概念的学生。
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练一道
基础题
一个体积为 $2 \times 10^{-3} \text{m}^3$ 的铁块完全浸没在水中,求它受到的浮力。($\rho_{水}=1.0 \times 10^3 \text{kg/m}^3, g=10 \text{N/kg}$)
变式
一个物体重 50 N,体积为 $4 \times 10^{-3} \text{m}^3$。将其放入水中,静止时受到的浮力是多少?($\rho_{水}=1.0 \times 10^3 \text{kg/m}^3, g=10 \text{N/kg}$)
试试手自己判
检测题
一个实心铁球和一个实心铝球,体积相同,同时浸没在水中。它们受到的浮力大小关系是? A. 铁球大 B. 铝球大 C. 一样大 D. 无法确定
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
学生能指出两球体积相同且都浸没,因此 $V_{排}$ 相同;液体密度 $\rho_{液}$ 相同;根据 $F_{浮} = \rho_{液} g V_{排}$,浮力只与液体密度和排开体积有关,与物体密度、质量无关。选择 C 且能说出理由者判对。
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