科普下阿基米德原理介绍( 二 )


2.2应用实例
1.气球
阿基米德原理可用于解释气球的上升机理:充满轻气体的气球的自重小于它所排开的空气的重量(浮力) 。
2.液体比重计
对部分浸入液体的比重计 , 它所受到的浮力:F=W=γV。式中W为比重计的重量 , V为浸入液体的体积;γ为液体的比重 。若已知W和V , 可确定比重γ 。
3.排水量
Vmax=m船/ρ水由ρ=1,得 Vmax=m船/1简写: V=m即体积常数等于质量常数 , 合称排水量 。
4.积云对流
阿基米德静浮力可使积云对流得以发展 , 在稳定层结大气中可以产生重力内波 。
3.阿基米德原理的特点
3.1原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态
(1)物体的全部体积都浸入液体里 , 即物体浸没在液体里
(2)二是物体的一部分体积浸入液体里 , 另一部分露在液面以上 。
3.2浮力与重力
G排指被物体排开的液体所受的重力 , F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力 。
3.3公式
V排是表示被物体排开的液体的体积 , 当物体全部浸没在液体里时 , V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时 , 则V排
3.4相关因素
由F浮=G排=ρ涂·g·V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这两个因素有关 , 而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关 。
3.5适用范围
阿基米德原理也适用于气体 , 但公式中ρ液应该为ρ气 。
4.实验法探究阿基米德原理
探究阿基米德原理的实验 , 就是探究“浮力大小等于什么”的实验 , 结论是浮力的大小等于物体排开液体所受的重力 。实验时 , 用重力差法求出物体所受浮力大小 , 用弹簧测力计测出排开液体重力的大小 , 最后把浮力与排开液体的重力相比较 。实验过程中注意溢水杯中的液体达到溢口 , 以保证物体排开的液体全部流入小桶 。
例题:在探究“浮力大小等于什么”的实验中 , 小明同学的一次操作过程如图所示 。
(1)测出铁块所受到的重力G铁;
(2)将水倒入溢水杯中;
(3)把铁块浸入溢水杯中 , 读出弹簧测力计示数F;
(4)测出小桶和被排开水的总重力G;
(5)记录分析数据 , 归纳总结实验结论 , 整理器材 。
分析评估小明的实验 , 指出存在的问题并改正 。
解析:
在探究“浮力大小等于什么”的实验中 , 探究的结论是浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力 , 所以实验时 , 需要用弹簧测力计测出铁块受到的浮力和它排开水的重力进行比较得出结论 , 因此实验过程中需要测空小桶的重力G桶 , 并且将溢水杯中的水加至溢水口处 。

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