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探究实验:浮力大小与什么有关

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本文是某同学的提问与齐老师的答疑。文章主要解决学生问题:浮力大小为什么和排开液体的体积有关系?浮力大小等于什么?此考点隶属内容为:初中物理八年级下《浮力》。

学生问题

学生问题:齐老师您好。我是初二的学生,目前学校在讲压强部分的内容,我在自学、预习浮力部分。

浮力的大小为什么与排开液体的重力有关系呢?两者不是不相关吗?一个是向上的力,一个是向下的力。

探究实验理解的不太到位,为什么已经知道F=ρgV;还去做这个探究实验?

齐老师答疑

齐老师:你是个很用心的学生,提前预习并能提出、思考这些问题,对浮力的学习是非常有帮助的。

下面我分别来讲解你提到的两个问题:

1.浮力的大小为何等于物体排开液体所受到的重力?

2.探究实验:浮力大小与什么有关的步骤。

(1)先来说第一个问题,阿基米德原理公式的推导过程。阿基米德原理内容是:

浮力的大小,等于物体排开液体所受到的重力。

如何来推导呢?还是用一个具体的案例来分析:

举个例子,一个大木箱子,体积是1m3;其体积有2/5浸没在水中,也就是说,物体挤开了0.4m3的水,这部分水的重力为G=mg=ρVg=4000N。

这个时候物体处于二力平衡状态,那么浮力也就是4000N。

还需要注意的一点儿是,上述公式中的V并不是木箱子的体积,而是浸没的体积,俗称挤开水的体积,官方术语就是排开水的体积。

上述公式严格来写是:

F=G=ρgV

这就是阿基米德原理公式的具体推导过程。悬浮和沉底的状态,我建议你自己去推导下。

(2)接下来说《探究实验:浮力大小与什么有关》,这一点你的问题不好。

请注意教材上的讲解,探究实验在前,而阿基米德原理在后。也就是现做的探究实验,后知道的阿基米德原理公式。并不是你问题中提到的:

为什么已经知道F=ρgV;还去做这个探究实验?

你现在再结合我上面这段话思考下,是不是这个问题问的就有问题。

该实验的方案设计与具体操作步骤如下:

a.浸在液体中的浮力,可利用前后弹簧测力计的测量示数变化来定性描述和计算出。(利用了受力平衡)

b.排开液体的体积,可以通过溢水杯来测出,结合密度与质量关系,质量与重力关系,可求解出排开水的重力。

实验操作步骤:

1.借助弹簧测力计,测量物块重力;将物块浸在液体中,用弹簧测力计测量拉力T,可通过T+F=G;计算出浮力的大小。

2.溢水杯来测出物体排开液体的体积,可通过弹簧测力计来测量这部分液体的重力。

3.将数据整理,输入表格,分析浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。

实验结论:浮力的大小,等于物体排开液体所受到的重力。

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版权所有:初中物理网(http://chuzhongwuli.com/)|发表日期:2017年10月23日|