浮力:
(1)定义:浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
(2)施力物体与受力物体:浮力的施力物体是液体 (或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
(3)方向:浮力的方向总是竖直向上的。
阿基米德原理:(1)原理内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)公式:
,式中ρ
液表示液体的密度,V
排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
浮力大小跟哪些因素:有关浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体中的体积有关,跟液体的密度有关,跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。
阿基米德原理的五点透析:(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;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。
(2)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)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<V
物。
(4)由
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。
(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ
液应该为ρ
气。
控制变量法探究影响浮力大小的因素: 探究浮力的大小跟哪些因素有关时,用“控制变量法”的思想去分析和设计,具体采用“称量法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力,同时,还能准确地测出浮力的大小。
例1小明在生活中发现木块总浮在水面,铁块却沉入水底,因此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2:浮力大小与哪些因素有关?
为此他做了进一步的猜想,设计并完成了如图所示实验,
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力;
(2)做___(选填字母)两次实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关;
(3)做(d)、(e)两次实验,是为了探究浮力大小与 __的关系。
解析(1)物体在水中时受到水向上托的力,因此示数会变小。
(2)研究浮力与深度的关系时,应保持V
排和ρ
液不变,改变深度。
(3)在V
排不变时,改变ρ
液,发现浮力大小改变,说明浮力大小与ρ
液有关。
答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度
公式法求浮力: 公式法也称原理法,根据阿基米德原理,浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为:F
浮=G
排=ρ
液gV
排)。此方法适用于所有浮力的计算。
例1一个重6N的实心物体,用手拿着使它刚好浸没在水中,此时物体排开的水重是10N,则该物体受到的浮力大小为____N。
解析由阿基米德原理可知,F
浮=G
排=10N。
答案10
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1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。
答案:存在的问题:
(1)没有测空小桶的重力 (2)溢水杯的水量不足
改正:(1)测空小桶的重力G
桶(2)将溢水杯中的水加至溢水口处
浮力知识梳理:
曹冲称象中的浮力知识: 例曹冲利用浮力知识,巧妙地测出了大象的体重。请你写出他运用的与浮力有关的知识_____、 ____,另外,他所用到的科学研究方法是:_____和______.
解析:曹冲称象的过程是首先把大象放在船上,在水面处的船舷上刻一条线,然后把大象牵上岸。再往船上放入石块,直到船下沉到船舷上的线再次与水面相平时为止,称出此时船上石头的质量即为大象的质量。两次船舷上的线与水面相平,根据阿基米德原理可知,为了让两次船排开水的体积相同,进而让两次的浮力相同,再根据浮沉条件,漂浮时重力等于浮力可知:船重+大象重=船重+石头重,用多块石头的质量替代了不可拆分的大象的质量,这是等效替代法在浮力中的一个典型应用。
答案:浮沉条件 阿基米德原理 等效替代法化整为零法
定义: 变速运动亦称“非匀速运动”。物体的速度随时间而变化,可能是快慢程度变化,也可能是运动方向发生变化,还可能是快慢和方向同时都发生变化它是最常见的一种机械运动。按其运动的轨迹来分,有直线运动和曲线运动。例如火车、汽车和轮船从车站和码头开出的运动,都是变速运动。沿着直线、快慢变化的运动叫变速直线运动。
由于物体运动的快慢经常改变,所以通常用平均速度来表示变速运动的快慢程度。平均速度表示做变速运动的物体在一段路程上或在一段时间内运动的平均快慢程度。它等于物体通过的路程和通过这段路程所用时间的比值,计算公式为v=
。
变速运动又分为匀变速运动(加速度不变)和变加速运动(加速度改变)。
匀变速直线运动:
1、匀变速直线运动的定义:沿着一条直线且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。当加速度和速度同向时,物体做匀加速直线运动,当加速度和速度反向时,物体做匀减速直线运动。
2、匀变速直线运动的特点:匀变速直线运动的加速度的大小和方向均不随时间变化而变化。
3、匀变速直线运动也是一种理想运动过程。
4、当加速度和速度同向时,物体做匀加速直线运动,当加速度和速度反向时,物体做匀减速直线运动。
5、公式
速度公式:V2=V1+at
位移时间公式:s=v1×t+1/2at2
位移速度公式:2as=v22-v12
变加速运动:
“变加速运动”是相对于“匀变速运动”而言的。我们把加速度(或合外力)恒定的运动称为“匀变速运动”,把加速度(或合外力)变化的运动称为“变加速运动”。注意:加速度(或合外力)是矢量,其是否变化要看两个方面,一是大小,二是方向。
参照物:要描述一个物体是运动的还是静止的,要先选定一个物体作为标准,这个选定的标准物体叫参照物。
参照物的选择: 参照物的选择是任意的,既可以选相对地面静止的物体,也可以选运动的物体作为参照物。可本着便于研究的原则,选取合适的参照物,如研究地面上物体的运动,通常选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物。被研究的物体本身不能选作参照物,因为以此研究对象为参照物,研究对象永远都是静止的。
注意:不要把地面当地球:
以地球为参照物,实际上是以地心为参照物,以地心为参照物,就是假定地心足不动的,也可以想象观察者是在地心处。以地面为参照物,就是假定地球表面的某一点(不是整个地球表面)是静止不动的,也可以认为观察地点是地球表面的那一点。地面是绕着地球的自转轴做圆周运动的,所以,选择地面还是地球作参照物,对同一物体的运动描述是不一样的。
参照物概念的理解:
参照物的选定是为了研究机械运动中物体的运动或静止的。所选定的参照物是一个假定不动的物体,有了它作比较再看被研究的物体跟参照物之间的位置是否发生了变化就比较方便了。因此,参照物一旦被选定,我们就假定该物体是静止的。
参照物的判断方法:
方法指南:①要明确研究对象;②明确物体的运动情况;③如果研究对象是运动的,哪个物体相对于它的位置发生了改变,哪个物体就是参照物;如果研究对象是静止的,哪个物体相对它的位置没有改变,哪个物体就是参照物。
例1电视剧《西游记》里孙悟空腾云驾雾的逼真场面是这样拍摄的:将站在平台上摆着飞行姿势的演员、演员背后展现的蓝天和急速飘动的白云一起摄入镜头,这时感到演员是运动的,所选的参照物是( )
A.演员B.急速飘动的白云
C.平台D.摄像机
解析:题中研究的是演员,并且是运动的,结合题意可知,演员只是摆着飞行姿势,它的位置相对于急速飘动的白云发生了变化,故所选的参照物是B。
答案:B