本文目录一览:
- 1、阿基米德原理
- 2、怎样理解阿基米德原理?
- 3、阿基米德原理的内容
- 4、"阿基米德"原理是什么?
阿基米德原理
阿基米德定律:流体静力学的一个重要原理,它指出,浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向竖直向上并通过所排开流体的形心。
这结论是阿基米德首先提出的,故称阿基米德原理,结论对部分浸入液体中的物体同样是正确的,同一结论还可以推广到气体。
如果物体的下表面并未全部同流体接触,例如,被水浸没的桥墩、插入海底的沉船、打入湖底的桩子等,在这类情况下,此时水的作用力并不等于原理中所规定的力。
机械应用:
阿基米德对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期,有一天阿基米德在久旱的尼罗河边散步,看到农民提水浇地相当费力,经过思考之后他发明了一种利用螺旋作用在水管里旋转而把水吸上来的工具,后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”。
埃及一直到二千年后的现代,还有人使用这种器械,这个工具成了后来螺旋推进器的先祖。
阿基米德非常重视试验,一生设计、制造了许多仪器和机械,值得一提的有举重滑轮、灌地机、扬水机以及军事上用的抛石机等。
怎样理解阿基米德原理?
初二物理《浮力》一章是教材的重点,也是教学的难点,内容抽象,运用的知识多,学生极易在此处形成两极分化。而学好阿基米德原理是学好这一章的关键,为此我在教阿基米德原理时,改变了过去教师讲学生听,教师演示学生看的教学方法,设计了系列实验,让学生在教师指导下,边看书、边实验、边探索、边分析讨论得出阿基米德原理,并理解运用阿基米德原理,收到了良好的效果。具体做法如下: 1.教师演示实验,复习旧知识,引入新课/B取出实验器材:量筒、弹簧秤、金属块、装有水的烧杯,向学生提出三个问题:(a)用这些器材怎样测量金属块浸入水中的浮力?(b)怎样知道金属块浸入水的体积(即金属块排开水的体积)?(c)怎样计算金属块排开水的重力?边启发学生正确回答这些问题,边演示实验,同时强调,注意测浮力时金属块不能与容器底、壁接触。然后,将称量法求浮力的公式F浮=G-G'(G代表金属块在空气中的重力,G'代表金属块在水中的视重);金属块排开水的体积公式:V排=V2-V1(V1代表没浸金属块时量筒中水的体积,V2代表浸入金属块时水面到达的刻度);金属块排开水的重力的计算公式:G排液=p液gV排写在黑板上。接着请同学们根据自己的生活经验谈谈物体受到浮力的大小和哪些因素有关。同学们纷纷举手发言,有的同学说根据游泳体会到人身体浸入水中体积越大,受到的浮力越大;有的同学说物体浸在液体中越深受到浮力越大;有的同学说物体体积越大受到的浮力越大;还有的同学说根据曹冲称象的故事,象或石头越重,船吃水深度越大,船排开的水越多,受到浮力越大等等。于是,我乘机导入新课,跟大家说,你们当中到底谁说得对,请自己动手做实验,探索分析得出结论。2.学生通过实验,找出规律,认识新知/B先请学生依次做以下几个实验:(a)用实验桌上的仪器:量筒、弹簧秤、金属块,并根据金属块排开水的体积,算出金属块排开水的重力。(b)用实验一的器材,测出金属块排开水的重力。(c)把实验一中量筒里的水倒出改装酒精,把金属块浸没到量筒里的酒精中,测算出此时金属块受到的浮力和它排开酒精的重力,并请大家将实验数据填入预先设计印发的表格里。如下所示:以上三个实验完成后,启发学生从实验数据中找出浮力大小的规律,向大家提问:“浮力大小和什么因素有关?”同学们争先恐后地回答:“浮力大小等于物体排出液体的重力。”在此基础上,告诉同学们,大家通过实验探讨得到的结论,二千多年前古希腊学者阿基米德就研究了这个问题,并总结了一条著名的“阿基米德原理”。并请同学们看书上P143面阿基米德原理的内容,引导他们推导出阿基米德原理公式:F浮=G排液=G排=ρ液gV排。根据这个公式同学们认识到浸在液体中的物体受到的浮力大小只跟液体的密度和排开液体的体积有关。 3.学生再做实验,排除生活错觉,加深理解新知/B根据以往教学中的经验,学生往往会产生如下错觉:物体浸在液体越深所受浮力越大;物体的形状不同受到的浮力不同;物体体积越大受到浮力越大;液体产生的浮力不能超过容器中液体的重力等等。这些错觉仅靠教师口头讲解,学生难以理解和记牢。为此,请学生依次做了以下五个实验:(a)在量筒中多装些水,用一定长度的细线系着金属块挂在弹簧秤钩上,让金属块浸没在水中不同的深度,看弹簧秤的示数是否变化,从而看出金属块受到的浮力是否变化。(b)将体积相同的实心铁块和铝块分别挂在弹簧秤上,浸没到水中,看两金属块受到的浮力有何关系,从而看出浮力的大小和物体的重力及做成物体的物质密度有无关系。(c)将同一橡皮泥做成圆的、方的、扁的、三角形的分别挂在弹簧秤上浸没到量筒里的水中看弹簧秤的示数是否变化,从而看出浮力的大小和物体的形状是否有关。(d)用体积不同的两金属块分别挂在弹簧秤上,让它们浸入量筒里水中的体积相同,看它们受到的浮力有何关系,从而看出浮力的大小和物体的体积大小是否有关。V排是否一定与V物相等。(e)在量筒中装少量的水,如图1。将一个体积比量筒中水的体积大,直径比量筒直径略小的圆柱体金属块,让它排开的水尽量多,但圆柱体金属块不与量筒底、壁接触,如图2。用弹簧秤测出此时圆柱金属块的浮力,看物体排开液体的体积V排同容器中液体的体积V液的关系,从而看出物体受到的浮力能否大于容器中液体的重力。4.讨论总结,巩固新知最后,通过师生共同讨论以上实验情况,统一认识到:物体受到的浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、重力、体积、形状、浸没在液体中的深度、液体的多少等无关。物体全部浸在液体中时V排等于V物,而物体部分浸入液体中时V排小于V物;V排可以大于容器中液体的体积,即液体产生的浮力可以大于液体本身的重力。采取了以上系列实验教学后,从学生的课外作业和以后的单元测验中可以看出,学生对阿基米德原理理解比较深刻,掌握得比较好,和以往相比分化率明显降低。这样上课真正体现了教师为主导、学生为主体,实验为基础的教学思路。学生也一致反映,这样上课能培养实验操作能力和观察分析能力,使所学的物理知识从感性上升到理性,理解深,记得牢,运用不容易错,增添了学习物理的兴趣和学习好物理的信心,并表示希望多上这样的物理课。
阿基米德原理的内容
阿基米德原理是流体静力学的一个重要原理。指出浸没在静止流体中的物体受到的浮力大小等于其排出流体的重量,其方向是垂直向上并穿过排出流体的中心。这一结论最早由阿基米德提出,因此被称为阿基米德原理。结论对部分浸没物体也是正确的。同样的结论也适用于气体。
阿基米德原理适用于完全或部分浸入静止流体中的物体,要求物体的下表面必须与流体接触。如果物体的下垫面没有完全接触到流体,如浸入水中的桥墩、插入海床的沉船、打入湖底的桩等,此时水的作用力不等于原理中规定的作用力。
如果水相对于物体有明显的流动,此原理也不适用。鱼在水中游动,由于周围的水受到扰动,用阿基米德原理算出的力只是部分值。这些情形要考虑流体动力学的效应。水翼船受到远大于浮力的举力就是动力学效应,所循规律与静力学有所不同。
扩展资料:
阿基米德原理的发现:
阿基米德发现的浮力原理,奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德,以确定纯金皇冠是否掺假。阿基米德冥想了很多天,当踏进浴缸洗澡时,从看到水面上升中得到了灵感,对浮体问题有了很大的发现,并通过王冠排出的水量解决了国王的疑虑。
在著名的《论浮体》一书中,阿基米德根据各种固体的形状和比重来确定浮在水中的固体的位置,并阐述和总结了阿基米德原理,即放置在液体中的物体受到向上浮力的作用,其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。
参考资料来源:百度百科-阿基米德
参考资料来源:百度百科-阿基米德定律
"阿基米德"原理是什么?
编辑词条阿基米德定律
阿基米德(Archimedes)定律
阿基米德原理
:
ā
jī
mǐ
dé
yuán
lǐ
力学中的基本原理之一。浸在液体里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。
1、物理学中
(1)浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重量。这个合力称为浮力.这就是著名的“阿基米德定律”(Archimedes'
principle)。该定律是公元前200年以前古希腊学者阿基米德(Archimedes,
287-212
BC)所发现的,又称阿基米德原理。浮力的大小可用下式计算:F浮=ρ液(气)gV排。
(2)杠杆原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F•
L1=W•L2。
2、数学中
阿基米德原理指对于任何自然数(不包括0)a、b,如果ab,则必有自然数n,使n×ab.
[例1]有一个合金块质量10kg,全部浸没在水中时,需用80N的力才能拉住它,求:此时合金块受到的浮力多大?
[分析]根据G=mg可得出金属块重力,浮力大小是重力与拉力的差。
[解答]G=mg=10×9.8N/kg=98N
F浮=G-F拉=98N-80N=18N
答:金属块受到的浮力是18N。
[例2]完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化情况
[
]
A.浮力不断变大,但小于重力。
B.浮力不变,但浮力大于重力。
C.浮力先不变,后变小,且始终大于重力直至静止时,浮力才等于重力。
D.浮力先大于重力,后小于重力。
[分析]乒乓球完全浸没在水中时,浮力大于重力,因浮力大小与物体在液内深度无关。因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变,直到当球露出水面时,浮力开始变小,当浮力等于重力时,球静止在水面上,呈漂浮状态。
[解答]C
[例3]一个正方体铁块,在水下某深度时,上底面受到15N压力,下底面受到20N压力,则此时铁块受到浮力是________N;当铁块下沉到某位置时,上底受到压力增大至20N时,下底受到压力是_______N。
[分析]浮力产生的原因是物体上下底面受到液体的压力差。随着物体下沉,每个底面受到压力都要变大,但压力差不变,即
F浮=F下底-F上底=20N-15N=5N,
F'下底=F'上底+F浮=20N+5N=25N。
[解答]5,25。
[讨论]
浮力是包围物体的液体从各个方向对物体施加压力的总效果的反映。课本中以正方体为例,是为了便于理解和接受。如果从力的分解效果上讲,不规则形状的物体,同样满足F浮=F向上-F向下的关系。
[例4]质量相等的木块和冰块(ρ木ρ冰)都漂在水面上,木块受到的浮力________冰块受到的浮力;体积相等的实心木块和冰块都漂在水面上,木块受到的浮力________冰块受到的浮力。(填大于、小于、等于)
[分析]根据物体的浮沉条件可知,物体漂浮时F浮=G,所以此题中要比较浮力的大小可通过比较木块和冰块受到的重力的大小来求得。
因为木块和冰块都漂浮在水面上,有F木浮=G木,F冰浮=G冰
(1)当木块和冰块质量相等时,由G=mg可知,G木=G冰,所以F木浮=F冰浮木块和冰块受浮力相等。
(2)当木块和冰块体积相等时,因为ρ木ρ冰,根据G=ρgV可知,G木G冰。
所以F木浮F冰,此时冰块受到的浮力大。
[解答]此题正确答案为:等于、小于。
[例5]根据图中弹簧秤的读数,求出物体A在液体中所受的浮力。并回答在求浮力的过程中,主要用到了已学过的哪些知识?
[分析]这是用实验的方法测浮力。
图(1)中弹簧秤的读数就是物体在空气中的重G物,大小为1.3牛;图(2)中弹簧秤读数是物体在水中的视重G视,大小为0.5牛,物体A所受浮力大小,等于两次弹簧秤示数的差,F浮=G物-G视=1.3牛-0.5牛=0.8牛。
在回答上面问题时,用到了力的合成和力的平衡知识,分析A物体的受力情况,如图(3)所示,A受重力G,浮力F,弹簧秤的拉力F,由于A在水中处于平衡状态,所以有:F+F浮=G物,所以:F浮=G物-F,F的大小等于A的视重,所以:F浮=G物-G视。
[例6]一个正立方体的铁块,边长是1分米,浸在水中。求:(1)当它的下表面距液面0.5分米,并与水平面平行时,铁块下表面受到的压强和压力,铁块受到的浮力。(2)当铁块全部浸入水中,它的上表面距液面0.5分米时,铁块上下表面受到的压强差、压力差和浮力。(3)当铁块上表面距液面1分米时,求铁块上下表面受到的压强差、压力差和浮力。
[分析]此题可用压力差法求浮力。深度见图3中各示意图,
已知:h=1分米=0.1米,横截面积S=h2=0.01米2,h1=0.5分米=0.05米,h2=0.5分米=0.05米,h3=1分米=0.1米,ρ水=1.0×103千克/米3。
求:(1)P1、F1,F浮。
(2)P2-P'2,F2-F'2,F浮2
(3)P3-P'3,F3-F'3,F浮3。
[解答](1)如图(1)所示:
P1=ρ水gh1=1.0×103千克米3×9.8牛/千克×0.05米=0.49×103帕,
F1=P1S=0.49×103帕×0.01米2=4.9牛,
F浮1=F1=4.9牛。
(2)如图
(2)所示,设下表面受到的向上压强、压力分别为P2、F2。上表面受到的向下压强、压力分别为P'2、F'2。
P2-P'2=ρ水g(h+h2)-ρ水gh2
=ρ水gh+ρ水gh2-ρ水gh2
=ρ水gh=1.0×103千克/米3×9.8/千克×0.1米
=0.98×103帕,
F2-F'2=ρ水g(h+h2)S-ρ水gh2S
=ρ水ghS+ρ水gh2S-ρ水gh2S
=ρ水ghS
=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米×0.01米2
=9.8牛
F浮2=F2-F'2=9.8牛。
(3)如图
(3)所示:
P3-P'3=ρg水(h+h3)-ρ水gh
=ρ水gh+ρ水gh3-ρ水gh3
=ρ水gh
=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米
=0.98×103帕,
F3-F'3=(P3-P'3)
=ρ水ghS
=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米×0.01米
=9.8牛,
F浮3=F3-F'3=9.8牛。
答:(1)铁块下表面受到的压强为0.49×103帕,压力和浮力均为4.9牛。(2)和(3)中铁块上下表面受到的压强差都为0.98×103帕,压力差都为9.8牛,浮力都为9.8牛。
[说明]从(2)(3)的解答中看出,物体全浸在液体中时,所受的压强差、压力差和浮力均与物体没入液体的深度无关