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只测量两个力证明阿基米德浮力定理

来源:N       更新时间:2010-6-15
 
器材:弹簧测力计,小桶,石块,溢水杯

 

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浮力定律是由阿基米德发现的。
阿基米德是古希腊杰出的数学和力学奠基人,自幼聪颖好学,是一位善于观察思考并重理论与实践相结合的科学家。他对待科学研究的态度是勇于革新、勇于创造而又严肃认真,曾在几何学、静力学以及机械的民明创造方面都取得了巨大的成就。不幸的是在公元前212年,叙拉古被罗马军队占领,正在沙地上画着几何图形思考问题的阿基米德被闯进来的无知的罗马士兵杀死,终年75岁。
关于浮力的发现还流传着一个有趣的故事。相传叙拉古的希洛王叫工匠做一顶纯金王冠。金王冠做得极其精致,可是有人告发说,工匠在制作王冠时用银子偷换了金子。国王叫阿基米德想办法在不损害王冠的情况下可出王冠里是否掺了假。于是,阿基米德便冥思苦想考虑如何解决这个难题。有一天,他到澡堂去洗澡。当他躺进澡盆时,发现自己身体越往下沉,盆里溢出的水就越多。而他则感到身体越轻。突然产,阿基米德欣喜若狂地跳出了澡盆,甚至忘记了穿衣服就直奔王宫,边跑边喊:“找到了,找到了!”阿基米德找到了什么?他找到的不仅是鉴定金王冠是否掺假的方法,而且是重要的科学原理,即浸没有水中的物体受到一个向上的浮力,浮力的大小等于它所排开水的体积,据此计算了王冠中金和银的含量。因为重量相同的物体,密度大的体积就小。金子的密度大于银子,因而金块和银块同重时,金块的体积必然小于银块体积,如把同重的金块和银块放入水中,那么金块排出的水就比银块排出的水少,而王冠排出的水在这两者之间,这就证明了王冠不是纯金的。他又利用数学计算,确定了王冠中掺了银子,而且数量与阿基米德计算的结果一样。也有人认为,阿基米德分加紧称出浸在水中的金、银和王冠的重量,由此测定了它们在水中减少的重量,从这些数据中,他轻易地找到了答案。

浮力
1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。
即f浮=g液排=ρ液gv排。
(v排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:f浮=g-t=ρ液gv排=f上、下压力差
4.当物体漂浮时:f浮=g物且ρ物&lt;ρ液当物体悬浮时:f浮=g物且ρ物=ρ液
当物体上浮时:f浮&gt;g物且ρ物&lt;ρ液当物体下沉时:f浮&lt;g物且ρ物&gt;ρ液
浮力f浮
(n)f浮=g物—g视g视:物体在液体的重力

浮力f浮
(n)f浮=g物此公式只适用
物体漂浮或悬浮
浮力f浮
(n)f浮=g排=m排g=ρ液gv排g排:排开液体的重力
m排:排开液体的质量
ρ液:液体的密度
v排:排开液体的体积
(即浸入液体中的体积)

 

 

阿基米德浮力原理及其”物体的沉浮条件”可以休矣古希腊有个故事说:学者阿基米德为了判断由金匠打造的一顶皇冠的含金量,却为由于不能准确的测定它的体积而苦恼。最后因洗澡看见水溢出浴桶而受到启发,想出了把皇冠放入水中,然后收集所排出的水来确定该皇冠体积的办法,从而完成了任务。

从这里大家可以清楚的看到,这一过程与所谓浮力是毫无关系的。可是不知道从什么时候起,人们却牵强的把它称之为阿基米德浮力原理(定律):“浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体所排开的液体的重量。”——虽然它在今天的中学物理教材中占有不少篇幅,但是它对人们的生活、生产和科研活动却没有任何指导意义,相反却在很大程度上搅乱了人们的思想,防碍着人们的教学。例如:
一、停泊在江河湖海中的轮船,人们如何去收集它们所排开的液体来确定其所受到的浮力大小?
二、该原理提示的方法也是烦琐的。今天人们只需仅仅根据牛顿第三定律就可知,物体有多重,其受到的浮力就有多大。如此人们还需要去考虑物体所排开的水的多少和重量吗...
三、更重要的是,由该原理派生出来的“物体的沉浮条件”——即“浸在液体中的物体,如果受到的浮力大于它的重量,物体就上浮;如果所受到的浮力小于它的重量,物体就下沉;如果所受到的浮力等于它的重量,物体就可以停留在液体里的任何深度的地方”的理论,是经不住推敲、站不住脚的。举个例子:一艘铁皮小船放在一个盛满水的盆中,根据上述沉浮条件得知,这时小船的重量m等于所受到的浮力f因而浮于水面,即f=m=浮于水面。接下来我们向船体中注满重量为m的水,根据上述原理可知,物体所受到的浮力等于其排开的液体的重量,即小船因注水而增加的重量,与小船下沉而(排开掉的液体的重量)受到的增大的浮力f,大小始终是相等的,即m=f;虽然如此,这时小船受到的浮力仍然等于小船的重量,即f+f=m+m=浮于水面。可是,这时小船却没有能够继续浮在水面上而却沉入了水中......!对此,上述理论如何解释?

根据以上种种理由,本文认为,所谓阿基米德浮力原理及其“物体的沉浮条件”理应从教材中予以删除,在这里有‘密度决定沉浮原理’就足矣。当然,阿基米德用液体来测量不规则的固体体积的方法,今天还是值得借鉴的。

 

浮力定律是由阿基米德发现的。
阿基米德是古希腊杰出的数学和力学奠基人,自幼聪颖好学,是一位善于观察思考并重理论与实践相结合的科学家。他对待科学研究的态度是勇于革新、勇于创造而又严肃认真,曾在几何学、静力学以及机械的民明创造方面都取得了巨大的成就。不幸的是在公元前212年,叙拉古被罗马军队占领,正在沙地上画着几何图形思考问题的阿基米德被闯进来的无知的罗马士兵杀死,终年75岁。
关于浮力的发现还流传着一个有趣的故事。相传叙拉古的希洛王叫工匠做一顶纯金王冠。金王冠做得极其精致,可是有人告发说,工匠在制作王冠时用银子偷换了金子。国王叫阿基米德想办法在不损害王冠的情况下可出王冠里是否掺了假。于是,阿基米德便冥思苦想考虑如何解决这个难题。有一天,他到澡堂去洗澡。当他躺进澡盆时,发现自己身体越往下沉,盆里溢出的水就越多。而他则感到身体越轻。突然产,阿基米德欣喜若狂地跳出了澡盆,甚至忘记了穿衣服就直奔王宫,边跑边喊:“找到了,找到了!”阿基米德找到了什么?他找到的不仅是鉴定金王冠是否掺假的方法,而且是重要的科学原理,即浸没有水中的物体受到一个向上的浮力,浮力的大小等于它所排开水的体积,据此计算了王冠中金和银的含量。因为重量相同的物体,密度大的体积就小。金子的密度大于银子,因而金块和银块同重时,金块的体积必然小于银块体积,如把同重的金块和银块放入水中,那么金块排出的水就比银块排出的水少,而王冠排出的水在这两者之间,这就证明了王冠不是纯金的。他又利用数学计算,确定了王冠中掺了银子,而且数量与阿基米德计算的结果一样。也有人认为,阿基米德分加紧称出浸在水中的金、银和王冠的重量,由此测定了它们在水中减少的重量,从这些数据中,他轻易地找到了答案。

浮力
1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。
即f浮=g液排=ρ液gv排。
(v排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:f浮=g-t=ρ液gv排=f上、下压力差
4.当物体漂浮时:f浮=g物且ρ物<ρ液当物体悬浮时:f浮=g物且ρ物=ρ液
当物体上浮时:f浮>g物且ρ物<ρ液当物体下沉时:f浮<g物且ρ物>ρ液
浮力f浮
(n)f浮=g物—g视g视:物体在液体的重力

浮力f浮
(n)f浮=g物此公式只适用
物体漂浮或悬浮
浮力f浮
(n)f浮=g排=m排g=ρ液gv排g排:排开液体的重力
m排:排开液体的质量
ρ液:液体的密度
v排:排开液体的体积
(即浸入液体中的体积)

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