关于阿基米德原理的两个推论及其应用摘要本文通过阿基米德原理推导得出两个推论

合集下载

《阿基米德原理》 知识清单

《阿基米德原理》 知识清单

《阿基米德原理》知识清单一、阿基米德原理的发现阿基米德原理的发现源于一个有趣的故事。

相传叙拉古的国王让工匠打造了一顶纯金的王冠,但是国王怀疑工匠在制作过程中掺入了其他金属。

于是,国王让阿基米德来鉴定这顶王冠是否是纯金的。

阿基米德苦思冥想了很久,一直没有找到合适的方法。

有一天,他在洗澡的时候,当他进入浴缸,发现水往外溢出。

他突然意识到,物体浸入液体中排开液体的体积,可能与物体的体积有关。

经过进一步的研究和实验,阿基米德得出了著名的阿基米德原理。

二、阿基米德原理的内容阿基米德原理指出: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液体所受的重力。

用公式表示为:F 浮= G 排=ρ 液 gV 排。

其中,F 浮表示浮力,单位是牛顿(N);G 排表示物体排开液体所受的重力;ρ 液表示液体的密度,单位是千克每立方米(kg/m³);g 是重力加速度,通常取 98N/kg(在粗略计算时可取 10N/kg);V 排表示物体排开液体的体积,单位是立方米(m³)。

三、对阿基米德原理的理解1、浮力的方向浮力的方向总是竖直向上的。

无论物体在液体中处于何种状态,是漂浮、悬浮还是沉底,浮力的方向始终不变。

2、“浸入液体中”的含义“浸入液体中”包括“浸没”和“部分浸入”两种情况。

浸没时,物体排开液体的体积等于物体的体积;部分浸入时,物体排开液体的体积小于物体的体积。

3、浮力大小的决定因素浮力的大小只与液体的密度ρ 液、物体排开液体的体积 V 排有关,而与物体的密度、物体的体积、物体在液体中的深度等因素无关。

例如,一个铁球在水中下沉,一个木块在水中漂浮,虽然它们的密度、体积、在水中的深度都不同,但它们受到的浮力大小都可以用阿基米德原理来计算。

4、适用范围阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。

在气体中,浮力的计算同样可以使用 F 浮=ρ 气 gV 排。

四、阿基米德原理的应用1、轮船轮船是利用空心的方法来增大可利用的浮力。

生活中应用阿基米德的原理

生活中应用阿基米德的原理

生活中应用阿基米德的原理1. 引言阿基米德是古希腊的著名数学家、物理学家和工程师,他提出了许多重要的科学原理和定理,其中包括阿基米德原理。

阿基米德原理是指一个浸入在流体中的物体受到的浮力等于物体排挤掉的流体的重量。

阿基米德原理在生活中有许多应用,本文将介绍一些常见的应用场景。

2. 浮力测量阿基米德原理可以用来测量物体在液体中的浮力。

当一个物体完全或部分浸入液体时,它受到的浮力与排斥液体的重量相等。

通过测量液体中物体受到的浮力,可以间接测量物体的体积。

应用场景: - 测量船只的排水量:通过将船只浸入水中,通过浮力的测量,可以确定船只的排水量,这对于设计和建造船只非常重要。

- 测量物体的密度:通过浮力的测量,可以确定物体的体积,并结合物体的重量,计算物体的密度。

3. 液体中的浮体平衡根据阿基米德原理,浮在液体中的物体会受到上升的浮力,而下沉的压力。

当物体受到的浮力和下沉的压力平衡时,物体将保持在相对静止的位置。

应用场景: - 鱼类漂浮:鱼类具有气囊或脂肪组织,使它们能够在水中保持浮力平衡。

这使得它们能够轻松地悬停在水中,减少能量消耗。

- 水中漂浮的船只:船只通过设计良好的形状和体积,可以在水中保持浮力平衡。

这使得船只能够承载更多的货物和乘客,且更加稳定。

4. 液体的压力传递根据阿基米德原理,当一个物体浸入液体中时,液体会产生压力。

这种压力会向液体中的所有方向传递,不受物体形状或大小的影响。

应用场景: - 液压系统:液压系统利用阿基米德原理,通过液体的压力传递来实现力的放大和传递。

这种系统常用于工程机械、汽车刹车系统等。

- 水力学:水利工程中常常利用阿基米德原理,通过水压力传递来实现水流的引导和控制。

5. 其他应用阿基米德原理在生活中还有许多其他的应用,例如: - 游泳和潜水:游泳和潜水的原理就是利用自身的浮力和水的阻力相互平衡,在水中保持平衡。

- 飞行器:阿基米德原理也可以用来解释飞行器的升力原理。

阿基米德原理公式推导过程三等分角器

阿基米德原理公式推导过程三等分角器

阿基米德原理公式推导过程三等分角器阿基米德原理是物理学中非常重要的一个原理,而三等分角器则是数学中一个有趣的工具。

让咱们先来聊聊阿基米德原理的公式推导过程。

话说有一天,我正在教室里给学生们讲阿基米德原理。

我拿了一个装满水的大玻璃缸,还有一个金属块。

我先问学生们:“你们猜猜把这个金属块放进水里,会发生啥?”学生们七嘴八舌地说开了,有的说水会溢出来,有的说金属块会沉下去。

然后我就把金属块慢慢地放进水里,果然,水溢出来了一些。

这时候我就告诉他们,溢出来的水的体积就等于金属块的体积。

这就是阿基米德原理的一个小起点。

咱们再深入一点,假设一个物体浸没在液体中。

这个物体受到了向下的重力 G 物,还受到了向上的浮力 F 浮。

根据力的平衡原理,如果物体处于静止状态,那么重力 G 物就等于浮力 F 浮。

那浮力 F 浮到底咋算呢?这就得从液体对物体的压力说起啦。

液体内部的压强是随着深度增加而增大的。

所以物体在液体中不同深度的表面受到的压力是不一样的。

想象一下,这个物体是一个规则的长方体。

它的上下表面面积相等,深度不同。

下表面受到的压力 F 下就比上表面受到的压力 F 上大。

那浮力 F 浮不就是这两个压力的差嘛!经过一番推导,咱们就能得出阿基米德原理的公式:F 浮= ρ 液 gV 排。

其中,ρ 液是液体的密度,g 是重力加速度,V 排是物体排开液体的体积。

再来说说三等分角器。

有一次我在办公室里研究三等分角器,想得那叫一个入神。

旁边的老师都笑我,说我太较真儿了。

三等分角器的原理其实挺巧妙的。

它利用了一些几何图形的特性和比例关系。

比如说,通过构建特定的三角形或者线段比例,来实现角的三等分。

但是呢,三等分角问题在只用尺规作图的情况下是没法完成的。

可这并不妨碍我们通过其他工具或者方法来实现它。

就像在学习和生活中,有时候我们觉得一个问题没法解决,可能只是我们的思路被限制住了。

当我们换个角度,或者借助一些新的工具和方法,说不定就能找到答案。

细说阿基米德原理

细说阿基米德原理

细说阿基米德原理阿基米德原理是伟大的古希腊数学家阿基米德提出的关于构建几何学图形的一系列理论。

一、历史背景阿基米德是古代科学家,他生于公元前387年,卒于公元前323年。

阿基米德是古希腊时期哲学家和数学家。

他主要从事几何学和数学方面的研究,率先提出了很多原理并将它们归结成“元论”,为古代数学家以及新时代数学家打下了坚实的基础。

二、概念内容阿基米德原理是由阿基米德提出的一系列构建几何图形的原则,它的几何原理不仅限于几何图形,而且还可以涉及到空间和三维立体几何形状,大量的数学结构也有可能依照阿基米德原理的规定进行构建。

三、特性(1)全等原理。

指的是在给定条件下,任意两个物体的性质都是相同的,两者相等。

全等原理是我们最常见的几何学原理,也是阿基米德原理的基础。

(2)两点原理。

指一条连线一定要与两个点相连,两个无关的点之间不能画线,而两个点之间确实要画线,使得该条线成为一条连线。

(3)平行原理。

指两条连线平行,这也是几何中一个常见的概念,两条平行线之间没有交点,所以它们的斜率是相等的。

(4)比例原理。

指的是等值变换后,原有物体的相对比例不变,这是很常见的几何学原理,如在一条直线上任取两点,分别从取点处进行一定距离的变换后,和变换前的连线还保持原有比例不变。

(5)相似原理。

指的是改变物体大小的同时,外形的变化要保持相对相似,具体来说,这个原则要求同一个图形经过等比例缩放、旋转、平移、翻转和错切等变换后,它的一些几何性质同变换前的图形中的几何性质是相似的。

四、应用阿基米德原理在几何学研究中有着重要的地位,它包含了许多数学原理和技巧,从而成为了基本数学知识以及核心数学思想的基础。

阿基米德原理不仅仅用于几何学研究,它也应用于数学研究,比如三角函数,空间几何形状,等。

在工程和物理学的研究中,也可以使用阿基米德原理来解决问题。

此外,阿基米德原理也用于计算机科学和其他数学学科,它极大地拓宽了数值分析、计算机视觉、机器学习等复杂领域的应用空间。

阿基米德原理的内容是什么

阿基米德原理的内容是什么

阿基米德原理的内容是什么阿基米德原理是古希腊数学家阿基米德在静力学领域的一项重要成就,它揭示了浸没在液体中的物体所受的浮力大小与物体的体积成正比的规律。

这一原理对于我们理解浮力的性质和大小提供了重要的理论基础,也为后来的科学研究和工程应用提供了重要的参考。

阿基米德原理的内容可以简单概括为,浸没在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开的液体的重量,即浮力与排开液体的体积成正比。

这一原理的提出,解决了古代科学家在研究物体浸没在液体中的问题时所遇到的困惑,也为后来的科学研究提供了宝贵的启示。

阿基米德原理的提出,首先是基于对物体在液体中的浮沉现象的观察和实验。

阿基米德通过实验发现,当一个物体浸没在液体中时,它所受的浮力大小与物体排开的液体的体积成正比。

这一发现引起了他的极大兴趣,也促使他深入研究浮力的本质和规律。

在阿基米德原理的推导过程中,他首先提出了一个基本假设,浸没在液体中的物体所受的浮力大小与物体排开的液体的重量成正比。

然后,通过一系列的推理和实验,他最终得出了浮力与排开液体的体积成正比的结论。

这一结论在当时是非常具有革命性的,它为后来的科学研究和工程应用提供了重要的理论支持。

阿基米德原理的提出,对于我们理解浮力的本质和大小具有重要的意义。

它揭示了物体在液体中所受的浮力与排开液体的体积成正比的规律,为我们解释和应用浮力提供了重要的理论基础。

同时,这一原理也为后来的科学研究和工程应用提供了重要的参考,对于推动科学技术的发展起到了重要的推动作用。

总的来说,阿基米德原理是古希腊数学家阿基米德在静力学领域的一项重要成就,它揭示了浸没在液体中的物体所受的浮力大小与物体的体积成正比的规律。

这一原理的提出,为我们理解浮力的性质和大小提供了重要的理论基础,也为后来的科学研究和工程应用提供了重要的参考。

阿基米德原理的发现和推导过程,对于我们理解自然规律和推动科学技术的发展具有重要的意义。

阿基米德原理三个推论推论

阿基米德原理三个推论推论

阿基米德原理三个推论推论
阿基米德原理是一个物理学定律,它表明浸入液体中的物体会受到一个向上的浮力,大小等于所排除液体的重量。

根据阿基米德原理,可以得出以下三个推论:
1. 推论一:浸入液体中的物体受到的浮力等于其排出的液体的重量。

这意味着浸入液体中的物体的浮力与其所处液体的密度和体积有关,而与物体本身的质量无关。

2. 推论二:当物体完全或部分浸入液体中时,浮力的大小等于所排除液体的重量。

这意味着一个物体在液体中的浮力等于它排除的液体的质量,而与物体自身的质量无关。

3. 推论三:浸入液体中的物体会受到一个向上的浮力,大小等于物体自身的重量。

当物体的密度大于液体时,物体会下沉;当物体的密度小于液体时,物体会浮起。

这个推论说明了为什么一些物体会浮在液体表面,而另一些物体会沉到液体底部。

阿基米德原理推导

阿基米德原理推导

阿基米德原理推导
阿基米德原理是德国数学家阿基米德在其《欧几里得几何原本》一书中提出的几何原理。

这个原理作为奥古斯都朗奇的“三大定律”之一几乎被誉为西方数学的始祖,也被认为是几何学的基础理论。

总的来说,阿基米德原理要求:在一个有限的平面几何体中,它的每个内角之和等于180度。

它的每条边的长度有两个关系:两个角的夹角的正弦值同比例,或者两条边长的比值同比例。

应用不同的方法,阿基米德原理可用于解决许多几何问题。

从离散数学角度推导上,阿基米德原理可以理解为《欧几里得几何原本》中探讨的将一个几何体分割成三角形的有效方法,这种分割法最终可以将多边形和较复杂的几何体分割成若干个三角形。

如果把每个三角形的面积加起来,最接近几何体总面积,这种分割法就是最优分割法。

当然,这种分割法仅对于有限平面几何体才有效,其中必须包含三角形,而这又带回到阿基米德原理,因为这原理要求每个内角之和等于180度,才能把多边形分割成三角形。

如果在几何体中有任何其他角度,就不能被分割成三角形。

最后,阿基米德原理的应用非常广泛,几乎每个几何学问题都可以依据这个原理计算出结果,例如求几何体的表面积、体积等等。

更重要的是,它首先提出了广义几何解决问题的思路,从离散到统一,从封闭到开放,从数学到抽象,一直深入到当今的数学科学体系的核心部分。

阿基米德原理是什么

阿基米德原理是什么

阿基米德原理是什么
阿基米德原理,又称浮力原理,是古希腊数学家和物理学家阿
基米德在公元前3世纪提出的一个物理定律,它阐述了浸没在流体
中的物体受到的浮力与物体排开的流体的重量相等。

这一原理是物
理学中非常重要的基本定律之一,对于理解物体在流体中的运动和
平衡具有重要意义。

阿基米德原理的提出,源于阿基米德在浴缸中洗澡时的一个发现。

据传,当他浸入浴缸时,发现水溢出了一部分,于是他意识到
这是由于他的身体排开了一定量的水,从而产生了一个向上的浮力。

这一发现启发了他,最终总结出了阿基米德原理。

阿基米德原理的数学表达式为,物体所受浮力的大小等于排开
的流体的重量,即F=ρVg,其中F为浮力,ρ为流体的密度,V为
排开流体的体积,g为重力加速度。

这一表达式清晰地说明了浮力
与排开流体的重量相等的关系。

阿基米德原理的应用非常广泛,例如在船舶设计中,设计师需
要根据阿基米德原理来计算船舶的浮力,以确保船只在水中浮起;
在水下潜艇的设计中,也需要考虑阿基米德原理来保证潜艇的浮力
和下潜能力;在气球和飞机的设计中,同样需要考虑阿基米德原理来保证飞行器在空气中的浮力和飞行能力。

除了工程领域,阿基米德原理在日常生活中也有许多应用。

例如,游泳时人体所受的浮力就是根据阿基米德原理来计算的;漂浮在水面上的船只、浮标等也是依靠阿基米德原理来保持浮力的。

总的来说,阿基米德原理是一个非常重要的物理定律,它不仅在工程领域有着广泛的应用,同时也影响着我们日常生活中的许多方面。

通过理解和应用阿基米德原理,我们能够更好地理解物体在流体中的运动和平衡,为工程设计和日常生活提供了重要的指导。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

关于阿基米德原理的两个推论及其应用
曲靖市马龙职业技术学校(邮编:655100)李贵陆
摘要:本文通过阿基米德原理推导得出两个推论。

运用这两个推论可得到测量固体密度和液体密度的原理与方法。

包含固体密度大于、小于、等于液体密度等多种情况。

文中用实例作了全面的说明。

关键词:阿基米德原理,推论,浮力,密度
Two Deductions and Their
Application of Archimedes Principle
Abstract :In this paper, two deductions are concluded from Archimedes from which we get Principle and method of measuring solid and liquid density. The conduction in dive three conditions
Key words: Archimedes principle, Deduction, Buoyancy force, Density
引言
本文研究了阿基米德原理的外延,通过阿基米德原理得出了两个推论,并分别对其进行了证明及讨论了它们的各种应用。

通过本文的理论可以得到测量固体密度和液体密度的原理与方法。

1. 运用阿基米德原理可得两个有用的推论
1.1、推论一:物体在空气中放在天平上称量时,天平示数为m 0,物体全部浸没在液体中时,天平示数为m ',则固体密度ρ与液体密度ρ液之比等于m 0与m 0- m '之比。


'
m m m o o
-=液ρρ (1) 证明:设固体的体积为V ,则由密度公式可得到m o=ρv ,由G 0=m 0g 得G 0=ρv g ,物体浸没在液体中时,由阿基米德原理可得到F 浮=ρ液gV
排=
ρ液gV
因为G 0-G '=F 浮,所以G 0-G '=ρ液gV 。

于是有
液液ρρρρ==-gV Vg G G G o o ',即:'
'm m m G G G o o o o -=-=液ρρ
应用:推论一的一个重要应用可测量固体和液体的密度。

如果已知液体密度,通常用水作为密度已知的液体,用推论一所述的过程,极易得到待测物体的密度为ρ=
'G G G o o -ρ水='
m m m o o
-ρ水 (2);如已知固体的密度ρ,那么同样可求得待测液体的密度ρ液=o
o G G G '-ρ=
o
o m m m '
-ρ (3)
如果固体的密度为ρ未知,但是可以用它先后浸没在水中和另一种液体中,测得两次天平的读数与m 水与m 液,以及固体在空气中的天平的读数m ,可求得另一种液体的密度ρ液,现以具体数据说明之。

某固体挂在天平的下端,称得质量m=2kg ,把它全部浸没在水中时,天平的示数是0.5kg ,将该物体全部浸没在某种液体中时天平的示数为
98
71
kg ,那么该液体的密度为多少? 本题应用推论一,分二步计算,首先由水的密度可计算固体的密
度,第二由物体的密度可算得待测液体的密度。

这是常规思维,但可简化。

因为在本题中,先后二次将物体浸没在水和待测液体中,而固体质量m 和密度ρ都不变,所以液体的密度跟水的密度之比由(1)式知等于其所受浮力之比,于是有

液水
液水
液m m m m G G G G O o --=--=ρρ (4)
ρ液=

液m m m m --ρ水=3/15.0298712厘米克⨯--
kg
kg kg kg
=0.85克/厘米
3
1.2、推论二:漂浮物体浸入液体中的体积跟它的总体积之比等于该物体的密度跟液体的密度之比。



液ρρ
=
V V 。

证明:设物体的体积为v ,则物重G=mg=ρv g ,物体所受浮力F

=ρ液gV 排,对于漂浮物体有G=F 浮,即,ρv g=ρ液gV 排,于是有

液ρρ
=
V V (5) 应用:推论二也可用于测量漂浮物体或液体的密度。

若液体密度已知(通常用水),则测出物体的总体积和浸入水中的体积,即可求得ρ=
V
V 液ρ水。

当然为便于测量V 和V 液,一般选用立方块(最好正方
块),这样,V 和V 液可以用它的边长以及浸入液体中的深度来表示。

也可用量杯盛水测出V 浸与V 。

下面列举用推论二来测量第三种物体或液体的密度。

如果物体密度未知,可将该物体先后漂浮于水和待测液体中,通
过水的密度推算出另一种物体的密度。

例:一物体放入水中,露出水面的体积是它整个体积的2/5,将该物体放入某种液体中时,露出液面的体积是它整个体积的1/2,试求液体的密度。

本题求解的常规思路是,先算出浸没在水中或液体中体积的比值,然后根据第一组数据计算物体的密度;再根据第二组数据由物体密度算出待测液体的密度。

但也可用推论二的相同方法,得到一种较为简化的方法,考虑到物体质量不变,因此物体放入水和待测液体中漂浮时所受浮力相等,于是有 ρ水v 水g=ρ液V 液g 得ρ液=

水V V ρ水=
3/2.1V 2
1V
53厘米克水
=⨯ρ (6)
如果液体密度未知,但可将二物体漂浮在该液体中,由一已知物体密度推算出另一物体的密度。

例,体积相同的两正方块A 、B ,放入某种液体中均漂浮,测出它们浸入液体中的深度分别是边长的
3
2和5
4 ,已知ΡA =0.6x103千克/米3,那么,B 物体的密度ρB 为多少?
本题也可先由A 求得液体的密度,再由液体的密度算得物体B 的密度,但可简化为如下途径:因为液体密度不变,两物体体积相同,故有
B
B
A
A
V V 浸浸ρρ=
(7)
得ρB=A
B V V 浸浸ΡA
=
33/6.0102.13
/25
/4米千克⨯⨯=A ρ =33
/10
72.0米千克⨯
对于同一种物体,密度值保持不变。

所以漂浮体的体积变化后。

但其浸入液体中的体积跟总体积的比值不变。

如一木块浮在水面上,露出水面的体积为24厘米3,把露出水面的部分截去,原水下部分又有18厘米3露出水面,问该木块的密度为多大?
设物体的体积为v ,则据推论二有
V V 24-=水ρρ 24
18
24---=
V V 水ρρ 解得 ρ=0.75克/厘米3
以上介绍了用阿基米德原理的二个推论来测量和计算物体(包括液体)的密度,不难看出,运用推论一主要测量和计算物体密度大于液体密度时的密度问题,运用推论二主要测量和计算物体密度小于液体密度时的密度问题,实际测量时应具体情况具体分析,再确定方法和步骤。

对于物体密度跟液体密度相等的情况这就是悬浮问题,反映在推论一,物体浸没在液体中时,天平的读数为零,m '=0,
'
m m m o o -=液ρρ=1, 反映在推论二,如将物体放入液体,可全部没入液体中,又不沉入底部v
浸=
v ,
1==V
V 浸
液ρρ,如遇到这种情况,二种方法都可用且都很简单,结论均为ρ=ρ液,但较特殊。

[参考文献]
[1]九年义务教育四年制初级中学教科书《物理》第一册人民教育出版社1994年
10月第一版1997年5月湖北第3次印刷。

[2]《物理教学》1999年4月21卷“第4期。

[3]《物理教学》韩景春主编,延边大学出版社。

1996年5月第1版1996年5月第一次印刷。

相关文档
最新文档