CHUYÊN ĐỀ: LỰC ĐẨY ÁCSIMÉT – SỰ NỔI

CHUYÊN ĐỀ THÁNG 12

TỔ KHTN

Năm học 2019-2020

TÊN CHUYÊN ĐỀ: LỰC ĐẨY ÁCSIMÉT – SỰ NỔI

Giáo viên thực hiện: Nguyễn Phi Long

***********************

A. LÝ THUYẾT

I. LỰC ĐẨY ÁCSIMÉT

1. Tác dụng của chất lỏng lên vật nhúng chìm trong nó

Một vật nhúng vào chất lỏng, bị chất lỏng đẩy thẳng đứng từ dưới lên với lực có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ. Lực này gọi là lực đẩy Ác – si – mét.

2. Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét

2. Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét:

F_A = d.V

Trong đó: d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m³).

V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m³).

F_A là lực đẩy Ác-si-mét (N)

Lưu ý:

- V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ cũng chính là thể tích phần chìm của vật chứ không phải là thể tích của vật. Muốn tính thể tích phần chìm của vật có nhiều trường hợp:

+ Nếu cho biết Vnổi thì V_chìm = V_vật - Vnổi.

+ Nếu cho biết chiều cao h phần chìm của vật (có hình dạng đặc biệt) thì V_chìm=Sđáy.h

+ Nếu cho biết vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng thì V_chìm = V_vật.

3. Phương pháp giải

3.1. Tính trọng lượng riêng của chất lỏng, thể tích phần chìm của vật.

Khi biết trọng lượng của vật ở trong không khí (P) và trọng lượng của vật khi nhúng trong chất lỏng (P₁) thì lực đẩy Ác-si-mét: F_A = P - P₁

Từ công thức: F_A = d.V ⇒ ​

3.2. So sánh lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các vật

- Khi các vật được nhúng chìm hoàn toàn trong cùng một chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các vật chỉ phụ thuộc vào thể tích của chúng. Vật nào có thể tích lớn hơn thì vật đó chịu lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó lớn hơn.

- Khi các vật có cùng khối lượng (làm bằng các chất khác nhau) được nhúng chìm hoàn toàn trong cùng một chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các vật chỉ phụ thuộc vào khối lượng riêng của chúng. Vật nào có khối lượng riêng lớn hơn thì vật đó chịu lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó nhỏ hơn.

- Khi các vật có cùng thể tích được nhúng chìm hoàn toàn trong các chất lỏng khác nhau thì vật nào được nhúng trong chất lỏng có trọng lượng riêng lớn hơn thì vật đó chịu lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó lớn hơn.

II. SỰ NỔI

1. Điều kiện để vật nổi, vật chìm

Một vật có trọng lượng P được nhúng vào trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét F_A:

+ Vật chuyển động lên mặt chất lỏng khi F_A > P.

+ Vật chuyển động xuống dưới khi F_A < P.

+ Vật lơ lửng (nhúng chìm hoàn toàn) trong chất lỏng khi F_A = P.

2. Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét khi vật nổi trên mặt thoáng của chất lỏng

Công thức: F_A = P_v

Trong đó: F_A = d_n .V’

P_v = d_v . V

d_n là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m³).

V’ là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng (không phải là thể tích của vật) (m³)

F_A là lực đẩy Ác-si-mét (N).

P_v là trọng lượng của vật.

3. Phương pháp giải

3.1. So sánh lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật

- Khi một vật thả vào trong hai chất lỏng khác nhau mà nó đều nổi thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó trong hai trường hợp đó đều bằng nhau.

- Khi hai vật làm bằng các chất liệu khác nhau nhưng có cùng thể tích và cùng nổi trong một chất lỏng thì vật nào bị chìm nhiều hơn thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó lớn hơn. Hay nói cách khác, vật nào có trọng lượng riêng lớn hơn thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó là lớn hơn.

3.2. Xác định trọng lượng của một vật khi nổi trên mặt chất lỏng

Muốn xác định trọng lượng của một vật khi nổi trên mặt chất lỏng thì ta xác định lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó. Bởi vì khi nổi lên trên mặt chất lỏng thì trọng lượng P của vật luôn bằng lực đẩy Ác-si-mét F_A tác dụng lên vật.

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một vật ở trong nước chịu tác dụng của những lực nào?

A. Lực đẩy Ác-si-mét.

B. Lực đẩy Ác-si-mét và lực ma sát.

C. Trọng lực.

D. Trọng lực và lực đẩy Ác-si-mét.

Một vật ở trong nước chịu tác dụng của trọng lực và lực đẩy Ác-si-mét

⇒ Đáp án D

Bài 2: Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên một vật nhúng trong chất lỏng bằng:

A. Trọng lượng của vật.

B. Trọng lượng của chất lỏng.

C. Trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

D. Trọng lượng của phần vật nằm dưới mặt chất lỏng.

Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên một vật nhúng trong chất lỏng bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ

⇒ Đáp án C

Bài 3: Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét là:

A. F_A = D.V B. F_A = P_vật C. F_A = d.V D. F_A = d.h

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét là F_A = d.V

⇒ Đáp án C

Bài 4: Trong các câu sau, câu nào đúng?

A. Lực đẩy Ác-si-mét cùng chiều với trọng lực.

B. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng theo mọi phương vì chất lỏng gây áp suất theo mọi phương.

C. Lực đẩy Ác-si-mét có điểm đặt ở vật.

D. Lực đẩy Ác-si-mét luôn có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Lực đẩy Ác-si-mét ngược chiều với trọng lực, có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ

⇒ Đáp án C

Bài 5: Một thỏi nhôm và một thỏi thép có thể tích bằng nhau cùng được nhúng chìm trong nước. Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Thỏi nào nằm sâu hơn thì lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên thỏi đó lớn hơn.

B. Thép có trọng lượng riêng lớn hơn nhôm nên thỏi thép chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn.

C. Hai thỏi nhôm và thép đều chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét như nhau vì chúng cùng được nhúng trong nước như nhau.

D. Hai thỏi nhôm và thép đều chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét như nhau vì chúng chiếm thể tích trong nước như nhau.

Hai thỏi nhôm và thép đều chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét như nhau vì chúng chiếm thể tích trong nước như nhau

⇒ Đáp án D

Bài 6: Khi ôm một tảng đá trong nước ta thấy nhẹ hơn khi ôm nó trong không khí. Sở dĩ như vậy là vì:

A. khối lượng của tảng đá thay đổi.

B. khối lượng của nước thay đổi.

C. lực đẩy của nước.

D. lực đẩy của tảng đá.

Khi ôm một tảng đá trong nước ta thấy nhẹ hơn khi ôm nó trong không khí. Sở dĩ như vậy là vì lực đẩy của nước

⇒ Đáp án C

Bài 7: Thể tích của một miếng sắt là 2dm³. Lực đẩy tác dụng lên miếng sắt khi nhúng chìm trong nước sẽ nhận giá trị nào trong các giá trị sau:

A. F = 15N B. F = 20N C. F = 25N D. F = 10N

Ta có: 2dm³ = 0,002 m³

Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên miếng sắt khi miếng sắt được nhúng chìm trong nước là: F_nước = d_nước.V_sắt = 10000.0,002 = 20N

⇒ Đáp án B

Bài 8: Treo một vật ở ngoài không khí vào lực kế, lực kế chỉ 2,1 N. Nhúng chìm vật đó vào nước thì số chỉ của lực kế giảm 0,2 N. Hỏi chất làm vật đó có trọng lượng riêng lớn gấp bao nhiêu lần trọng lượng riêng của nước. Biết trọng lượng riêng của nước là 10000 N/m³.

A. 6 lần B. 10 lần C. 10,5 lần D. 8 lần

- Khi nhúng chìm vật vào nước, vật chịu tác dụng của lực đẩy Ác – si – mét nên số chỉ của lực kế giảm 0,2 N tức là F_A = 0,2 N.

- Ta có: F_A = V.d_n

⇒ Thể tích của vật:

​

Bài 9: Một vật có trọng lượng riêng là 22000 N/m³. Treo vật vào một lực kế rồi nhúng vật ngập trong nước thì lực kế chỉ 30N. Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10000 N/m³.

Đáp án

Gọi P_kk , P_N , F_A là trọng lượng của vật khi cân ngoài không khí, khi nhúng vào nước và lực đẩy Ác – si – mét. Ta có:

P_kk – F_A = P_N

⇒ V(d – d_N ) = P_N