Giải chi tiết KHTN 8 kết nối mới bài 17: Lực đẩy Archimedes

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Đặt viên bi sắt, ốc vít kim loại, nắp chai nhựa vào một cốc thủy tinh. Vì sao khi đổ nước vào cốc, có vật nổi lên, có vật lại không nổi lên?

Hướng dẫn trả lời: 

Đặt viên bi sắt, ốc vít kim loại, nắp chai nhựa vào một cốc thủy tinh. Khi đổ nước vào cốc, có vật nổi lên, có vật lại không nổi lên do trọng lượng của chúng khác nhau.

I. LỰC ĐẨY TÁC DỤNG LÊN VẬT ĐẶT TRONG CHẤT LỎNG

Câu hỏi 1: Hãy biểu diễn các lực tác dụng lên viên bi, ốc vít kim loại, miếng xốp khi chúng ở vị trí hình như hình 17.2

Hướng dẫn trả lời:

Lực đẩy Archimedes (F_A) hướng lên trên, trọng lực (P) hướng xuống dưới
Viên bi (1) và đinh vít (2) đang chìm xuống , nắp chai nhựa (3) đang nổi lên.

Câu hỏi 2: Rút ra điều kiện để một vật chìm xuống hoặc nổi lên khi đặt một khi đặt trong chất lỏng

Hướng dẫn trả lời: 

Nếu ta thả một vật ở trong lòng chất lỏng thì:
– Vật chìm xuống khi lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng của vật (F_A<P).
– Vật nổi lên khi lực đẩy Archimedes lớn hơn trọng lượng của vật (F_A>P). 

Câu hỏi 3: Mô tả sự thay đổi lực đẩy của nước lên quả bóng ở hình 17.1 từ khi bắt đầu nhấn quả bóng vào nước đến khi quả bóng chìm hoàn toàn trong nước.

Hướng dẫn trả lời: 

Lực đẩy của nước tác dụng lên quả bóng sẽ tăng dần.

II. ĐỘ LỚN CỦA LỰC ĐẨY ARCHIMEDES

1. Thí nghiệm

Hoạt động: 
Dụng cụ:
- Một lực kế có giới hạn đo 2 N;
- Cân điện tử;
- Quả nặng bằng nhựa 130 g;
- Bình tràn; ống đong; giá thí nghiệm.
Tiến hành thí nghiệm:
- Treo quả nặng vào lực kế được móc trên giá thí nghiệm. Số chỉ của lực kế là P.
- Nhúng quả nặng vào bình tràn đựng đầy nước (Hình 17.4).

- Khi nước từ bình tràn chảy ra ống đong đạt giá trị 20 cm³, đọc giá trị F1 trên lực kế.
- Ghi giá trị lực đẩy Archimedes có độ lớn P – F1 vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Dùng cân điện tử đo khối lượng nước từ bình tràn chảy ra ống đong và tính trọng lượng của lượng nước đó, ghi vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Tiếp tục nhúng quả nặng chìm xuống khi nước trong bình tràn chảy ra lần lượt là 40 cm³, 60 cm³, 80 cm³, xác định độ lớn lực đẩy Archimedes và trọng lượng của lượng nước tràn ra tương ứng. Ghi vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Thay nước bằng nước muối đặc và lặp lại thí nghiệm.
- So sánh trọng lượng của lượng chất lỏng tràn ra với lực đẩy Archimedes tương ứng.

Từ bảng số liệu ta có thể rút ra được kết luận gì về độ lớn lực đẩy Archimedes.

Hướng dẫn trả lời: 

Học sinh tham khảo bảng số liệu:

Trọng lượng của lượng chất lỏng tràn ra bằng với độ lớn lực đẩy Archimedes tương ứng.
Kết luận: Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng với trọng lượng nước bị vật chiếm chỗ.

2. Định luật Archimedes

Hoạt động: 

Thả một viên đất nặn hình tròn nặng khoảng 100 g vào cốc nước, viên đất nặn sẽ chìm xuống dưới đáy. Hãy tạo hình viên đất nặn này thành một vật có thể nổi lên trên mặt nước.
Vận dụng công thức tính định luật Archimedes Hãy giải thích vì sao cùng một viên đất nặn với hình dạng khác nhau có thể lúc chìm, lúc thì nổi.

Hướng dẫn trả lời: 

Học sinh có thể tạo hình viên đất nặn như sau

Khi viên đất nặn chìm thì lực đẩy Archimedes của nước tác dụng nên nó nhỏ hơn trọng lực, còn khi viên đất nặn nổi thì lực đẩy Archimedes của nước tác dụng lên nó lớn hơn trọng lực. 

Câu hỏi 1: Giải thích vì sao trong thí nghiệm mở đầu nắp chai nhựa lại nổi lên còn viên bi, ốc vít kim loại thì vẫn nằm ở đáy cốc.

Hướng dẫn trả lời: 

Nắp chai nhựa có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước nên nổi trong nước; viên bi và ốc vít kim loại có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước nên chìm trong nước

Câu hỏi 2: Hãy so sánh trọng lượng riêng của vật và trọng lượng riêng của nước khi vật chìm, khi vật nổi

Hướng dẫn trả lời: 

Vật nổi trong nước có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước, vật chìm trong nước có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước