Giải KHTN 8 sách VNEN bài 17: Lực đẩy Ac-si-met và sự nổi

A. Hoạt động khởi động

Câu 1. Hãy dự đoán

- Treo một vật nặng vào lực kế (Hình 17.1a), sau đó nhúng vật chìm trong nước (Hình 17.1b). Số chỉ của lực kế có bị thay đổi không? Thay đổi như thế nào? Tại sao?

- Thả một vật vào trong nước, khi nào vật đó nổi lên, chìm xuống hay lơ lửng? Tại sao?

Trả lời:

- Số chỉ của lực kế có thay đổi, số chỉ này nhỏ hơn so với số chỉ của lực kế khi để vật trong không khí vì có lực đẩy của nước đã tác dụng vào vật.

- Thả một vật vào trong nước, khi nào vật đó nổi lên, chìm xuống hay lơ lửng:

+ Vật nổi lên: Lực đẩy của nước lớn hơn trọng lực của vật

+ Vật chìm xuống: Lực đẩy của nước nhỏ hơn trọng lượng của vật.

+ Vật lơ lửng trong nước: Lực đẩy của nước bằng trọng lực của vật.

Câu 2. Hãy đưa ra phương án: Làm thế nào để đo được trọng lượng PN của lượng nước bị vật chiếm chỗ trong bình chia độ?

Trả lời:

Trọng lượng của lượng nước bị vật chiếm chỗ = số chỉ của lực kế trước khi nhúng vật vào trong nước - số chỉ của lực kế sau khi nhúng vật vào trong nước.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

1. Vật ở trong chất lỏng tác dụng một lực hướng ... theo phương thằng đứng. Lực này gọi là lực đẩy Ac-si-met.

Trả lời:

Vật ở trong chất lỏng tác dụng một lực hướng từ dưới lên theo phương thằng đứng. Lực này gọi là lực đẩy Ac-si-met.

2. Lực này có phụ thuộc vào trong lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ không? Tại sao?

Trả lời:

Theo kết quả thí nghiệm thu được, lực đẩy Ac-si-met có phụ thuộc vào trọng lượng riêng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

3. Chứng minh rằng độ lớn của lực đẩy Ac-si-met được xác định bằng mối liên hệ: $F_A = P_N = d_1V_2$.

Trong đó, $d_1$ là trọng lượng riêng của chất lỏng, V1 là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Trả lời:

Ta có: Định nghĩa trọng lượng riêng: Trọng lượng riêng của một vật được tính bằng trọng lượng của vật đó chia cho thể tích của nó (khác với khối lượng riêng).

$F_A = P_N = \frac{P_N}{V_N} \times V_N = d_1 \times V_1$

Trong đó:

$F_N$ là trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ.

$V_N = V_1$ là thể tích của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ.

$d_1$ là trọng lượng riêng của chất lỏng.

4. Vật đang ở trong lòng chất lỏng (hình 17.2)

- Vật chịu tác dụng của những lực nào?

- Hãy vẽ các vecto lực tác dụng lên vật ở trong chất lỏng tương ứng với các hình vẽ trong hình 17.2

Trả lời:

Vật chịu tác dụng của các lực: Trọng lực và lực đẩy Ac-si-met.

5. Vật đang nổi trên mặt chất lỏng (Hình 17.3)

Vật đang nổi trên bề mặt chất lỏng chịu tác dụng của những lực nào? Hãy so sánh lực đẩy Ác-si-met trong trường hợp vật bị nhúng chìm hoàn toàn. Vẽ hình minh họa.

Trả lời:

- Vật đang nổi trên bề mặt chất lỏng chịu tác dụng của các lực: Trọng lực, lực đẩy Ác-si-mét.

- Lực đẩy Ác-si-mét trong trường hợp vật nổi trên mặt chất lỏng lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét trong trường hợp vật bị nhúng chìm hoàn toàn.

- Hình vẽ minh họa:

C. Hoạt động luyện tập

Bài 1. Từ công thức $P_V = d_VV_V$ ($d_V$ là trọng lượng riêng của vật, $V_V$ là thể tích của vật), $d$ là trọng lượng riêng của chất lỏng, hãy chứng minh rằng khi vật đang trong lòng chất lỏng:

- Vật sẽ chìm xuống khi $d_V > d$.

- Vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng khi $d_V = d$.

- Vật sẽ nổi lên khi $d_V < d$.

Trả lời:

Khi vật đang ở trong lòng chất lỏng: $F_A = d \times V_V$.

• Nếu $d_V > d$ thì $P_V > F_A$ nên vật chìm xuống.
• Nếu $d_V = d$ thì $P_V = F_A$ nên vật lơ lửng trong chất lỏng.
• Nếu $d_V < d$ thì $P_V < F_A$ nên vật nổi lên.

Bài 2. Tại sao kéo gầu nước từ giếng lên (Hình 17.4) khi gầu còn ở trong nước thì kéo dễ dàng hơn so bới khi gầu đã lên khỏi mặt nước?

Trả lời:

* Khi gầu còn ở dưới nước, gầu nước chịu tác dụng của ba lực:

- Trọng lực hướng từ trên xuống dưới.

- Lực đẩy Ac-si-met hướng từ dưới lên.

- Lực căng dây dưới từ dưới lên (lực này do lực kéo của tay truyền đến).

- Khi gầu nước ở trong không khí, gầu nước chịu tác dụng của hai lực:

• Trọng lực hướng từ trên xuống.
• Lực căng dây hướng từ dưới lên.

=> Từ đó, dễ thấy rằng khi kéo gầu nước trong nước sẽ dễ hơn khi kéo trong không khí.

D. Hoạt động vận dụng

Bài 1. Vật nổi trên mặt nước như hình 17.5 gồm quả cầu kim loại gắn chặt với khối gỗ. Nếu lật úp miếng gỗ cho quả cầu nằm trong nước thì mực nước trong bình có thay đổi không?

Trả lời:

- Khi lật úp miếng gỗ cho quả cầu nằm trong nước thì mực nước trong bình có thay đổi.

- Khi lật úp miếng gỗ thì thể tích nước thay đổi (dâng lên hoặc hạ xuống) bằng thể tích quả cầu.