TRẠM 01 · LỰC KẾ TRONG KHÔNG KHÍ VÀ TRONG NƯỚC
Vật ngập bao nhiêu thì số chỉ lực kế giảm bao nhiêu?
Trọng lượng P4 N
Lực đẩy Fₐ1,8 N
Số chỉ lực kế T2,2 N
HAT PHYSICS LEARNING · KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 · KẾT NỐI TRI THỨC
Bài 17 – Lực đẩy Archimedes
Chương III · Khối lượng riêng và áp suất · SGK trang 73–75
01 · MỤC TIÊU
Vì sao tàu thép có thể nổi trên nước?
🧪 Nhận ra lực đẩy của chất lỏng
Quan sát vật khi nhúng vào nước, biểu diễn trọng lực và lực đẩy Archimedes bằng véc-tơ đúng chiều.
⚖️ Khảo sát bằng lực kế
Đo trọng lượng trong không khí và số chỉ lực kế khi nhúng vật vào nước; xác định độ lớn lực đẩy theo hiệu số hai lần đo.
📐 Phát biểu định luật Archimedes
Giải thích lực đẩy bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ; xác định đúng thể tích phần vật chìm và đổi đơn vị.
⛵ Giải thích nổi – chìm
So sánh lực đẩy và trọng lượng trong quá trình vật chuyển động; khi nổi cân bằng, giải thích vì sao lực đẩy bằng trọng lượng.
Khởi động: Vì sao viên bi sắt chìm, trong khi một con tàu vỏ thép rỗng lại nổi? Nếu vo tròn viên đất nặn rồi nặn thành chiếc thuyền, điều gì thay đổi?
02 · KIẾN THỨC
Áp lực của nước tạo nên lực đẩy như thế nào?
I. Lực đẩy của chất lỏng lên vật
Khi đặt vật trong chất lỏng, chất lỏng tác dụng lên vật một lực đẩy Archimedes có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên. Trọng lực của Trái Đất tác dụng lên vật có chiều từ trên xuống. Lực đẩy có thể làm số chỉ lực kế giảm hoặc làm vật nổi lên.
Thí nghiệm với lực kế: Treo vật vào lực kế, ghi số chỉ P khi ở trong không khí. Nhúng vật chìm hoàn toàn trong nước, không chạm đáy và thành bình, ghi số chỉ T. Trong điều kiện cân bằng: FA = P − T. Vật phải không chạm đáy để lực kế không bị sai do lực đỡ.
II. Định luật Archimedes
Độ lớn của lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.
Công thức và điều kiện:
\[F_A=d_{\mathrm{lỏng}}\,V_{\mathrm{chìm}}=\rho_{\mathrm{lỏng}}gV_{\mathrm{chìm}}\]
FA (N): lực đẩy; dlỏng (N/m³): trọng lượng riêng của chất lỏng; ρlỏng (kg/m³): khối lượng riêng của chất lỏng; Vchìm (m³): thể tích phần vật ngập trong chất lỏng. Nếu vật chìm hoàn toàn thì Vchìm = Vvật. Trong ví dụ dùng g = 10 N/kg theo quy ước gần đúng của bài tập.Đổi đơn vị quan trọng: 1 L = 1 dm³ = 0,001 m³; 1 cm³ = 10−6 m³. Khi dùng d (N/m³) phải thay V bằng m³. Ví dụ vật chiếm chỗ 200 cm³ nước, d = 10 000 N/m³ thì lực đẩy là 2 N.
III. Vật nổi, chìm và lơ lửng
Khi vật chưa chạm đáy và chỉ chịu tác dụng của trọng lực P cùng lực đẩy FA, vật có xu hướng đi lên nếu FA > P, đi xuống nếu FA < P. Khi vật nổi đứng yên trên mặt chất lỏng, phần thể tích chìm tự điều chỉnh để FA = P. Vật chìm và nằm yên ở đáy còn có lực đỡ của đáy.
Với vật đặc, đồng chất thả tự do trong chất lỏng: nếu ρvật < ρlỏng thì vật có thể nổi với một phần thể tích nhô lên; nếu ρvật > ρlỏng vật sẽ chìm (bỏ qua các ảnh hưởng phụ). Trường hợp bằng nhau: vật có thể lơ lửng. Với vật rỗng, cần xét khối lượng riêng trung bình của cả vật và phần không khí bên trong.
Viên đất nặn và chiếc thuyền: Khi chỉ vo tròn viên đất nặn đặc, thể tích chiếm chỗ lúc chìm hoàn toàn nhỏ nên lực đẩy cực đại có thể nhỏ hơn trọng lượng. Nặn thành thuyền rỗng giúp chiếm chỗ nhiều nước hơn trước khi nước tràn vào, tạo lực đẩy đủ lớn để nổi. Khối lượng đất nặn không đổi.
IV. Lưu ý tránh nhầm
Vật ngập hoàn toàn trong chất lỏng có khối lượng riêng gần như không đổi thì lực đẩy không tăng chỉ vì vật xuống sâu hơn; độ chênh lệch áp suất giữa mặt dưới và mặt trên không đổi khi độ sâu tăng. Đồ thị và hình vẽ trong mô phỏng là mô hình lí tưởng; vật thực tế còn chịu ma sát chất lỏng, lực cản, và có thể có lực tiếp xúc.
03 · QUAN SÁT – THỰC HÀNH
Ba thí nghiệm ảo về lực đẩy và sự nổi
Các mô hình mô tả điều kiện gần lí tưởng và dùng số liệu minh họa, không thay thế thí nghiệm thực tế. Điều chỉnh tham số bằng chuột, bàn phím hoặc cảm ứng; bấm xuất SVG/CSV để lưu kết quả.
TRẠM 02 · ĐỊNH LUẬT ARCHIMEDES
Trọng lượng chất lỏng bị chiếm chỗ có bằng lực đẩy?
Thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ150 cm³
Trọng lượng chất lỏng tương ứng1,5 N
Lực đẩy Archimedes1,5 N
TRẠM 03 · ĐẤT NẶN THÀNH THUYỀN
Cùng khối lượng nhưng thay đổi hình dạng: nổi hay chìm?
Tổng trọng lượng P1,3 N
Lực đẩy có thể đạt tối đa trước khi ngập1,7 N
Trạng thái dự đoánNổi cân bằng
Đọc kết quả: Trạm 1 dùng vật có P = 4 N, thể tích 300 cm³, được treo trên lực kế và không chạm đáy bình. Trạm 2 giả định chất lỏng không nén được, g = 10 N/kg. Trạm 3 giả định viên đất nặn 100 g có thể tích đặc 55 cm³; khi tạo thuyền, phần lõm chứa không khí nên thể tích nước tối đa có thể bị chiếm chỗ trước khi nước tràn vào là 170 cm³. Không dùng sức nâng mô hình để thiết kế phương tiện thật.
04 · LUYỆN TẬP – KIỂM TRA
36 câu tự luyện · 22 câu kiểm tra/10 điểm
36Câu tự luyện6Nhóm kiến thức22Câu kiểm tra10Điểm tối đa
36 câu tự luyện thuộc sáu chủ đề; đáp án đề kiểm tra chỉ hiện sau khi nộp. Tiến độ lưu riêng cho Bài 17 lớp 8 trên trình duyệt này.
Phần A · Tự luyện: Lực đẩy Archimedes
0/36
Trang 1/6
Phần B · Kiểm tra cuối bài
8 ABCD = 2 điểm · 4 Đúng/Sai = 4 điểm · 8 trả lời ngắn = 2 điểm · 2 tự luận = 2 điểm. Tổng 10 điểm.
05 · SƠ ĐỒ TƯ DUY
Lực đẩy – chất lỏng bị chiếm chỗ – nổi/chìm
Chạm các nhánh để theo dõi mối liên hệ giữa thí nghiệm và định luật.
Chốt kiến thức: Lực đẩy Archimedes hướng thẳng đứng lên; Fₐ = d × V phần chìm. Vật nổi cân bằng khi Fₐ = P. Muốn giải thích tàu rỗng nổi, phải xét nước bị chiếm chỗ và khối lượng riêng trung bình, không chỉ vật liệu làm vỏ.
06 · EM CÓ BIẾT?
Archimedes hiện diện trong cuộc sống
🚢 Tàu bằng thép vẫn nổi
Thân tàu rỗng chiếm chỗ một thể tích nước lớn. Ở trạng thái nổi cân bằng, trọng lượng nước bị chiếm chỗ bằng trọng lượng toàn bộ tàu và hàng.
🧂 Nước muối và nước ngọt
Cùng một vật nổi, chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn thường cần thể tích chìm nhỏ hơn để tạo cùng lực đẩy.
🧪 Đo thể tích vật không đều
Vật chìm hoàn toàn và không tan trong nước có thể đo thể tích bằng lượng nước dâng hoặc tràn. Cần chú ý bọt khí bám trên vật.
⚓ Tàu ngầm điều chỉnh độ nổi
Thay đổi lượng nước và không khí trong két dằn để điều chỉnh khối lượng trung bình, qua đó kiểm soát trạng thái chìm – nổi.
Thử tại nhà an toàn: Dùng chậu nước và đất nặn, thử viên tròn rồi nặn thành dạng thuyền. Ghi rõ khối lượng đất nặn không đổi và hình dạng nào nổi; không dùng bể sâu, vật sắc nhọn hay thiết bị điện gần nước.