Vật lý 8 bài 11: Thực hành nghiệm lại lực đẩy Ác-si-mét

Trả lời nhanh

Bài thực hành Vật lí 8 bài 11 cần đo hai đại lượng: lực đẩy Ác-si-mét F_A = P − F (P là số chỉ lực kế khi vật ở ngoài không khí, F là số chỉ khi vật chìm trong nước) và trọng lượng phần nước bị vật chiếm chỗ P_N = P₂ − P₁. Kết luận: nếu bỏ qua sai số thì F_A = P_N.

I. Mục đích và dụng cụ

Mục đích của bài là tự tay kiểm chứng định luật Ác-si-mét: lực đẩy lên vật nhúng trong chất lỏng có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

1 lực kế GHĐ 2,5 N.
1 vật nặng bằng nhôm, thể tích khoảng 50 cm³.
1 bình chia độ, 1 giá đỡ, 1 cốc (hoặc bình tràn) và nước.
Kẻ sẵn bảng ghi kết quả vào vở.

II. Các bước tiến hành

1. Đo lực đẩy Ác-si-mét F_A

Treo vật vào lực kế, đọc số chỉ P (trọng lượng vật trong không khí).
Nhúng chìm hoàn toàn vật vào nước (không chạm đáy, không chạm thành bình), đọc số chỉ F.
Tính F_A = P − F.

Câu C1: lực đẩy Ác-si-mét được xác định bằng hiệu số chỉ lực kế F_A = P − F. Vật bị nước đẩy lên nên lực kế chỉ nhỏ đi, độ giảm chính là F_A.

2. Đo trọng lượng phần nước có thể tích bằng thể tích vật

Đo thể tích vật bằng bình chia độ: đọc V₁ (nước chưa có vật) và V₂ (nước khi vật chìm hẳn).
Đo trọng lượng P₁ của cốc rỗng.
Đổ vào cốc lượng nước có thể tích bằng V rồi đo trọng lượng P₂ của cốc đựng nước.

Câu C2: thể tích vật V = V₂ − V₁.

Câu C3: trọng lượng phần nước bị vật chiếm chỗ P_N = P₂ − P₁.

III. Trả lời câu hỏi trong mẫu báo cáo

Câu C4. Công thức: F_A = d.V

F_A: lực đẩy Ác-si-mét, đơn vị N.
d: trọng lượng riêng của chất lỏng, đơn vị N/m³ (nước: d ≈ 10 000 N/m³).
V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, đơn vị m³.

Câu C5. Muốn kiểm chứng độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét, cần đo:

độ lớn lực đẩy Ác-si-mét F_A;
trọng lượng P_N của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Sau đó so sánh hai giá trị này.

IV. Xử lí kết quả đo (làm ba lần)

Mỗi phép đo thực hiện 3 lần rồi lấy giá trị trung bình để giảm sai số. Với số liệu mẫu thường gặp:

Đại lượng	Lần 1	Lần 2	Lần 3	Trung bình
F_A (N)	0,8	0,8	0,7	(0,8 + 0,8 + 0,7) : 3 ≈ 0,77
P_N (N)	0,7	0,8	0,9	(0,7 + 0,8 + 0,9) : 3 = 0,8

Hai giá trị trung bình 0,77 N và 0,8 N chênh nhau rất ít, nên ta kết luận hai đại lượng bằng nhau trong phạm vi sai số cho phép.

Nhận xét: kết quả hai đại lượng không trùng khít vì phép đo có sai số (đọc lực kế lệch, nước bám vào vật, lực kế chưa chỉnh về vạch 0…).

Kết luận: F_A = P_N = d.V — lực đẩy Ác-si-mét có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

V. Ví dụ tự kiểm tra số liệu

Đây là ví dụ tự đặt để em biết khoảng giá trị hợp lí. Vật nhôm thể tích V = 50 cm³ = 5.10⁻⁵ m³:

Lí thuyết: F_A = d.V = 10 000 × 5.10⁻⁵ = 0,5 N.
Giả sử P = 1,35 N, F = 0,85 N thì F_A = 1,35 − 0,85 = 0,5 N.
Giả sử cốc rỗng P₁ = 0,40 N, cốc có nước P₂ = 0,90 N thì P_N = 0,5 N.

Vậy F_A = P_N = 0,5 N. Nếu số liệu của em lệch quá nhiều so với d.V, hãy kiểm tra lại cách đọc V₁, V₂ và số chỉ lực kế.

VI. Lỗi thường gặp khi làm thực hành

Vật chạm đáy hoặc thành bình nên số chỉ lực kế sai.
Vật chưa chìm hoàn toàn nhưng vẫn tính V bằng cả thể tích vật.
Đọc mực nước ở bình chia độ không đặt mắt ngang mặt thoáng.
Quên đổi đơn vị: 1 cm³ = 10⁻⁶ m³.
Đo P₂ mà quên trừ trọng lượng cốc P₁.

VII. Bài luyện tập

Bài 1. Một vật treo vào lực kế chỉ 2,0 N trong không khí, chỉ 1,2 N khi nhúng chìm trong nước. Tính lực đẩy Ác-si-mét và thể tích vật (d_nước = 10 000 N/m³).

Đáp án: F_A = 2,0 − 1,2 = 0,8 N; V = F_A/d = 0,8/10 000 = 8.10⁻⁵ m³ = 80 cm³.

Bài 2. Vật có thể tích 60 cm³ chìm hoàn toàn trong nước. Tính P_N và F_A.

Đáp án: V = 6.10⁻⁵ m³; F_A = 10 000 × 6.10⁻⁵ = 0,6 N; theo định luật Ác-si-mét P_N = F_A = 0,6 N.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao phải đo lực đẩy Ác-si-mét bằng hiệu P − F?

Khi nhúng vật vào nước, lực kế chịu tác dụng của trọng lực hướng xuống trừ đi lực đẩy hướng lên. Vì vậy độ giảm số chỉ lực kế P − F chính là độ lớn lực đẩy F_A.

Trong bài thực hành, cần so sánh những đại lượng nào?

Cần so sánh lực đẩy Ác-si-mét F_A với trọng lượng P_N của phần nước có thể tích bằng thể tích vật. Nếu bỏ qua sai số thì hai giá trị này bằng nhau.

Vì sao kết quả F_A và P_N thường không bằng nhau hoàn toàn?

Do sai số khi đọc lực kế và bình chia độ, nước bám trên vật hoặc cốc, lực kế chưa chỉnh về vạch 0. Vì thế ta đo ba lần và lấy giá trị trung bình.

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét là gì?

F_A = d.V, trong đó d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m³) và V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m³).