Giải SGK Khoa học tự nhiên 8 Bài 15 (Cánh diều): Tác dụng của chất lỏng lên vật nhúng trong nó

Giải KHTN lớp 8 Bài 15: Tác dụng của chất lỏng lên vật nhúng trong nó

Mở đầu trang 77 Bài 15 KHTN lớp 8: Kéo một xô nước từ giếng lên (hình 15.1). Vì sao khi xô nước còn chìm trong nước ta thấy nhẹ hơn khi nó đã được kéo lên khỏi mặt nước?

Trả lời:

Khi xô nước còn chìm trong nước ta thấy nhẹ hơn khi nó đã được kéo lên khỏi mặt nước vì khi vật ở trong nước thì nước đã tác dụng một lực đẩy lên vật lớn hơn lực đẩy của không khí tác dụng lên vật khi vật đã lên khỏi mặt nước.

I. Lực đẩy của chất lỏng lên vật đặt trong nó

Thực hành 1 trang 77 KHTN lớp 8:

Chuẩn bị

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, cốc nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành

- Lắp đặt dụng cụ như hình 15.2a.

- Treo khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ P của lực kế (hình 15.2a).

- Dịch chuyển từ từ khối nhôm để nó chìm hoàn toàn trong nước. Theo dõi sự thay đổi số chỉ của lực kế. Giữ lực kế sao cho khối nhôm chưa chạm đáy. Đọc số chỉ P₁ của lực kế (hình 15.2b).

- So sánh các giá trị P và P₁, thảo luận và rút ra hướng của lực do nước tác dụng lên khối nhôm.

- Nêu nhận xét về sự thay đổi độ lớn của lực này khi thể tích phần chìm của khối nhôm tăng dần.

- Lặp lại các bước trên với rượu (hoặc nước muối).

Trả lời:

Các em có thể tham khảo số liệu dưới đây: Giả sử ta sử dụng khối nhôm có khối lượng là 140 g và thể tích 50 cm³; lực kế có GHĐ: 2,5 N, ĐCNN: 0,1 N.

- Treo khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ P của lực kế: P = 1,4 N.

- Dịch chuyển từ từ khối nhôm để nó chìm hoàn toàn trong nước. Theo dõi sự thay đổi số chỉ của lực kế. Giữ lực kế sao cho khối nhôm chưa chạm đáy. Đọc số chỉ P₁ của lực kế: P₁ = 0,9 N.

- So sánh các giá trị P và P₁: Ta thấy P > P₁. Hướng của lực do nước tác dụng lên khối nhôm theo phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên.

- Nhận xét: Khi thể tích phần chìm của khối nhôm tăng dần thì lực do nước tác dụng lên khối nhôm tăng dần.

Câu hỏi 1 trang 78 KHTN lớp 8: Em hãy trả lời câu hỏi ở phần mở đầu bài học.

Trả lời:

Khi xô nước còn chìm trong nước thì nó chịu lực do nước tác dụng có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên đóng vai trò lực đẩy giúp ta nâng vật được dễ dàng hơn khi nó đã được kéo lên khỏi mặt nước.

Câu hỏi 2 trang 78 KHTN lớp 8: Nêu ví dụ về lực đẩy Acsimet trong thực tế.

Trả lời:

Ví dụ về lực đẩy Acsimet trong thực tế:

- Con người có thể nổi trên mặt nước và bơi.

- Tàu thuyền di chuyển trên sông, biển.

Luyện tập 1 trang 78 KHTN lớp 8: Biểu diễn lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật đặt trong chất lỏng (hình 15.4).

Trả lời:

Thực hành 2 trang 78 KHTN lớp 8:

Chuẩn bị

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, hai chiếc cốc, bình tràn, nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành

1. Lắp đặt dụng cụ như hình 15.5a, đổ đầy nước vào bình tràn, treo cốc A chưa đựng nước và khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ P₁ của lực kế.

2. Nhúng khối nhôm vào bình tràn để khối nhôm chìm $\frac{1}{2}$ trong nước, nước từ bình tràn chảy vào cốc B (hình 15.5b). Đọc số chỉ P₂ của lực kế.

3. Đổ nước từ cốc B vào cốc A (hình 15.5 c) và điều chỉnh khối nhôm chìm $\frac{1}{2}$ trong nước. Đọc số chỉ P₃ của lực kế.

4. So sánh số chỉ của lực kế khi đổ nước từ cốc B vào cốc A với số chỉ của lực kế khi khối nhôm chưa được nhúng chìm trong nước.

5. Lặp lại các bước thí nghiệm trên khi nhúng khối nhôm chìm hoàn toàn trong nước.

6. Rút ra nhận xét về mối liên hệ giữa độ lớn của lực đẩy Acsimet và thể tích phần chìm trong nước của khối nhôm.

7. Lặp lại các bước các bước từ 1 đến 6 với rượu hoặc nước muối.

Trả lời:

- Khi các em làm theo các bước 1, 2, 3 ta thu được các giá trị P₁, P₂, P₃.

- So sánh số chỉ ta thấy: P₁ = P₃.

- Lặp lại các bước thí nghiệm trên khi nhúng khối nhôm chìm hoàn toàn trong nước. Ta cũng thu được số chỉ của lực kế khi đổ nước từ cốc B vào cốc A với số chỉ của lực kế khi khối nhôm chưa được nhúng chìm trong nước.

- Nhận xét về mối liên hệ giữa độ lớn của lực đẩy Acsimet và thể tích phần chìm trong nước của khối nhôm: Thể tích phần chìm trong nước của khối nhôm càng lớn thì lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật càng lớn.

- Lặp lại các bước các bước từ 1 đến 6 với rượu hoặc nước muối: Ta cũng thu được kết quả tương tự.

Câu hỏi 3 trang 79 KHTN lớp 8: Trong trường hợp nào sau đây, nhấn vật xuống đáy bể nước dễ dàng hơn?

- Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 500 mL được nút kín.

- Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 5 L được nút kín.

Trả lời:

Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 500 mL được nút kín dễ hơn nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 5 L được nút kín vì lực đẩy Acsimet tác dụng lên chai nhựa rỗng có thể tích 500 mL nhỏ hơn lực đẩy Acsimet tác dụng lên chai nhựa rỗng có thể tích 5 L.

Luyện tập 2 trang 80 KHTN lớp 8: Thả hai vật hình hộp có kích thước giống nhau, một vật bằng gỗ và một vật bằng sắt vào trong nước (hình 15.6). So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai vật.

Trả lời:

- Ở Hình 15.6 a, ta thấy vật bằng gỗ nổi lên mặt nước, chứng tỏ F_A > P_gỗ làm vật nổi lên. Khi vật nổi trên mặt nước và đạt trạng thái cân bằng thì: F_A = P_gỗ.

- Ở Hình 15.6 b, ta thấy vật bằng sắt chìm hoàn toàn trong nước (nằm ở đáy cốc), chứng tỏ F_A < P_sắt làm vật chìm xuống.

- Vật chìm hoàn toàn trong nước sẽ chịu tác dụng của lực đẩy Acsimet lớn hơn vật không chìm hoàn toàn trong nước.

Câu hỏi 4 trang 80 KHTN lớp 8: Vì sao một khúc gỗ lớn nổi được trong nước trong khi một viên bi thép nhỏ hơn nhiều lại bị chìm?

Trả lời:

Một khúc gỗ lớn nổi được trong nước vì trọng lượng của khúc gỗ nhỏ hơn lực đẩy Acsimet của nước tác dụng lên khúc gỗ, còn trọng lượng của viên bi thép lớn hơn lực đẩy Acsimet của nước tác dụng lên viên bi nên nó chìm.

II. Điều kiện định tính để một vật nổi hay chìm trong một chất lỏng

Thực hành 3 trang 80 KHTN lớp 8:

Chuẩn bị

Cốc nước, miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, vài giọt dầu ăn.

Tiến hành

- Lần lượt thả miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, giọt dầu ăn vào cốc nước.

- Quan sát và rút ra nhận xét vật nào nổi và vật nào chìm.

- Dựa vào bảng 14.1, rút ra mối liên hệ giữa khối lượng riêng của nước với khối lượng riêng của vật nổi, vật chìm.

Trả lời:

- Kết quả thí nghiệm cho thấy:

+ Các vật nổi: khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn.

+ Các vật chìm: miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm.

- Các vật nổi có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, các vật chìm có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước.

Câu hỏi 5 trang 81 KHTN lớp 8: Thả một miếng đất nặn vào nước thì bị chìm, hình 15.7a. Vì sao cũng số lượng đất nặn ấy được nặn thành vật như hình 15.7b thì lại nổi trên nước?

Trả lời:

Khi miếng đất nặn được nặn thành vật như hình 15.7b (kiểu dạng như chiếc thuyền) thì thể tích của nó chìm trong nước tăng lên dẫn đến lực đẩy Ác si mét tăng lên, khi đó lực đẩy Ác si mét lớn hơn trọng lượng của vật dẫn đến vật nổi trên nước.

Vận dụng trang 81 KHTN lớp 8: Chứng minh rằng khi thả một khối đặc trong chất lỏng thì:

- Vật chìm xuống nếu trọng lượng riêng của nó lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.

- Vật nổi lên nếu trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.

Trả lời:

Khi một vật nhúng ngập vào trong chất lỏng thì:

Trọng lượng của vật được tính bằng: P = d_v.V (trong đó d_v là trọng lượng riêng của chất làm vật, V là thể tích của vật) và F_A = $d_{\mathcal{l}}$.V (trong đó  là trọng lượng riêng của chất lỏng).

- Vật sẽ chìm xuống khi P > F_A $\Rightarrow d_v.V>d_{\mathcal{l}}.V\Rightarrow d_v>d_{\mathcal{l}}$ .

- Vật sẽ nổi lên trên mặt chất lỏng khi P < F_A $\Rightarrow d_v.V<d_{\mathcal{l}}.V\Rightarrow d_v<d_{\mathcal{l}}$ .

Xem thêm các bài giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 8 Cánh diều hay, chi tiết khác: