笛卡尔浮沉子
笛卡尔浮沉子

创新实验笛卡尔浮沉子(11)【本站按】相信有不少老师见过本实验,但可能与细节上与此实验有出入。
这个实验是《创新物理实验》(作者:刘贵兴)这本书上的原文。
因为我们是从这本书上选登的“创新实验”系列,所以我们还是把这个实验放到这里,各位老师认为本实验有什么可改进之处,可以撰文予我们,我们择优登出。
取一只容积为800毫升左右的无色大口玻璃瓶A,内盛4/5容积的清水。
另取一只直径约为1.5厘米的无色薄壁小玻璃瓶出,瓶子高度最好在8厘米左右。
也装入1/3容积的清水。
用大拇指撤出瓶B,开口朝下浸入A瓶水中。
再取一块厚度在0.5—1.0毫米的橡皮薄模,覆盖住A瓶口,并用细线扎紧。
勿使漏气,如图1—42(a)所示。
这时我们可观察到:B瓶浮在水面上;当用手指向下压橡皮薄膜时。
B瓶自动沉到水底,如图l—42(b)所示;一旦松开手指,B瓶又浮到水面上来了。
我们称B瓶为“笛卡尔浮沉子”。
B瓶何以能自动浮沉呢?其原因是,当我们用手指压橡皮薄膜时。
由于A瓶内空气体积缩小,温度不变,则空气压强必然增加,亦就使A瓶中水的静压强变大,通过传递,引起B瓶内水增加。
“瓶上部空气道压缩,满足B瓶的重力大于其所受浮力的条件,于是B顺便下沉。
一旦松开压橡皮薄膜的手指,A瓶恢复原容积。
水中静压强也恢复原来大小,通过传递,使B瓶内水面也降低。
上部空气容积复原,满足B瓶的重力小于其所受浮力的条件。
于是B瓶又上浮实验成功的关键在于:(1)B瓶内的水的多寡要以B瓶底部刚浮出水面为宜;(2)橡皮膜须扎紧。
不致漏气。
倘若我们将上述A瓶改作无色薄壁塑料瓶C。
并在其内注满清水,让B瓶也倒覆地浸入水中,并使B瓶浮于C瓶口中。
并用盖子将C瓶盖紧。
如图1—43(a)所示。
然后用手捏C瓶,也可发现B版下沉到C瓶底:一旦松开手,B瓶又会上浮,如图1—43(b)所示,也能实现“笛卡尔浮沉子”实验。
【本站按】这个实验可以作为大气压强这一知识点的动手实验,可以引导学生分析实验原理、运用家用器具做这个实验。
浮沉子原理

浮沉子实验用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器。
它是法国科学家笛卡尔(1596—1650)所创造。
它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。
把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上。
用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内。
根据帕斯卡定律,当空气被压缩时,将压强传递给水,水被压入瓶体中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉.手离开橡皮膜,筒内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮。
当手对橡皮膜施加的压力适当时,浮沉子便悬浮在水中的任意深度上.浮沉子的浮沉是在外加压强作用下,靠改变它的重力来实现的(体积不变)。
潜水艇与浮沉子升降道理相同。
浮沉子实验形式多样。
一般都是通过外部压强的变化,改变浮沉子内部气体的体积,从而达到控制其沉浮的目的。
制作浮沉子要掌握两个要点:第一,浮沉子内部必须有一定量的气体(因固体、液体的体积不易随压强的变化而变化);第二,要控制好整个浮沉子的平均密度,使外界压强较小时,整个浮沉子的平均密度稍稍小于周围液体的密度。
帕斯卡定律内容:密闭液体上的压强,能够大小不变地向各个方向传递.根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化.这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。
这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。
帕斯卡定律是流体力学中,由于液体的流动性,封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将大小不变地向各个方向传递.帕斯卡首先阐述了此定律.压强等于作用压力除以受力面积。
根据帕斯卡定律,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。
浮沉子原理Word版

浮沉子实验用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器。
它是法国科学家笛卡尔(1596—1650)所创造。
它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。
把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上。
用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内。
根据帕斯卡定律,当空气被压缩时,将压强传递给水,水被压入瓶体中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。
手离开橡皮膜,筒内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮。
当手对橡皮膜施加的压力适当时,浮沉子便悬浮在水中的任意深度上。
浮沉子的浮沉是在外加压强作用下,靠改变它的重力来实现的(体积不变)。
潜水艇与浮沉子升降道理相同。
浮沉子实验形式多样。
一般都是通过外部压强的变化,改变浮沉子内部气体的体积,从而达到控制其沉浮的目的。
制作浮沉子要掌握两个要点:第一,浮沉子内部必须有一定量的气体(因固体、液体的体积不易随压强的变化而变化);第二,要控制好整个浮沉子的平均密度,使外界压强较小时,整个浮沉子的平均密度稍稍小于周围液体的密度。
帕斯卡定律内容:密闭液体上的压强,能够大小不变地向各个方向传递。
根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。
这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。
这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。
帕斯卡定律是流体力学中,由于液体的流动性,封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将大小不变地向各个方向传递。
帕斯卡首先阐述了此定律。
压强等于作用压力除以受力面积。
根据帕斯卡定律,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。
浮沉子原理

浮沉子实验之公保含烟创作用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器.它是法国迷信家笛卡尔(1596—1650)所发明.它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体.把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上.用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内.依据帕斯卡定律,当空气被压缩时,将压强传递给水,水被压入瓶体中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,年夜于它受到的浮力,就向下沉.手分开橡皮膜,筒内水面上的空气体积增年夜,压强减小,浮沉子外面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮.当手对橡皮膜施加的压力适事先,浮沉子便悬浮在水中的任意深度上.浮沉子的浮沉是在外加压强作用下,靠改动它的重力来实现的(体积不变).潜水艇与浮沉子升降事理相同.浮沉子实验形式多样.一般都是通过外部压强的变卦,改动浮沉子内部气体的体积,从而到达控制其沉浮的目的.制作浮沉子要掌握两个要点:第一,浮沉子内部必需有一定量的气体(因固体、液体的体积不容易随压强的变卦而变卦);第二,要控制好整个浮沉子的平均密度,使外界压强较小时,整个浮沉子的平均密度稍稍小于周围液体的密度.帕斯卡定律内容:密闭液体上的压强,能够年夜小不变地向各个方向传递.依据静压力根本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p0发作变卦时,只要液体仍坚持其原来的运动状态不变,液体中任一点的压强均将发作同样年夜小的变卦. 这就是说,在密闭容器内,施加于运动液体上的压强将以等值同时传到各点.这就是静压传递原理或称帕斯卡原理.帕斯卡定律是流体力学中,由于液体的活动性,封锁容器中的运动流体的某一局部发作的压强变卦,将年夜小不变地向各个方向传递.帕斯卡首先论述了此定律.压强等于作用压力除以受力面积.依据帕斯卡定律,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,势必在另一个活塞上发作相同的压强增量.如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增年夜为第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强仍然相等.这一定律是法国数学家、物理学家、哲学家布莱士·帕斯卡首先提出的.这个定律在生产技术中有很重要的应用,液压机就是帕斯卡原理的实例.它具有多种用途,如液压制动等.帕斯卡还发现运动流体中任一点的压强各向相等,即该点在通过它的所有平面上的压强都相等.这一事实也称作帕斯卡原理.可用公式暗示为:P1=P2即F1÷S1=F2÷S2浮沉子帕斯卡定律制作办法器材1000ml透明有盖塑料瓶,中号滴管等.把持(1)在滴管中吸入适量的水,使其恰好能浮在水面上(用手轻点滴管的橡皮头,滴管即会沉入水中,后又缓缓浮上.(2)塑料瓶装满水后将滴管放入,然后盖紧瓶盖(尽量做到不漏气).(3)用力挤压塑料瓶,可看到滴管下沉.撤去压力,可看到滴管上浮.用力妥当,可使滴管停止在水中某一位置. 注意瓶中水尽量装得满一些,残留的气体越少,实验效果越好.浮沉子的巧制妙用装置图:废饮料瓶内水面浮一小玻璃药瓶,如下图特点:我自制的浮沉子选用如图形状的饮料瓶,资料易得不花钱;组装容易;且能停止多种实验.实验现象新奇明显,趣味性强,实验效果良好.用途:“浮沉子”在初中物理实验教学中,用于探索或验证物体的浮沉条件:先察看到小瓶漂浮在水面上,当用力压塑料瓶时,会看到小瓶中的水面上升到红线以上,说明进入小瓶中的水增多,小瓶和瓶内水的重力变年夜,当重力年夜于浮力时,小瓶沉入水底;松手后,小瓶又会浮上水面;适当用力时,也可使小瓶悬浮在水中.妙用:1.该浮沉子还可用于演示“奇妙的物理现象”:教员演示时先问:“这里有一个小瓶子浮在水面,你能不用任何工具叫小瓶子沉下去再浮起来吗?”学生感到很新奇,兴趣盎然.再说我有“气功”,我叫这外面的小瓶子沉下去它就沉下去,叫它浮上来它就浮上来,看:“沉——”(用力压塑料瓶,小瓶沉下),“浮——”(松手,小瓶浮上来);我这瓶还是“魔瓶”小瓶在下沉时,先变年夜变长还会再变小.实验现象新奇明显,趣味性强,实验效果良好.再说明其实这外面运用了物理知识,使学生初步感受物理现象的奇妙,激起其好奇心和求知欲.2.探究潜水艇的浮沉原理:通过适当用力压塑料瓶向小瓶(潜水艇水舱)中充水或松手向外排水来改动小瓶(潜水艇)的自重,从而使其下沉或上浮.3.演示光的折射现象:当小瓶在塑料瓶的外侧时,会看到小瓶明显变年夜,或将塑料瓶放在字上,会看到瓶下的字变年夜且位置变高;小瓶在下沉时,先变年夜变长再变小.4.演示气体压强与体积关系:当用力压塑料瓶时,瓶内气体体积变小压强变年夜,进入小瓶中的水增多,说明瓶内气体压强变年夜体积变小;松手后,小瓶内水质变少,说明了瓶内气体体积变年夜压强变小.。
探究浮沉子实验

探究浮沉子实验冯婷婷摘要:通过了解浮沉子的历史,学习该实验的原理,进行一定的理论分析和知道浮沉子装置在生活中的应用,从而全面深入地学习浮沉子实验。
关键词:浮沉子实验实验原理理论分析潜水艇一、实验装置浮沉子实验是用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器。
它是法国科学家笛卡尔(1596—1650)所创造。
(1)笛卡尔浮沉子最原始的它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。
把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上。
用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内。
其后,制作了各种各样的浮沉子装置,如吸管浮沉子、气球浮沉子、旋转浮沉子、温度浮沉子等等。
(2)吸管浮沉子吸管浮沉子的实验装置是在大塑料瓶子内装满水,留有少许空气;将吸管对折,挂上若干回形针(浮沉子)放入瓶内,盖上瓶盖,用手挤压瓶身。
用吸管制作浮沉子材料简单。
可以通过改变吸管的长短和回形针的数目来改变浮沉子的自身重力,从而可以更好地控制其在水中的沉浮情况。
同时也可以改变浮沉子的形状,达到美观的效果。
(3)温度浮沉子一种物理教学用的演示仪器感温浮沉子(又称“密度棒”),为一体积固定的柱形封闭容器,由上容器和下容器构成,其特征在于下容器的底壁较上容器的顶壁厚,构成上轻下重的浮沉子。
温度发生变化时,改变浮沉状态。
二、实验原理根据帕斯卡定律,当空气被压缩时,将压强传递给水,水被压入瓶体中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。
手离开橡皮膜,筒内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮。
当手对橡皮膜施加的压力适当时,浮沉子便悬浮在水中的任意深度上。
浮沉子的浮沉是在外加压强作用下,靠改变它的重力来实现的(体积不变)。
吸管浮沉子中挤压瓶身,浮沉子下沉;松开瓶身,浮沉子上浮;以一定的力度挤压瓶身,浮沉子悬浮瓶内任意位置。
浮沉子原理

浮沉子实验之相礼和热创作用以演示液体浮力、气体具有可紧缩性以及液体对压强的传递的仪器.它是法国科学家笛卡尔(1596—1650)所制造.它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可经过小孔进出瓶体.把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上.用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内.根据帕斯卡定律,当空气被紧缩时,将压强传递给水,水被压入瓶体中,将瓶体中的空气紧缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力添加,大于它遭到的浮力,就向下沉.手离开橡皮膜,筒内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被紧缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因而它就向上浮.当手对橡皮膜施加的压力得当时,浮沉子便悬浮在水中的恣意深度上.浮沉子的浮沉是在外加压强作用下,靠改变它的重力来完成的(体积不变).潜水艇与浮沉子升降道理相反.浮沉子实验方式多样.一样平常都是经过外部压强的变更,改变浮沉子外部气体的体积,从而达到操纵其沉浮的目的.制造浮沉子要掌握两个要点:第一,浮沉子外部必须有肯定量的气体(因固体、液体的体积不容易随压强的变更而变更);第二,要操纵好整个浮沉子的均匀密度,使外界压强较小时,整个浮沉子的均匀密度稍稍小于四周液体的密度.帕斯卡定律内容:密闭液体上的压强,可以大小不变地向各个方向传递.根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p0发生变更时,只需液体仍坚持其原来的静止形态不变,液体中任一点的压强均将发生异样大小的变更. 这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点.这就是静压传递原理或称帕斯卡原理.帕斯卡定律是流膂力学中,由于液体的流动性,封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变更,将大小不变地向各个方向传递.帕斯卡首先阐述了此定律.压强等于作用压力除以受力面积.根据帕斯卡定律,在水力零碎中的一个活塞上施加肯定的压强,势必在另一个活塞上发生相反的压强增量.假如第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强依然相称.这肯定律是法国数学家、物理学家、哲学家布莱士·帕斯卡首先提出的.这个定律在消费技术中有很紧张的使用,液压机就是帕斯卡原理的实例.它具有多种用处,如液压制动等.帕斯卡还发现静止流体中任一点的压强各向相称,即该点在经过它的全部立体上的压强都相称.这一现实也称作帕斯卡原理.可用公式暗示为:P1=P2即F1÷S1=F2÷S2浮沉子帕斯卡定律制造方法东西1000ml通明有盖塑料瓶,中号滴管等.操纵(1)在滴管中吸入过量的水,使其恰恰能浮在水面上(用手重点滴管的橡皮头,滴管即会沉入水中,后又慢慢浮上.(2)塑料瓶装满水后将滴管放入,然后盖紧瓶盖(尽量做到不漏气).(3)用力挤压塑料瓶,可看到滴管下沉.撤往压力,可看到滴管上浮.用力得当,可使滴管制止在水中某一地位. 留意瓶中水尽量装得满一些,残留的气体越少,实验效果越好.浮沉子的巧制妙用安装图:废饮料瓶内水面浮一小玻璃药瓶,如下图特点:我自制的浮沉子选用如图外形的饮料瓶,材料易得不花钱;组装容易;且能进行多种实验.实验征象新奇分明,意见意义性强,实验效果良好.用处:“浮沉子”在初中物理实验教学中,用于探求或验证物体的浮沉条件:先观察到小瓶漂泊在水面上,当用力压塑料瓶时,会看到小瓶中的水面上升到红线以上,阐明进入小瓶中的水增多,小瓶和瓶内水的重力变大,当重力大于浮力时,小瓶沉入水底;放手后,小瓶又会浮下水面;得当用力时,也可使小瓶悬浮在水中.妙用:1.该浮沉子还可用于演示“奇异的物理征象”:教师演示时先问:“这里有一个小瓶子浮在水面,你能不必任何工具叫小瓶子沉下往再浮起来吗?”门生感到很新奇,兴味盎然.再说我有“气功”,我叫这里面的小瓶子沉下往它就沉下往,叫它浮下去它就浮下去,看:“沉——”(用力压塑料瓶,小瓶沉下),“浮——”(放手,小瓶浮下去);我这瓶还是“魔瓶”小瓶在下沉时,先变大变长还会再变小.实验征象新奇分明,意见意义性强,实验效果良好.再阐明其实这里面运用了物理学问,使门生初步感受物理征象的奇异,激发其猎奇心和求知欲. 2.探求潜水艇的浮沉原理:经过得当用力压塑料瓶向小瓶(潜水艇水舱)中充水或放手向外排水来改变小瓶(潜水艇)的自重,从而使其下沉或上浮.3.演示光的折射征象:当小瓶在塑料瓶的外侧时,会看到小瓶分明变大,或将塑料瓶放在字上,会看到瓶下的字变大且地位变高;小瓶在下沉时,先变大变长再变小.4.演示气体压强与体积关系:当用力压塑料瓶时,瓶内气体体积变小压强变大,进入小瓶中的水增多,阐明瓶内气体压强变大体积变小;放手后,小瓶内水量变少,阐明了瓶内气体体积变大压强变小.。
第2节多面手浮沉子浮沉子介绍帕斯卡定律

的《几何原本》(Elements)并掌握了它。16 岁时发现著名的
帕斯卡六边形定理:内接於一个二次曲缐的六边形的三双对边
的交点共缐。据说他後来由此推出 400 多条推论。17 岁时写成
《圆锥曲缐论》(1640),是研究德札尔格(Girard Desargues)
射影几何工作心得的论文,包括上述定理。
第 2 节 多面手“浮沉子”
图 3-8 浮沉子
浮沉子介绍
浮沉子是用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器。它是法 国科学家笛卡尔(1596—1650)所创造。它是玻璃制的小瓶体,其下端开有小孔,水可通过 小孔进出瓶体。把它放入高贮水筒中,并使之浮在水面上。用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧, 用手按橡皮膜,筒内的水和空气是在密闭的容器内。
活动 3:
器材:普通饮料瓶,吸管(大于 8 厘米),曲别针。 过程: (1)剪下一段吸管,长度在八厘米左右;将其对折。用两个曲别针分别卡在吸管两端。 “浮沉子”就完成了 (2)用水将瓶子灌满,然后将“浮沉子”放入水中,使其恰能浮于水面上。 (3)扣紧瓶盖,轻按瓶身,你会发现“浮沉子”往下移动;松开手,“浮沉子”又会 向上移动;当用力恰当时,“浮沉子”会悬浮于瓶体中央。 注意:如果制作后的“浮沉子”浮于水面部分过多,请适量添加曲别针。
图 3-9 布莱士·帕斯卡
这些工作是自希腊阿波罗尼奥斯(Apollonius of Perga)
以来圆锥曲缐论的最大进步。1642 年他设计并制作了一台能自动进位的加减法计算装置,
被称为是世界上第一台数字计算器,为以後的计算机设计提供了基本原理。1654 年他开始
研究几个方面的数学问题,在无穷小分析上深入探讨了不可分原理,得出求不同曲缐所围面
浮沉子的原理及制作(初中物理实验)

“浮沉子”的原理及制作没有实验的物理理论是空洞的,没有理论的实验是盲目的.正是实验家使理论家保持老老实实的态度.———物理学家帕格尔斯浮沉子原名“笛卡儿潜水器”,最早是由法国科学家笛卡儿(Rene Descartes,1596~1650)为了示范浮力定律而发明的.“浮沉子”也是八年级(下)物理教材中学习浮力后的一个课外小实验.浮沉子不仅是一个“好玩”的玩具,其中还包含着很多的物理知识!先让我们用身边的材料一起来做个浮沉子吧!开动脑!筋,相信你在整个过程中一定会学到很多课堂上学不到的东西.所需器材—个大饮料瓶(可乐瓶、雪碧瓶、纯净水瓶皆可);浮沉子材料:小玻璃瓶、小药瓶、笔的外壳、笔套等一端开口、另一端密闭的小瓶(能放人大瓶中);扎丝一段(细铁丝、细铜丝、细铅丝皆可).制作方法1.在大瓶中装水至将满而未满的程度.2.在小瓶(如图1所示)开口端缠绕几圈细铁丝,让小瓶恰好能开口向下竖直浮在水面上,再在小瓶中装适量的水后将其倒扣(开口朝下)在大瓶的水中,小瓶中的水量需仔细调节,调节到小瓶能竖直浮在水中,且使之底部刚浮出水面为宜(露出水面的体积不能太大,如果浮沉子露出水面的体积太大,则实验时使它下沉所需的力就会越大).拧紧大瓶瓶盖,这样浮沉子就做好了.浮沉子做好了,那我们就一起动手来做实验吧!用力挤压瓶子,我们可以看到小瓶下沉(如图3所示);松手,就看到小瓶又浮起来了(如图2所示).你可以随心所欲地控制它的浮沉,而且随着手对大瓶用力的力度变化,我们还能控制它悬浮在液体中的任一位置.那忽上忽下的神奇的浮沉子,很是有趣.有趣的同时,聪明的你一定会思考,这其中到底隐藏了怎样的奥秘呢?让我们一起来研究.让我们仔细观察一下浮沉子的核心部分——一个普通的小瓶,开口端缠绕细铁丝,内装适量的水.小瓶瓶口缠绕的一点铁丝是作为配重,起降低重心的作用,使小瓶能开口向下,竖直浮在水中.另外,小瓶下端是开口的,水可通过瓶口进出瓶体.当水流人瓶体时,浮沉子的重力(瓶和瓶中水总重)增加;当水流出瓶体时,浮沉子的重力减少.这与潜水艇的原理类似.再让我们仔细观察一下操作浮沉子的过程:在大瓶中装水至将满而未满的程度,将做好的浮沉子开口端向下放入瓶中,调整浮沉子刚能竖直浮出水面,拧紧瓶盖,浮沉子不下沉.由阿基米德原理可知,浮沉子能浮在水面上,是由于浮沉子所受的浮力和重力二力平衡的原因.用手挤压瓶子时,大瓶上部被封闭的空气体积减小(如图3所示),在温度不变的情况下,这些气体的压强增大(波意耳定律),这增大的压强传递给水(帕斯卡原理),将水压入小瓶中(如图4所示).浮沉子里进入一些水后,浮沉子的重力增大,浮沉子的重力大于它受到的浮力,它就会下沉.一旦松手,不挤压瓶子时,大瓶中被封闭的气体恢复到原来的体积,大瓶内气体的压强减小,而原来小瓶中被封闭的空气就将水从小瓶中压出去.流出一些水后的浮沉子重力减少,当浮沉子的重力小于它受到的浮力,浮沉子就向上浮.如果手用力恰当,使得浸没在水中的浮沉子所受的浮力与重力平衡,则浮沉子将悬浮在液体中的某一位置.现在你知道浮沉子是怎么一回事了吗?用你做的浮沉子和你的同学、朋友们做的浮沉子比一比,大家互相交流一下,相信你还会有新的收获!。
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创新实验笛卡尔浮沉子(11)
【本站按】相信有不少老师见过本实验,但可能与细节上与此实验有出入。
这个实验是《创新物理实验》(作者:刘贵兴)这本书上的原文。
因为我们是从这本书上选登的“创新实验”系列,所以我们还是把这个实验放到这里,各位老师认为本实验有什么可改进之处,可以撰文予我们,我们择优登出。
取一只容积为800毫升左右的无色大口玻璃瓶A,内盛4/5容积的清水。
另取一只直径约为1.5厘米的无色薄壁小玻璃瓶出,瓶子高度最好在8厘米左右。
也装入1/3容积的清水。
用大拇指撤出瓶B,开口朝下浸入A瓶水中。
再取一块厚度在0.5—1.0毫米的橡皮薄模,覆盖住A瓶口,并用细线扎紧。
勿使漏气,如图1—42(a)所示。
这时我们可观察到:B瓶浮在水面上;当用手指向下压橡皮薄膜时。
B瓶自动沉到水底,如图l—42(b)所示;一旦松开手指,B瓶又浮到水面上来了。
我们称B瓶为“笛卡尔浮沉子”。
B瓶何以能自动浮沉呢?其原因是,当我们用手指压橡皮薄膜时。
由于A瓶内空气体积缩小,温度不变,则空气压强必然增加,亦就使A瓶中水的静压强变大,通过传递,
引起B瓶内水增加。
“瓶上部空气道压缩,满足B瓶的重力大于其所受浮力的条件,于是B顺便下沉。
一旦松开压橡皮薄膜的手指,A瓶恢复原容积。
水中静压强也恢复原来大小,通过传递,使B瓶内水面也降低。
上部空气容积复原,满足B瓶的重力小于其所受浮力的条件。
于是B瓶又上浮
实验成功的关键在于:(1)B瓶内的水的多寡要以B瓶底部刚浮出水面为宜;(2)橡皮膜须扎紧。
不致漏气。
倘若我们将上述A瓶改作无色薄壁塑料瓶C。
并在其内注满清水,让B瓶也倒覆地浸入水中,并使B瓶浮于C瓶口中。
并用盖子将C瓶盖紧。
如图1—43(a)所示。
然后用手捏C瓶,也可发现B版下沉到C瓶底:一旦松开手,B瓶又会上浮,如图1—43(b)所示,也能实现“笛卡尔浮沉子”实验。
【本站按】这个实验可以作为大气压强这一知识点的动手实验,可以引导学生分析实验原理、运用家用器具做这个实验。