生活中的趣味物理第四彈——餃子煮熟了為什麼會浮起來?

2021-01-14 德德愛物理

餃子是我國的傳統美食,你知道嗎?就是在煮餃子這一看似再平常不過的小事中,卻蘊藏著豐富的物理知識。

想一想:

(一個物體在水中所受的浮力和它的排水量有什麼關係?物體浮或沉除了浮力,還和哪一因素有關?)

餃子在製作過程中,內部含有微量空氣和二氧化碳。當剛投入水中時,由於餃子的密度比水大,浮力小於重量,就沉入鍋底。

當加熱至煮熟後,內部的氣體和肉質都同時膨脹,整個餃子的體積就增大許多,也就增大了它的排水量。

阿基米德原理說浸入靜止流體(氣體或液體)中的物體受到一個浮力,其大小等於該物體所排開的流體重量,方向豎直向上並通過所排開流體的形心,即F浮=G液排=mg液排=gV排ρ液(V排表述物體排開液體的體積)。

圖1

阿基米德原理適用於全部或部分浸入靜止流體的物體,要求物體下表面必須與流體接觸。

如果物體的下表面並未全部同流體接觸,例如,被水浸沒的橋墩、插入海底的沉船、打入湖底的樁子等,在這類情況下,此時水的作用力並不等於原理中所規定的力。

如果水相對於物體有明顯的流動,此原理也不適用(見伯努利方程)。魚在水中遊動,由於周圍的水受到擾動,用阿基米德原理算出的力只是部分值。這些情形要考慮流體動力學的效應。水翼船受到遠大於浮力的舉力就是動力學效應,所循規律與靜力學有所不同。

根據阿基米德原理(Archimedes'principle)可知,餃子的浮力就增大了,這時浮力大於重量,就浮起來了。

身邊的事物是取之不盡的,對與現實生活聯繫很緊密的物理學科來說,更是時時會用到的,用身邊的事例去解釋和總結物理規律,學生聽起來熟悉,接受起來也就容易了。只要時時留意,經常總結,就會不斷發現有利於物理教學的事物。新課標告訴我們「義務教育階段的物理課程應貼近學生生活,符合學生認知特點,激發並保持學生的學習興趣,通過探索物理現象,揭示隱藏其中的物理規律,並將其應用於生產生活實際,培養學生終身的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。」

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