沉浮子的秘密

2021-02-20 海寧市初中科學

材料:

一個透明塑料筆帽,AB膠各一支,兩枚回形針,一個透明的塑料瓶,適量的水,一把鑷子。

做法:

1. 混合AB膠,並用其堵住透明塑料筆帽頂部的通氣孔。

2. 在它的下面纏繞(或者用AB膠粘)兩枚回形針,使它放入水中時有一小部分露出          水面。

3. 在透明的塑料瓶中灌入並留少量的空氣。

4. 將剛才製作好的沉浮子用鑷子輕輕放入瓶子內的水中,此時它的上端稍露出水面。

5. 擰緊瓶蓋,用力擠壓瓶壁,觀察現象。

 

這樣,沉浮子的實驗就完成了。

原理介紹:

根據帕斯卡定律,當瓶壁被壓縮時,將壓強傳遞給水,水被壓入瓶體中,將瓶體中的空氣壓縮,這時浮沉子裡進入一些水,排水體積不變,所受的重力大於它受到的浮力,於是向下沉。手離開瓶壁,筒內水面上的空氣體積增大,壓強減小,浮沉子裡面被壓縮的空氣把水壓出來,此時排水體積增大,浮沉子的重力小於它所受的浮力,因此它就向上浮。當手對瓶壁施加的壓力適當時,浮沉子便懸浮在水中的任意深度上。

所以,可得出結論:浮沉子的浮沉是在外加壓強作用下,靠改變它的排水體積來實現的(也可以說沉浮子是通過改變自身重力來改變沉浮情況),潛水艇與浮沉子升降道理相同。

知識拓展:

知道了沉浮子的原理之後,我們還可以用透明的塑料瓶、口服液小瓶、細鐵絲、水、塑料吸管、曲別針、打火機、尖嘴鉗、剪刀等材料製作一個「吸管沉浮子」,其原理與此次實驗的沉浮子相同,當擠壓透明的塑料瓶時,水會通過吸管進入口服液小瓶中,使其排水體積變小(也可以說使自身重力變大),從而下沉到透明塑料瓶的底部。


浮沉子實驗形式多樣。一般都是通過外部壓強的變化,改變浮沉子內部氣體的體積,從而達到控制其沉浮的目的。因此,製作浮沉子要掌握兩個要點:第一,浮沉子內部必須有一定量的氣體(因固體、液體的體積不易隨壓強的變化而變化);第二,要控制好整個浮沉子的平均密度,使外界壓強較小時,整個浮沉子的平均密度稍稍小於周圍液體的密度。

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