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【物理】自制改进液体浮力产生的原因演示器

2012-08-02 17:29:45 来源:科技小制作网 浏览:15338

    浮力实质是液体对物体向上与向下的压力差。初中物理第一册的“浮力”这节课的实验只是演示浮力的存在,并没有演示浮力是由液体对物体向上与向下的压力差产生的这一本质。而课本只用图通过说理来叙述浮力本质,因此是抽象的。若能用实验来显示浮力本质,对学生认识浮力产生的原因无疑是有极大帮助,

    现介绍本人自制《浮力产生原因演示器》。

    如图为本演示器的结构图,它是有长方形容器,靠近底部有一隔层与底板有一定的“距离”,隔板中间有方形洞,上面由底比方形洞稍大的浮块盖密。角落一个小的长方形缺口,缺口边上用两长条与容器角围成竖直管,竖直管与隔层下方相通,用来排出下层空气,同时观察浮块下表面受的压强大小。在容器侧壁下方隔层的上下各开一个小圆洞,分别用两个中间插有玻璃管的橡胶塞塞紧,两橡胶塞上的玻璃管用橡胶管相连通,在连通的橡胶管上夹着止水头,来控制从上层流到下层的水,为了便于观察整个容器有透明有机玻璃制成的。

    演示时,将夹子把橡胶管夹夹紧,再将浮块的光滑面盖住容器隔层板上的方形洞,而后用手轻轻按住浮块,向容器中倒水,水的深度应比浮块上表面高出隔板与底板的距离以上,加水完毕可将手放开,这时就可看到浮块不会浮起,这是因为浮块上表面受水向下压力,而下表面没有水就没有水的压力,所以这时水对浮块没有浮力,浮块不能浮起。学生观察完毕,接着橡胶管上的夹子松开,水从容器上部流到下层,当下层水流满,浮块下表面就开始受到了水的向上压力,随着容器角上竖直管内的水面上升,水对浮块下表面的压力增大,当竖直管中的水面上升到某一高度时,浮块底水的向上压力与水对浮块上表面向下压力的差恰好大于浮块自身的重,浮块上浮,因而浮力是由液体对物体向上和向下的压力差产生的。

    进一步演示,换用另一个浮块,这浮块与前面演示的浮块的几何形状一样轻重不同(如比前面的浮块重),重复前面的演示步骤,倒入水时,倒水的深度应与前面的一样,看到的现象中不同的是当夹子放松后,容器角上竖直管内的液面上升到比前面的高度,浮块才能浮起来,这时浮块下表面受水的压力比前面的更大,说明浮块上表面的压力差越大,下表面的压力差越大,所以竖直管水面升得越高,这样就进一步说明了浮力产生的原因。

    制作时,用厚为三毫米到五毫米的透明有机玻璃制作长方形容器,隔层板用四毫米的透明有机玻璃,使装水后不易变形,围竖直管的长条只要用二毫米到三毫米的有机玻璃,胶合时可用三氯甲烷作胶合剂,胶合时应使隔层在自然放松下胶合,以保证隔层板的面为平面,否则易漏水。浮块可用木块,把盖着隔层板上方形洞的一面作的特别平,或在该面上再胶上一块平的有机玻璃,对于这块有机玻璃也要注意胶合得平。至于浮块的轻重可用不同密度材料或挖空嵌入较重的物体来控制,橡胶塞用壹号的,玻璃管与橡胶管要配合。对于尺寸大小可根据需要而定。

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