首页 网站发表 探索浮力的奥秘

探索浮力的奥秘

宁波市鄞州区惠风书院 黄启睿

2022-02-11

  我一直很好奇为什么铁块会沉到水里,而用钢铁做的轮船却能浮在水面上。于是,我请教爸爸这是什么原因。爸爸回答:“你想知道吗?那我们就来探索一下浮力的奥秘吧!”

  一、感受浮力

  爸爸先拿了一个密封的空瓶子,让我拿在手上感受一下。我掂了一下瓶子,发现它有一点重量。爸爸又让我松开双手,瓶子就掉到了地上,仿佛有一股力量把它往下拉。爸爸告诉我,这股力量就是瓶子的重力。接着,爸爸打来一盆水,将瓶子放入了水中,松开手后,瓶子就浮在了水面上。我用手把瓶子按入水中,感觉水里有一股力量把瓶子往上托,手一松,瓶子又浮了上来。我反应过来,这向上托的力量就是浮力啊!爸爸解释道:“瓶子漂在水面上,既不往下沉也不往上浮,是因为它的重力跟水带给它的浮力刚好大小相同,方向相反。”我一拍脑袋,喊道:“这就跟拔河时势均力敌一样!”

  二、浮力产生的原理

  浮力是感受到了,但我又冒出了一个疑问:浮力究竟是怎么产生的呢?爸爸拿来剪刀,在空塑料瓶侧面钻了上下两个孔,往瓶子里灌满水后,水就从两个小孔喷射出来。我发现下面的孔喷射的力量比上面的孔更足,水也喷得更远。

  爸爸说,那是因为下面的孔离水面更深,承受上方更多水的重量,就像多盖了几层被子,压力也更大,挤压越厉害,才会喷得越远。同样的道理,放入水中的物体四面八方都受到水的压力,但是物体上方受到的向下的压力没有底部向上的压力大,正是这个压力差,使水中的物体受到了水的浮力。

  三、浮力的大小

  物体在水中到底受到多大的浮力呢?

  爸爸让我发挥一下想象:如果把这个漂浮物体移除,物体原来浸入水中的部分用新的水来“填平”,新填充的这部分水也会受到周围其它水给它的浮力。由于跟周围水的接触面形状都没变过,填充水受到的浮力和原来物体受到的浮力肯定是一样的。

  那新填充的这部分水受到的浮力有多大呢?我们又做了一个实验模拟填充水的状态:把水装入透明的保鲜袋里,由于保鲜袋很轻薄,保鲜袋里的水就相当于填充水。再慢慢将保鲜袋放入水盆中,当保鲜袋里的水面与周围水盆中的水面持平时,保鲜袋里的水刚好不再下沉,也没有上浮。

  这时,爸爸一边画图一边总结道:“一开始我们已经明白,漂浮在水中的物体,它受到的浮力与它的重力大小相同。说明与周围水面齐平的填充水受到的浮力大小刚好与它的重力相同,而填充水受到的浮力跟原来物体受到的浮力是一样的,所以最终得出结论:物体受到的浮力与物体浸入水中部分体积相同的水的重力大小相同。”

  四、实验验证

      轻薄矿泉水瓶内装入一些重物并称重然后倒掉瓶内重物,往瓶中加水至标记位置:再称瓶子的重量。结果得出两次重量相同:装入不同重量的重物反复实验,得出的结论都是一样的。爸爸说,科学结论要经得起实验反复验证。

  最后,爸爸把一只空碗端端正正地放入水盆,碗就像轮船一样漂在水中,随着我们不停往碗里加葡萄,碗慢慢往下沉,这是因为“轮船”里的“货物”越来越重了,“轮船”需要更大的浮力来托住这些“货物”,所以需要更多地沉入水里。

 

指导教师:周艳

首页 投稿 我的