浮力产生的原因的探究

浮力产生的原因的探究 浮力产生的原因 材料 矿泉水瓶三个、试管三只(一只长且大，一只短且略小，一只短且比矿泉水瓶口小很多)、兵乓球一个、小刀一把(注:试管也可以用塑料代替，选用密度比水大的物体更有说服力而已) 演示 实验一:如图1所示将一矿泉水瓶从中间切成两半，在里面放一兵乓球，从上往下快速注满水，兵乓球会停留在水底。用手堵住瓶口下端，兵乓球会浮到水面。 实验二:往一矿泉水瓶里注满水，将最后一只试管正插到矿泉水瓶中(尽可能插得深一些)，迅速将瓶子倒转，试管会爬到顶部，但由于瓶口较试管大，水向下流很快，因此倒转过程中就会有空气进入瓶中。如果将试管插得很浅，进行同样的操作，会发现试管无法爬到顶部。 实验三:用小刀在一矿泉水瓶底开几个孔，同样将试管放在瓶口，迅速倒转，不管试管插入深度的大小，试管都不可能往上爬。 实验四:如图2所示，在大且长的试管里装满水，把略小的试管底朝下插到大灯管里，并迅速将两管倒置过来。此时，大试管里的水徐徐流出，同时小试管自动在大灯管里上升，直至上爬到大使管的顶部。(因为水缓慢往下流，理论上在实验过程中不会有空气进入大使管) 图1 图2 原理解释 我们知道浮力产生的原因是物体上下面所受的压力差。实验一的兵乓球之所以能沉在水底，是因为上方水柱产生的压力和球重力的缘故。因为上下表面都与大气连通，上下表面的大气压力是相等的，互相抵消。但此时会出现一个疑问，就是球上大半部分浸在水中，大气压强是否会通过水作用于水下的物体呢,实验三就能很好解决了此问题。因为瓶底有几个孔，就达到与大气相连通的目的，我们又知道大气压强是很大的，如果上表面不将大气压力算在内，通过计算可以知道，仅仅由水柱的压力和自身的重力，是不可能大于下表面受到的大气压力的(下表面是在水外的)，因此试管必须上升，但与实验结果是相悖的，因此说明大气压强是可以通过水发生作用的，从而使上下表面所受的的大气压力抵消了， 但还有水柱的压力和自身重力，因此就上不去了。实验二之所以会有深浅的区别，是因为瓶里面有空气，但里面的气压会比下表面所受压力(也就是大气压)略小，因此就会有深浅的区别，因为下表面所受的大气压被抵消了很多，因此水柱的压力就很明显了。再看实验四，由于大使管里始终没有空气，因此向下只受到水柱的压力和自身的重力，向上只受到很大的大气压力，因此不管里面的试管插到何种深度，强大的大气压强都会使试管往上爬。当然啦，如果上表面的水柱很高，水柱的压力就会很大，试管就爬不上去了。 结论 浮力产生的原因是物体上下表面所受的压力差，而且大气压强是可以通过水作用于水中的物体的，但我们日常生活中所见的情形大都被互相抵消了，因此就不考虑大气压力了。 ，因为上下表面抵消了嘛。 也正如高中解决水中物体的情形时，我们大都不考虑大气压强