第2节多面手浮沉子

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1、第2节多面手“浮沉子”图3-8浮沉子浮沉子介绍浮沉子是用以演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的仪器。它是法国科学家笛卡尔（1596—1650）所创造。它是玻璃制的小瓶体，其下端开有小孔，水可通过小孔进出瓶体。把它放入高贮水筒中，并使之浮在水面上。用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧，用手按橡皮膜，筒内的水和空气是在密闭的容器内。根据帕斯卡定律，当空气被压缩时，将压强传递给水，水被压入瓶体中，将瓶体中的空气压缩，这时浮沉子里进入一些水，它的重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉。手离开橡皮膜，筒内水面上的空气体积增大，压强减

2、小，浮沉子里面被压缩的空气把水压出来，此时浮沉子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮。当手对橡皮膜施加的压力适当时，浮沉子便悬浮在水中的任意深度上。浮沉子的浮沉是在外加压强作用下，靠改变它的重力来实现的（体积不变）。潜水艇与浮沉子升降道理相同。浮沉子实验形式多样。一般都是通过外部压强的变化，改变浮沉子内部气体的体积，从而达到控制其沉浮的目的。制作浮沉子要掌握两个要点：第一，浮沉子内部必须有一定量的气体(因固体、液体的体积不易随压强的变化而变化)；第二，要控制好整个浮沉子的平均密度，使外界压强较小时，整个浮沉子的平均密度稍稍小

3、于周围液体的密度。帕斯卡定律内容：密闭液体上的压强，能够大小不变地向各个方向传递。根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。帕斯卡定律是流体力学中，由于液体的流动性，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递。帕斯卡首先阐述了此定律。压强等于作用压力除以受力面积。根据帕斯卡

4、定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。这一定律是法国数学家、物理学家、哲学家布莱士·帕斯卡首先提出的。这个定律在生产技术中有很重要的应用，液压机就是帕斯卡原理的实例。它具有多种用途，如液压制动等。帕斯卡还发现静止流体中任一点的压强各向相等，即该点在通过它的所有平面上的压强都相等。这一事实也称作帕斯卡原理。可用公式表示为：P1=P2即F1÷S1=F2÷S2

5、简易制作浮沉子实验活动1：器材：1000ml透明有盖塑料瓶，中号滴管等。过程：(1)在滴管中吸入适量的水，使其恰好能浮在水面上(用手轻点滴管的橡皮头，滴管即会沉入水中，后又缓缓浮上。(2)塑料瓶装满水后将滴管放入，然后盖紧瓶盖(尽量做到不漏气)。(3)用力挤压塑料瓶，可看到滴管下沉。撤去压力，可看到滴管上浮。用力得当，可使滴管停止在水中某一位置。注意瓶中水尽量装得满一些，残留的气体越少，实验效果越好。活动2：器材：火柴梗，细漆包线，试管，清水。过程：(1)取一火柴梗，在其一端绕一小段细漆包线。调节漆包线的重力，使火柴梗恰能竖直

6、悬浮在水面附近。(2)用拇指按没试管口，使拇指和试管内水面间不留空隙。当用拇指向下压水时，火柴梗就会下沉；减少拇指压力，火柴梗又会徐徐上升。注意：应选用木质火柴梗，因木质是多孔的，其中所附空气的体积会随拇指对水的外加压强而变化，从而成为一个简易的“浮沉子”。活动3：器材：普通饮料瓶，吸管（大于8厘米），曲别针。过程：（1）剪下一段吸管，长度在八厘米左右；将其对折。用两个曲别针分别卡在吸管两端。“浮沉子”就完成了（2）用水将瓶子灌满，然后将“浮沉子”放入水中，使其恰能浮于水面上。（3）扣紧瓶盖，轻按瓶身，你会发现“浮沉子”往下移

7、动；松开手，“浮沉子”又会向上移动；当用力恰当时，“浮沉子”会悬浮于瓶体中央。注意：如果制作后的“浮沉子”浮于水面部分过多，请适量添加曲别针。活动4：器材：一个600ml的饮料瓶，一个装口服液的瓶子。过程：找一个600ml的饮料瓶，和一个装口服液的瓶子，先把饮料瓶装满水，放在一边，把小瓶子里装大约一半水，记下小瓶子里的水量（因为几乎都不可能一次成功，方便失败后调整），把装过水的小瓶子口用食指堵上，倒扣进饮料瓶，注意别让小瓶子里的水漏出来，拧紧盖子，捏饮料瓶，如果不下去说明小瓶子里水少了，如果下去不上来，说明水多了。浮沉子的用途

8、“浮沉子”在初中物理实验教学中，用于探索或验证物体的浮沉条件：先观察到小瓶漂浮在水面上，当用力压塑料瓶时，会看到小瓶中的水面上升到红线以上，说明进入小瓶中的水增多，小瓶和瓶内水的重力变大，当重力大于浮力时，小瓶沉入水底；松手后，小瓶又会浮上水面；适当用力时，也可使小瓶悬浮在水