浮力产生原理演示装置的做法图解教程

小实验 / 作者:小燕子 / 时间:2016-10-14 04:16:29 / 6025℃
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一、 名称:浮力产生原理演示装置

 

二、 实验分析说明

浮力的产生原理在教材中并没有做要求,但是由于学生学完了浮力的概念、浮沉条件和阿基米德原理等基本知识内容,对浮力的产生的根本原因有很强的好奇心:浮力究竟是怎么产生的?本实验装置专为教师引导学生探讨浮力的产生原理而制作,具有操作简便,现象明显的优点,能够直观展示液体中物体各面所受液体的压力大小的异同,从而引导学生发现浮力的根本来源。

三、 制作材料与工具

材料:有机玻璃、木板、乳胶手套、软管、泡沫

工具:剪刀、刀子、胶水、刻度尺、手锯等

 

四、 装置结构介绍

1、 薄膜立方体

薄膜立方体的边长为8cm,前后两面为有机玻璃,与4根等长木棍构成立方体的基本框架,上下左右为张紧度相同的弹性薄膜粘贴而成,如图(1)。用一软管连通立方体内外,保持内外大气压相同。

 

2、木块立方体

木块立方体边长同为8cm,由6块木板拼接成密封的结构,可以防止水渗入并浮在水面上。

 

3、特制水槽

特制水槽的规格为27cm×16cm×18cm的无盖长方体,正面是一块有机玻璃,其余四面由木板组合成。内部用2块板将水槽分隔成内外两部分,如图(2)所示,其中内槽底板有一个8cm×8cm方孔与外槽相连通,方孔表面有泡沫来保持立方体底面与方孔气密性良好。

 


五、 操作与演示

1、 把木块立方体放在内水槽底板方孔上,向内槽注水,观察木块立方体,发现木块立方体没有浮起来;

2、 往外水槽中注水,发现当外槽的水位达到一定的高度时,木块立方体上浮了;


3、 取出木块立方体并把水倒掉;

4、 把薄膜立方体放在内水槽底板方孔上,向内槽注水,观察薄膜,可以明显看到左、右和上表面三块薄膜都在水的压力作用下向内凸出,其中左右两面的凸出程度一样,说明左右两面所受水的压力等大反向。而下表面的薄膜则因为没有受到水的压力而不发生变化;

5、 往外槽注水,观察薄膜的变化。当外槽的水位与内槽底部齐平时,薄膜的下表面的仍无凹凸形变,说明虽然与水接触,但下表面仍未受到水的压力。

6、 当外槽水面相对内槽底面的高度等于内槽水面相对立方体上表面的高度时,可以观察到薄膜立方体的上下表面的凸出程度一样,上下表面所受水的压力相同,立方体没有受到水的浮力。

7、 继续向外水槽注水,下表面薄膜的凸出程度愈来愈大,说明随着水位升高,下表面所受到的压力越来越大,并大于上表面所受到的水的压力,此压力差即为立方体所受的浮力。如图(4)



 

 

附图:

1、水槽


2、木块立方体与水槽


3、薄膜立方体与水槽


4、木块立方体,往内槽注水,木块不会浮起来


5、往外槽注水,木块仍不会浮起,此时h1=h2。


6、直到h1>h2,木块才浮起来。


7、薄膜立方体。往内槽注水,立方体左、右和上面上各面的薄膜均在水的压力作用下向内凸出,但下表面没有变化。左右两面所受水的压力大小相同,并略大于上表面所受水的压力,但下表面没有水的压力,此时立方体不受水的浮力作用。


8、往外槽注水,当水面与立方体下表面接触时,下表面仍无变化,说明没有收到水的压力。


 

9、当h1=h2时,上下表面的凸出程度也相同,说明此时立方体上下表面所收水的压力大小相同,但立方体仍不受水的浮力作用。


10、继续注水,可见下表面的薄膜凸出明显大于上表面,此时立方体受到了水的浮力作用,即为上下表面的压力差。


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