浮沉子原理

浮沉子实验之公保含烟创作

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.它是法国迷信家笛卡尔（1596—1650）所发明.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.依据帕斯卡定律，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，年夜于它受到的浮力，就向下沉.手分开橡皮膜，筒内水面上的空气体积增年夜，压强减小，浮沉子外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事先，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，靠改动它的重力来实现的（体积不变）.潜水艇与浮沉子升降事理相同.

浮沉子实验形式多样.一般都是通过外部压强的变卦，改动浮沉子内部气体的体积，从而到达控制其沉浮的目的.制作浮沉子要掌握两个要点：第一，浮沉子内部必需有一定量的气体(因固体、液体的体积不容易随压强的变卦而变卦)；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，能够年夜小不变地向各个方向传递.

依据静压力根本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发作变卦时，只要液体仍坚持其原来的运动状态不变，液体中任一点的压强均将发作同样年夜小的变卦. 这就是说，在密闭容器内，施加于运动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，由于液体的活动性，封锁容器中的运动流体的某一局部发作的压强变卦，将年夜小不变地向各个方向传递.帕斯卡首先论述了此定律.压强等于作用压力除以受力面积.依据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，势必在另一个活塞上发作相同的压强增量.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年夜为第一个活塞的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.帕斯卡还发现运动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.

可用公式暗示为：

P1=P2即F1÷S1=F2÷S2

浮沉子帕斯卡定律

制作办法

器材1000ml透明有盖塑料瓶，中号滴管等.

把持(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.用力妥当，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.

浮沉子的巧制妙用

装置图：废饮料瓶内水面浮一小玻璃药瓶,如下图

特点：我自制的浮沉子选用如图形状的饮料瓶，资料易得不花钱；组装容易；且能停止多种实验.实验现象新奇明显，趣味性强，实验效果良好.

用途：“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：先察看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年夜，当重力年夜于浮力时，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中.

妙用：

1．该浮沉子还可用于演示“奇妙的物理现象”：教员演示时先问：“这里有一个小瓶子浮在水面，你能不用任何工具叫小瓶子沉下去再浮起来吗？”学生感到很新奇，兴趣盎然.再说我有“气功”，我叫这外面的小瓶子沉下去它就沉下去，叫它浮上来它就浮上来，看：“沉——”（用力压塑料瓶，小瓶沉下），“浮——”（松手，小瓶浮上来）；我这瓶还是“魔瓶”小瓶在下沉时，先变年夜变长还会再变小.实验

现象新奇明显，趣味性强，实验效果良好.再说明其实这外面运用了物理知识，使学生初步感受物理现象的奇妙，激起其好奇心和求知欲.

2．探究潜水艇的浮沉原理：通过适当用力压塑料瓶向小瓶（潜水艇水舱）中充水或松手向外排水来改动小瓶（潜水艇）的自重，从而使其下沉或上浮.

3．演示光的折射现象：当小瓶在塑料瓶的外侧时，会看到小瓶明显变年夜，或将塑料瓶放在字上，会看到瓶下的字变年夜且位置变高；小瓶在下沉时，先变年夜变长再变小.

4．演示气体压强与体积关系：当用力压塑料瓶时，瓶内气体体积变小压强变年夜，进入小瓶中的水增多，说明瓶内气体压强变年夜体积变小；松手后，小瓶内水质变少，说明了瓶内气体体积变年夜压强变小.