一种简易浮力演示器的制作_刘宗良

收稿日期:2002-11-15;修回日期:2002-12-23.

作者简介:刘宗良(1965-),男,湖南新化人,娄底师范高等专科学校物理系副教授,主要从事大学物理教学和研究。

一种简易浮力演示器的制作

刘宗良

(娄底师范高等专科学校物理系　湖南　娄底　417000)

摘　要:浮力产生的原因是物体下、上表面存在压力差,当物体下表面未与液体接触时,液体对物体下表面没有压力,因而物体不受浮力作用,教材中对此只是用图说明而没有相应的实验演示,导致很多学生对这一点理解得不透彻,存在模糊认识.为此,设计一个简易的演示装置,很好地说明浮力产生的原因是必要的。

关键词:浮力原理;演示器;制作

中图分类号:O312 文献标识码:A 文章编号:1008-1666(2003)02-0089-02

The Principle and Making of Simple Demonstrator for Buoyancy

LIU Zong -liang

(Department of Phy sics ,Loudi T eachers College ,Loudi ,417000,China )

A bstract :Buoy ancy is o riginated from the pressure difference between the upper surface and the low er surface on object in the liquid .T here is no pressure of the liquid on the lo wer surface of the object w hen it is not contacted to the liquid .In this situ -ation ,there is no buoyancy on the object .In many teaching courses ,some figures are given but any experimental demo nstra ting is no t show n .T herefore a number of students can 't understand clearly it .In this paper ,a simple and concise demonstrating ap -paratus is designed to expound the cause of buoyancy .

Key words :principle of buoy ancy ;demonstrating apparatus ;making

讲授浮力概念时,很多学生对“浮力产生的原因”存在模糊认识,对“浮力是物体下、上表面所受

的液体压力差”理解得不透彻。例如在计算桥墩、

河中的岩石所受的浮力时,盲目地应用阿基米德定

律进行计算,从而得到错误的结果。教材中[1,2]对

“浮力产生的原因”只是用图说明而没有相应的实

验演示,因此有必要设计一个实验来加以说明。曾

有文献[3]介绍自制的浮力产生原因演示器(图1),

虽效果好,但携带不太方便,设计原理上亦有值得

商榷的地方。因文中未限定当瓶B 中的水面充分

接触小球下表面时瓶C 中水位与瓶A 中水位等高

的关系,很难令人信服实验中使小球上浮的力就是

小球浸在水中受到的浮力;况且即使限定了这个关

系,在小球浮起以前,瓶A 、瓶B 中的水并未相通,此时小球上、下表面所受的压力差能否作为浮力也值得商榷。

图1　浮力产生原因示意图 笔者自制了一演示器,克服了上述弊端,可以更好地说明浮力产生的原因,它不仅设计合理、制第2期2003年4月 娄底师专学报Journal of Loudi Teachers College No .2Apr .,2003

作简单、携带方便、效果好;而且自制过程亦可作为

“课外小制作”布置给学生完成,这样就可以提高学生的动手能力,使学生享受成功的喜悦,从而激发学生学习物理的积极性。

1　材料准备玻璃杯1只(其他透明瓶体亦可),乒乓球1

个,小塑料管1根,木板(有条件时用玻璃板更好),木条(横截面积约为1cm 2)。

2　制作方法1)测量玻璃杯的内径及高度、乒乓球的直径、小塑料管的外径并记下读数;

2)将木板裁制成直径等于杯内径的圆片,在圆片中央开一孔(孔径略小于乒乓球直径),在边缘

开一小孔(孔径等于塑料管外径),再在其他地方开几个漏水孔;

3)用木条制作三小段等高的木桩(木桩的高度约为杯高的1/3);

4)将三个木桩放进杯内沿杯壁均匀摆放,在圆片形木板上插好塑料管,把木板放在木桩上,然后将乒乓球置于木板中央开孔处,即成一浮力演示器。如图2所示

。

图2　浮力演示器示意图 3　演示操作过程及浮力原理分析

1)压住乒乓球,往杯中加大半杯水,松手,乒乓球并不上浮。此时,尽管乒乓球处在水面下,但不受浮力作用。因为乒乓球下表面未受到水向上的压力。

2)继续观察,水从漏孔漏下,使木板下方水面逐渐升高,在乒乓球下表面接触水以前,乒乓球不

上浮。但只要乒乓球下表面与水充分接触,木板上、下的水相通,乒乓球就会上浮。因为此时乒乓

球下表面受到的水向上的压力大于上表面受到的

水向下的压力,形成压力差,产生了浮力。(

装置中塑料管的作用是排气,以便使木板下方液面能与乒乓球下表面充分接触)

。3)通过实验,使学生懂得了浮力产生的原因。浮力是物体由于下、

上表面受到的液体压力不同,存在压力差而产生的。这样,学生在分析诸如桥墩、河中的岩石等物体所受的浮力时,就会视具体情况而给出正确的解答。4)如果将玻璃杯换成溢水杯,将乒乓球换成带刻度的方形物体,再加上测力计、

铁架台、集水杯等,即可验证阿基米德定律,找到浮力大小的计算公式F 浮=

ρgV 排(具体操作过程因与本文无关,故略)。参考文献:

[1]赵景员,王淑贤.力学[M ].北京:人民教育出版社,1978.

[2]人民教育出版社物理室,中国教育学会物理教学研究会.物理

(第一册)[M ].北京:人民教育出版社,2001.

[3]王剑锐,李平.自制浮力产生原因演示器[J ].物理实验,1998,18

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