三年级家庭实验 | 制作浮沉子

【研究问题】探索潜水艇潜水及上浮背后的原理。

【分析】潜水艇可以在水中自由上浮与下沉。初步分析可知，潜水艇上浮是由于浮力大于潜水艇自身重力，反之当自身重力大于浮力，潜水艇就下沉了。我们通过实验来直观分析验证一下。

材料

塑料瓶1个、小药瓶（口服液）1个

实验操作步骤

1.将塑料瓶中灌入约9/10瓶水。

2.将小药瓶中灌入约2/3瓶水。

3.将小药瓶倒立投入塑料瓶中。

4.将塑料瓶盖上瓶盖。

5.反复挤压、放松塑料瓶，观察小药瓶的状态。

现象及原理分析

小制作浮沉子的原理：
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，排水体积不变，所受的重力大于它受到的浮力，于是向下沉。手离开橡皮膜，筒内水面上的空气体积增大，压强减小，浮沉子里面被压缩的空气把 水压出来，此时排水体积增大，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，靠改变它的排水体积来实现的。

制作浮沉子要掌握两个要点：
1、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)；
2、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。

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