探究性小实验

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1、探究性小实验奇异的浮沉子与小试管上升奇异的浮沉子与小试管上升摘要：本实验只要通过制作浮沉子，改变浮沉子的初始深度，观察浮沉子的运动趋势并寻找浮沉子的浮沉临界点，从而建立并验证小试管所受合力与深度的数学关系式。关键词：浮沉子、临界点一、实验原理设浮沉子漂浮于水面时，浮沉子管内空气压强为£）,体积为%；在深度X处，管内空气压强为P气,体积为V气。浮沉子的体积为岭,质量为m売0则浮沉了在水中的合力为:F=G-F^=mng-pg(V^+V^根据理想气体的玻意耳定律得：c=p（y（）=可得TZ_CV气=鼻一，而管中气体的压强f^=Po+pgx,故浮沉子的合力:「气C”叫侶-慫少壳+吓亦）c临界状态时

2、，兀=兀0,合力F=0,即mg壳一°g（$+£+加）=0可得廿—丄（叫—必）gpg由此川•知：浮沉子在临界状态珀）位置与浮沉子的重量和浮沉子初始管内气体的体积有关。当x>x0时，F>0即合力向下，松开气球膜后浮沉子下沉；当x

3、璃管开口（用橡皮筋绑住，使不漏气）。2、用手指向下压气球膜使注射器下沉，至深度x将手指松开,观察浮沉子的状态。改变x的大小，观察浮沉子的浮沉状况。3、寻找浮沉子的浮沉临界点，即注射器处于悬浮状态的深度勺，建立注射器所受合力与深度的数学关系式并用图像表述。（二）小试管上升在一端封闭的玻璃管内注满水，再把一只小试管底朝下插入水中。然后把长玻璃管倒转过來，观察实验现彖。四、实验数据记录及处理注射•器质量m壳二4.Og,体积V壳二2.63mL开始时，注射器中气体：Vo=l.4mL,=1.01x105P（2临界点处，注射器中气体：V气二1.42mL,X。二240.5mm1、注射器质量G二m壳g二4.

4、0x10_3x9.8N=3.92x10_2N注射器所受浮力：F浮二pg(U壳+V^)=1x103x9.8x(1.42x10_6+2.63x10_6)=3.97x10_2N故G=F浮，可验证在临界点处，注射器所受合力为0.2、计算C的值:C二PoVo二1.01xl05xl.4xl0_6N=0.141pa.m33、作F合・x关系图FF壳g-pg(V壳+C/(Po+pgX))=3.92x1o-2-103x9.8(2.63x10_6+=1.34xlO-2-做F合・x关系图如下所示合力与深度关系曲线F1曲线与x轴交于点（202,0）,即理论上临界点为Xo=2O2mm当兀>兀0吋，F>0即合力向下，松

5、开气球膜后浮沉子下沉；当x

6、在下沉。③初始浮沉子漂浮在玻璃管内，在深度较小时，撤去压力后，浮沉子上浮；用力压使浮沉子逐次增大深度，撤去压力后，浮沉子可能上浮，也可能会逐渐下沉到水底。在寻找临界点时，由于深度的稍微过大，浮沉了便立刻下沉到水底，导致我们还没来得及测量临界点的位置，只能重复进行多次实验，浪费了不少时间和精力。2、经验总结（1）制作浮沉子要掌握两个要点：第一，浮沉子内部必须有适量的气体；第二要控制好整个浮沉子的重量，太轻只会漂浮，而太重则只会下沉。（2）寻找临界状态过程中，观察到浮沉子来回摆动，测量高度吋要保持玻璃管竖直不动，因为一旦有某种干扰，平衡即被破坏，浮沉了可能会下沉或上浮。六、参考文献[1]李明亮

7、•浮沉了的巧妙制作及原理[J]•学苑教育,2011,（笫19期）.[2]常建,丁智勇•“浮沉子”水下平衡的定量探究[J].物理教学探讨,2011,（第9期）.[3]刘炳昇.探究浮沉子撤压后浮与沉的规律[J].物理教学,2011,（第2期）.[4]杨波•浮沉子实验中的反常现象研究[J].考试周刊,2010,（第15期）.