物理教具制作

2023-02-14 03:38:45   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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二、探究浮力产生的原因

【实验原理】 浮力是怎样产生的呢?

如果一个规则的物体浸没在液体当中,它的侧面所受液体的压力均 可互相抵消,这是因为物体上下表面所受液体压力的受力面积虽然相 同,但上下表面所在液体内的深度不同,液体的压强大小不一样。物体 上下表面所受液体压力之差,正是物体所受的浮力。 我们可以通过多种方法来证明浮力是怎样产生的。 制作方法】 方法一(双乒乓球实验)

材料:空矿泉水瓶一个、乒乓球两个。 将矿泉水瓶底剪去。实验时,将瓶口向下,从上面放入两个乒乓球,

因为瓶身不大。两个乒乓球会一个在下堵住瓶颈,另一个在上,左手持 瓶身,右手从上向里倒水,由于下面的乒乓球堵住瓶颈,水只能向下渗 漏。随着瓶内水的上升,上面的乒乓球浮在水面上也随之上升。下面的 乒乓球虽然周围和上面都是水,但它却没有上浮。如果用右手堵住瓶口, 渗漏的水很快充满了瓶口和瓶颈之间,下面的乒乓球的底部也会浸没在 水中,它会立即地上升到水面。如图 6-23 所示。

方法二(上浮的木塞) 材料:空高橙饮料瓶一个、圆木塞一只、粘胶。 圆木塞要刚好塞在饮料瓶口上,不要太紧。再在圆木塞中央钻一个

直径约 5mm 的小孔。如图 6-24,将饮料瓶的中间部分剪去,依然瓶口向 上地将瓶颈用粘胶粘接在瓶内底部。待胶干后即可使用。 实验时,将木塞放在瓶口上,再用杯子装水沿瓶壁倒入瓶中。很快 水将浸没木塞周围,但此时木塞并不上浮。水面继续上升,漫过木塞上 表面,经小孔向里流水,此时木塞依然不上浮。等到木塞下的水面逐渐 上升,刚刚达到木塞底部,木塞会立即上浮到瓶中水面上。如图 6-25 示。

方法三( U 形管压强差计)

材料:两个透明的 135 胶卷盒、橡皮膜(如气球)一大块、橡皮筋两 根、铁皮、铁丝若干、一次性注射塑料输液软管两根、木板(12×30cm2) 一块、厚木板一块、封口夹两只、白纸、粘胶等。

先将两胶卷盒去盖,中间各钻一小孔,正好使软管插入,用粘胶密 封连接处。再把两盒底部用粘胶粘连,剪一宽条铁皮把连接处固定起来, 并与粗铁丝固定,粗铁丝作为手持的柄,如图 6-26 所示。

12×30cm2 的木板与厚木板钉起来,白纸粘贴在大木板上,将软管 弯成两个“U”并行排列,并在两“U”形管中心画出刻度线。两软管 各经过一只小三通管与胶卷盒引出的两软管相接,三通管的另一个出口 为排气用。

实验时,用注射器在双 U 形管中注入同样量的红色水,使双 U 形管

中的液面相平。在两胶卷盒口上各绷一块气球膜,口面要绷平。等膜绷 好之后,用两只封口夹将三通管的排气口夹紧,不可漏气。

手持粗铁丝,缓缓将胶卷盒插入水中,如图 6-27 所示,两 U 形管中

的液面不会在同一高度,记下双 U 形管管底各至液面的高度差。与下面 胶卷盒相通的 U 形管中,液面的高度差要大得多,把这个水柱压强减去 与上面胶卷盒相通的 U 形管水柱压强,所得的差即是两胶卷盒上下表面 的压强之差。

将这个压强差乘以胶卷盒口的面积就能计算出胶卷盒所受的浮力。


三、自制密度计

【实验原理】 当轮船在长江里航行时,如果记住轮船的吃水线,在轮船驶入

海洋后,你会发现此时吃水线已经在水面的上方了。 同一物体,浮在不同液体表面上时,所受液体的浮力相等。由于液

体的密度不一样,物体排开液体的体积也就不相同。反过来,如果同一 物体在不同液体中排开液体的体积不相同,那么液体的密度一定不一 样。根据这个道理,我们可以制成测密度的装置——密度计。

制作方法】 材料:大号有盖无破损的废牙膏皮一支、蜡烛一只、白纸、透明胶 带等。

将牙膏皮尾部打开,取下盖,用圆棍把牙膏皮从里面撑开鼓圆,成 为一个长圆筒,将里面的剩余牙膏冲洗干净。

拧上牙膏皮盖,点燃蜡烛,从尾部滴几滴蜡到牙膏皮里。滴入的蜡 一是防漏水,二是保证牙膏皮竖直放在液面上时重心在下,比较稳定。 在牙膏皮筒上竖直粘贴一小纸条,然后放入水中,记下水面刻度线。再 依次将牙膏皮放入汽油、煤油与氯仿中,记下刻度线。 在密度表中查出不同液体的密度,分别在每个刻度线上,标明它们 的密度值。密度值全标定之后,在纸条面上贴一透明胶布既可以清晰地 读数,也可以保护有刻度的纸不再打湿。

你现在可以把自制的密度计放入各种液体中,粗略地测定这种 液体的密度。

(郭生杰提供)

四、空气也有浮力

【实验原理】 6-28

不仅浸没在液体中的物体受到浮力作用,处于空气包围下的物体也

受到浮力作用。如图 6-28 所示,左边是密闭的金属容器,开一孔与 气球相连,右边是配重使横梁保持平衡。如果用酒精灯烘烤金属容器底 部,里面的空气受热膨胀会使气球鼓起来。此时横梁会逐渐倾斜,配重 物体下降。

这是因为金属容器与气球总重量虽然没有变,体积却增大了。它的

体积增大,排开气体的体积增大,气体对它的浮力增加,从而破坏了平 衡。 制作方法】 材料;易拉罐一个、气球一只、废圆珠笔芯一支、粗铁丝一根、木 板两块、配重物。

将木板钉成如图所示的支架。从粗铁丝上剪下 4cm 长一段,在砂轮 上把 2cm 长一段打磨成,把这段铁丝尖端向上固定在支架上部, 使尖端成为横梁的支承点。 易拉罐最好是未打开的,用干净铁钉在上表面中央钻一孔,插入吸 管喝完里面的饮料。将空罐洗干净,倒出里面的水,剪 3cm 长的废圆珠 笔芯插在孔上并用粘胶密封。等胶干后,把气球(先检查气球不能漏气) 用细线扎紧。

用钳子把粗铁丝剪下 40cm 长一段,两端各弯一个钩形。 为了加强效果,配重最好比易拉罐重几倍,这样在开始平衡时,横


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