证明空气有浮力的事例zsrym aeiyr

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证明空气有浮力的事例
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我们在老师的指导下,自学初三知识,发现浮力这一章没有演示气体浮力的装置,所以开始设计这个“空气浮力演示器”.基本思路是：物体置于一个密闭容器内,空气密度发生变化,物体便会上下移动,以此证明空气浮力.
此作品由两部分组成：第一部分是主体部分,用透明有机玻璃管做成高1米的密闭容器,下端设进出气孔,用密封塞和端盖密封.用钟表摆轮改装成一个灵敏的定滑轮；在一根细线的一端用胶固定好小球,悬挂在定滑轮上,并在细线的另一端悬挂配重物,使配重端与小球端力矩相等,处于平衡状态.将定滑轮与悬挂物一同密封.第二部分是抽打气部分,由63mm×45mm的气缸及“抽打气副件”组成.气缸上端加上手柄,下端通过导管连接在“抽打气副件”上.“抽打气副件”由4个单向阀、4个球形阀和2个消音器构成.“抽打气副件”另一端也通过导管和主体部分连接.
打气时,密闭容器内的空气压力增加,密度变大,小球受到的浮力增大,当大到与配重的浮力差足以克服小球重力及平衡系统的阻力时,小球开始上浮.抽气时,密闭容器内的空气压力降低,密度变小,浮力减小,小球开始下沉.当小球处于常压状态时,用磁铁牵动铁质配重物,小球可以停在任何高度,可以视为悬浮.

氢气球可以在空中飘

回答者： bu_le_sky - 初学弟子 一级 9-7 10:09
阿基米德原理告诉我们，浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。其数学表达式为
F浮=ρ液gV排。从公式可看出，若物体在液体中确实受到浮力，则其大小将取决于被物体排开的那部分液体的密度ρ液和被物体排开的液体中对产生浮力有贡献的那部分液体的体积V排，而与其它因素无关，对V排，初学者易产...

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回答者： bu_le_sky - 初学弟子 一级 9-7 10:09
阿基米德原理告诉我们，浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。其数学表达式为
F浮=ρ液gV排。从公式可看出，若物体在液体中确实受到浮力，则其大小将取决于被物体排开的那部分液体的密度ρ液和被物体排开的液体中对产生浮力有贡献的那部分液体的体积V排，而与其它因素无关，对V排，初学者易产生以下几个方面的误解。在教学过程中应引起充分的注意。
(1)在一般情况下，V排是指被物体排开的液体的体积，它有别于但又依赖于物体的体积V物。例如，把截面积为S，长为L的圆柱体沿竖直方向缓慢浸入水中，如图1所示。当圆柱浸入水中的深度为L1时，圆柱体排开液体的体积等于其在液面以下部分的体积，即V排=SL1，显然，V排小于物体的体积V物=SL。当圆柱体浸入水中的深度L1逐渐增加时，V排也逐渐增大，但总小于圆柱体的体积S·L。只有当圆柱体全部浸入水中且其下表面不与容器底接触时，才有V排=V 物。所以，物体排开液体的体积与物体体积之间的关系（在一般情况下）为V排≤V物。那种对V排一定等（小）于V物的说法，实乃是对V排的误解之一。
(2)在图所示的容器中盛有2分米3的水，当把一个体积为10分米3，形状和容器相似且直径略小于容器内径的圆柱体放入此容器中时，水面恰将圆柱体淹没，求圆柱体所受的浮力多大？
分析和容器中原有水的体积为2分米3，将体积是10分米3的圆柱体浸入水中，因水具有流动性，故其将从图甲所处的分布形式因被物体挤压而过渡到图乙的分布形式将圆柱体淹没。使原来仅占有2分米3的空间的水因圆柱体的介入改变为占有12分米3的空间。此时圆柱体排开液体的体积V排=10分米3，大于容器中原有液体的体积。圆柱体所受浮力为F浮=ρ水gV排=1×103千克/米3×9.8牛/千克×10×10-3米3=98牛，大于容器中原有水的重力G= ρ水gV=1×103千克/米3×9.8牛/千克×2×10-3米3=19.6牛。
从上述分析过程可看出：物体排开液体的体积可以大于容器中原有液体的体积，物体在液体中所受的浮力同样可以大于原容器中的液重。所以，物体排开液体的体积最多只能等于容器中原有液体体积的说法是对V排的又一种误解。类似于10牛顿的水最多只能产生10牛顿的浮力，也是因为V排的片面理解所造成的。
(3)任何定律原理都有其适用条件，阿基米德原理也有其适用条件。如果一个物体全部浸入水中而未被水完全包围，如图3所示，便不能用阿基米德原理来计算物体在液体中所受的浮力。而必须对物体如实进行受力分析，算出液体对物体各个面上的压力，进而算出其合力，可以发现，这个合力的大小并不等于物体排开的液体所受的重力，其方向可以指向任意方向，因此这个合力也就不是通常意义下的浮力了。

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