輪船:通過增大排開水的重力,增大浮力,實(shí)現(xiàn)漂浮
密度計(jì):浸在液體中的體積越小,證明所在液體密度越大。
潛水艇:通過改變自身的重力實(shí)現(xiàn)浮沉。
飛艇、熱氣球:通過減小自身氣體密度,實(shí)現(xiàn)升空。
同學(xué)們可以觀看一下視頻“輪船原理”。
如圖,這么粗壯的樹木如果扔進(jìn)水中是很難飄起來的。
但是經(jīng)過加工做成了獨(dú)木舟,那就不一樣了。
那么為什么同樣的木頭為什么可以漂浮呢?
原來,通過挖空木頭的中心,可以增大物體浸在液體的體積,如圖:
通過公式F浮=ρ液v排g,我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)增大物體浸在液體中的體積,就相當(dāng)于增大了V排,則浮力也會(huì)增大,當(dāng)浮力能夠職稱獨(dú)木舟的時(shí)候,獨(dú)木舟就可以在水上漂浮。
當(dāng)輪船漂浮在液體表面時(shí),我們就有F浮=G物的結(jié)論。
這個(gè)結(jié)論與輪船在哪個(gè)水面無關(guān),無論是在淡水河、還是在海水表面;無論是長(zhǎng)江、還是東海,其浮力永遠(yuǎn)等于輪船的重力。
于是,只要我們知道輪船的重力,就能夠知道輪船受到的浮力是多大;只要輪船的重力不變,那么它受到的浮力不變。
不過,當(dāng)輪船從長(zhǎng)江進(jìn)入東海之后,有兩個(gè)物理量是變化的:
液體的密度變大
輪船浸在液體中的體積變小(V排=F浮÷ρg)
利用輪船的原理,我們也可以制作一個(gè)專門測(cè)量液體密度的儀器:密度計(jì)。
如圖,密度計(jì)無論在那種液體里都處于漂浮的狀態(tài),與輪船的情況一樣,
此時(shí)F浮=G物。
且物體浸在液體中的體積越小,代表此液體的密度就越大,即丙圖中的液體密度大于乙圖中的液體密度。
密度計(jì)就是利用這個(gè)原理,在標(biāo)記上刻度就可以準(zhǔn)確測(cè)量液體的密度了。
同學(xué)們可以先觀看視頻“潛水艇原理”
潛水艇本身的形狀不能改變,所以當(dāng)他浸沒在水中的時(shí)候,其排開的體積是不能改變的,那么它是怎么實(shí)現(xiàn)浮沉的呢?
原來,在潛水艇內(nèi)部,有兩個(gè)形狀相同的水倉(cāng)。
當(dāng)向水倉(cāng)中注入水時(shí),潛水艇的重力就會(huì)增加,當(dāng)它的重力大于它受到的浮力時(shí),就會(huì)下沉。
當(dāng)排開水倉(cāng)的水時(shí),潛水艇的重力就會(huì)減小,當(dāng)它的重力小于它受到的浮力時(shí),就會(huì)上浮。
當(dāng)它的重力等于它受到的浮力時(shí),潛水艇就可以實(shí)現(xiàn)在水中任何位置的懸浮。
也就是說,潛水艇是通過改變自身的重力實(shí)現(xiàn)浮沉。
如圖,飛艇和熱氣球通過減小自身氣體的密度,使自己的密度小于空氣的密度實(shí)現(xiàn)升空。
節(jié) 日放飛的氣球、攜帶氣象儀器的高空探測(cè)氣球, 充的是氫氣或氦氣;體育、娛樂活動(dòng)用的熱氣 球,充的是被燃燒器加熱而體積膨脹的熱空氣 ,都是利用這個(gè)原理實(shí)現(xiàn)升空的。
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