“浮力产生的原因”自制教具改良

浮力产生原因实验改进意见
婺源县江湾中学 方建中
制作材料与制作方法：
用雪碧瓶、橡胶皮管和橡胶圈、泡沫块、中性笔芯管做成如图甲所示的装置，其中，橡胶圈孔径比乒乓球的直径稍小，并用万能胶固定在泡沫块上；泡沫块的孔恰能让乒乓球陷入一部分，并用万能胶固定在雪碧瓶上。

中性笔芯管用以排气。

实验操作方法：
实验时，先用夹子夹紧橡胶皮管，再将乒乓球用铅笔压住，然后向瓶内倒水，现象如图乙所示，乒乓球不上浮。

学生观察后，取得夹子，瓶内一小部分水通过橡胶皮管流到乒乓球下方，直到乒乓球上浮至水面，如图丙。

的泡沫块 甲 乙 丙。

一、创新实验名称浮力产生的原因
胶州市第八中学九年级5班赵海静
指导教师胶州市第八中学徐崇胜邮编266300
二、创新实验目的
探究浮力生产的原因是由物体上、下表面所受液体的压力差产生。

三、实验仪器及用品
剪去瓶底的塑料可乐瓶、乒乓球、水。

四、实验装置图及说明
如图，学生可以通过明显的实验现象，得到结论。

五、实验操作
1.将一只塑料可乐瓶剪去底部（瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径）；
2.如图甲把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮，直到水倒满后，乒乓球还沉在水底并没有浮起来，因为乒乓球下部没有水，所以没有受到水对其向上的压力，只有水对乒乓球竖直向下的压力，所以乒乓球始终沉在水底；
3.如乙图当用手指堵住瓶颈的出水口，使水慢慢流下并注满玻璃管后，由于乒乓球的下部有了水，所以受到了向上的浮力，由于乒乓球所受浮力大于其自身重力，所以乒乓球上浮；
六、实验创新点及其意义
通过实验直观的展现，让思维的理论和实践循环往复，从实践中寻找解决办法；该实验的特点是简单、醒目、趣味性强。

（ １ ） 浮力产 生原 因演 示器 （ 见图 １ ）
用废 旧饮料 瓶 、 乒乓球、 自行 车气 门芯 、 橡 皮
管、 止水 夹 自制浮力 产生 原 因演示器 。
止水 夹 ， 水 从上 部饮 料瓶 流 向下 部饮料 瓶 ， 当下 部 Ｏ 醴 （ ［ ］ 的水 接 近球 时 ， 球又 受到 水对 它 向上 的压 力 ， 当向
（ ３ ） 浮力 大小 演示 器（ 如图 ３ ）
浸没 在溢 水瓶 的水 中 ， 用 空桶接 住溢 出的水 ， 读出
此时 测 力计 的示 数 ， 称 出桶 和 溢 出 的水 重 Ｇ ， 并 记 录实验 数据 。比较 Ｆ 浮 和Ｇ 排 的大 小 ， 得 出结论 。
（ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ １ ． ２ ９ ）
上 的压力 大 于 向下 的压力 时 ， 球就 浮起来 了。
■ ｆ — — ■
ａ ． 去 底 的饮 料 瓶 ； ｂ ． 饮 料 瓶 的底 ； ｃ ． 气 门芯 ；
ｄ ． 橡 皮管 ； ｅ ． 止水夹 ； ｆ ． 乒 乓 球
台
（ ２ ） 浮 力 方 向 演 示 器
向图 ２教 具 中加 水 ， 直至 水将球 完全 浸没 ， 球 由于受水 的浮力 将线 拉 直 ， 用 重 锤 线 检 验 浮力 的
图１ 浮力产生原因演示器
（ ２ ） 浮力 方向 演示器 （ 见 图２ ）
用测力 计称 出物 重 Ｇ和空桶 重 Ｇ ， 将 装满 水 的溢 水瓶放 在铁 架 台上 ， 让 挂 在 测力 计 下 的钩 码
用废 旧饮料 瓶 的下部 、 细线 、 乒乓球 、 大 头针 、 铁支 架 和细线 自制 浮力方 向演 示器 。
方 向。得 出结论 ： 浮力 方 向竖 直 向上 。然 后 将 装 水 的饮 料 瓶 倾 斜 （ 水不 能溢 出） ， 观 察 线 是 否 拉 直， 用 重锤线 检验 浮 力 方 向 。若 重 垂 线 方 向仍然 与绳 的拉力 方 向重合 ， 则浮 力方 向总是 竖直 向上 。

自制浮力成因演示器分析及改进作者：蒋丽艳来源：《中学教学参考·中旬》 2013年第10期江苏苏州新区一中（215011）蒋丽艳将矿泉水瓶底部剪开后倒置，放入乒乓球后注水，乒乓球被压在近瓶口处。

若将瓶口堵住，乒乓球浮起。

但是，这种用乒乓球和饮料瓶自制的浮力成因演示器，在堵上瓶口后，水只需漏下少许，乒乓球就会浮起，此时乒乓球下方还没有水，不足以说明浮力产生的原因。

本文作简要的分析。

一、原“自制浮力成因演示器”的分析图1文献［1］中提出了改进实验，去掉底部和盖的1.25L和600mL的大小塑料可乐瓶倒置，下方各放一个乒乓球，将小瓶放入大瓶内，用铁丝水平穿过大小可乐瓶上方，架起整个装置（如图1），之后向瓶中灌水。

该装置中，瓶口须切除，文中还特别提到要用钩刀将瓶口开大点（仅比乒乓球直径略小一点）。

倘若不将瓶口切除，不难发现在实验过程中，乒乓球下方始终有一段空气柱被封存在瓶口处，乒乓球上浮仍有下方气体作用。

所以，将瓶口去除，其目的无非是使乒乓球下方没有空气，使其完全与水接图2触。

但在开口过程中，较难把握切口的大小，且实验过程中水流量较小，耗时长。

若不切除瓶口，是否可以使乒乓球下方完全与水接触呢？为了将瓶口下方的空气排掉，笔者在乒乓球与小塑料瓶接触处下面开一道长约为1cm的水平窄切口（如图2）。

在加水的过程中，当小瓶中的水位比大瓶中水位高出一段距离时，乒乓球会向上浮起。

为了弄清这段高度差的数值，将有切口的小塑料瓶倒置后，放一个乒乓球，再向其中灌水，随后将其压入水中，发现当瓶内水面比外界水面高3.5cm时，乒乓球便会浮起。

文献［1］中提到当大瓶中的水位高过小瓶中乒乓球一定高度时，乒乓球就可以浮起，这个说法也存在片面性。

若乒乓球上方的水位原本不太高，如只有5cm，大瓶中的水位还没高过乒乓球时，球就会上浮了。

当然，为了保证小瓶内乒乓球在接触下方水面时球不浮起，可先向小塑料瓶内灌水，水位必须超过3.5cm。