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论物体上浮至漂浮所受浮力与重力的关系

[字体: ] [ 中学生科技网 | 时间:2007-08-14 21:36 ]

      之所以研究物体上浮至漂浮所受浮力与重力的关系,是因为我观察到的现象并从中得出的结论与书本中所描述的有关知识不一样。经过我的认真观察和分析,我认为书本上所讲述的有关这方面的知识有一定的缺陷。既然认为有缺陷,我们就应寻找正确的说法。 
      众所周知:浸没于液体中的物体由于密度小于液体的密度会上浮,直至漂浮于液面。问题就在于在这一过程中物体所受浮力与物重的大小关系如何变化。学过物理中《浮力》这一节的人都知道:在上浮过程中,浮力不变,但大于物重;露出液面时,浮力逐渐减少,直到漂浮时才与重力形成一对平衡力,即F浮=G物。上面所述可以参见栖霞市八年级06——07学年度下学期单元过关题《初三物理第七章·测试题A》中第22题的第二问的答案。其问号是:“小明把拧紧瓶盖的小空瓶整体压入水中某深度后放手,小空瓶上浮并最终静止在水面的过程中,浮力大小如何变化?”这个问号的正确答案是:“露出水面之前,浮力大小不变,开始露出水面到静止在水面上的过程中,浮力逐渐变小,最后浮力大小与重力相等。”由此可见在上浮至漂浮这一过程中物体所受浮力没有小于重力的时候。查阅互联网和一些相关资料,我发现关于这方面的知识都趋于一致。可我观点却与它们背道而驰。  中学生科.技网 http://www.zxskj.com 
      现在我将一个苹果整体压入盛满水的水桶底部后放手,观察苹果的运动情况。可以发现:它快速上浮,而且露出水面后达到不再上升的程度时(我叫这一过程为“一级上升”),其大约一半的体积露在外面,但此时并不是漂浮。紧接着苹果又往水中浸入了一小部分。接着又上升了一小部分(这一过程为“二级上升”)……往复数次之后,苹果终于漂浮在水面上,可以发现此时此刻露在外面的部分明显小于在一级上升达到最大程度(或“一级上升极限”)时露在外面的部分,甚至也小于二级上升……所以物体漂浮时所排开的液体的体积要大于一级上升极限时所排开的体积,即在漂浮时物体所受浮力F浮'大于一级上升极限时所受浮力F浮''。而在漂浮时,G=F浮',所以G>F浮,即在上浮至漂浮这一过程中浮力有小于重力的时候,在露出水面到静止于水面这一过程中浮力并不始终都是在减少的。  中.学生科技网 http://www.zxskj.com 
      不仅苹果实验如此,我认为凡浸没于液体中能上浮的物体都会产生这种现象,只是有的明显,有的不明显罢了。可见,书本等相关资料关于这方面的知识没有给出一个贴切实际的说法。 
      那又是什么原因造成这种现象呢?我认为在上浮过程中物体受到浮力的作用而向上运动,所以物体具有一定的惯性,在露出液面后受惯性、浮力和重力地影响而产生了这种数升数降直至静止于液面的现象:在一级上升过程中,受惯性和浮力的作用,使得物体在上升到极限时所受到的浮力小于物重;在一级上升极限时,由于所受浮力小于重力,所以便产生下降现象;当下降到极限时,又因为所受浮力大于重力,所以又产生上升现象……由于物体与液体之间存在摩擦,导致上升的高度越来越小,从而静止于液面。 
      所以我最终的结论是:在物体上浮至漂浮这一过程中,所受浮力有小于物重的时候;而且在露出液面到静止于液面这一过程中,浮力并不始终都在减少。只要我们善于观察细微现象,勤于思考,我们也会有所发现的。

 

作者:刘秋杉  山东省栖霞市唐家泊镇中学  八年级二班  
 


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