空氣浮力演示實驗

摘要：將自制的簡易天平密封在玻璃罐頭瓶中，通過增大、減小瓶中空氣密度的方法，驗證了氣體對物體產(chǎn)生的浮力與物體體積和氣體密度的關系。

關鍵詞：空氣浮力；簡易天平；密封；玻璃瓶

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148(2007)4(S)-0056-2

液體對浸在其中的物體產(chǎn)生向上的浮力，這一點我們能夠感受到，也很容易驗證。因為液體的密度較大，產(chǎn)生的浮力也較大。而氣體對物體也同樣產(chǎn)生向上的浮力，但在通常情況下我們不易感受到，也不易驗證。因為在通常情況下氣體的密度很小，對物體產(chǎn)生的浮力也很小。教材中也沒有這方面的實驗。筆者制作了簡易的裝置，能夠驗證氣體對物體產(chǎn)生的浮力作用。

1 制作

(1)支架a的制作。用直徑為1.0mm的鐵絲加工成圖1中a所示的形狀。并用透明膠帶將其粘固在大號罐頭瓶中。

（2）簡易天平b的制作。用直徑為1.0mm的鐵絲，加工成圖中b所示的形狀，用錫焊將其垂直焊接在刮臉刀片上，在刀片的一個側面上焊接上一段鐵絲，作指針用。

（3）用白紙板制作刻度盤。并用透明膠帶將其粘固在支架上，如圖1中d所示。

（4）取一個乒乓球，把棉線的一端用透明膠帶粘在乒乓球上；另一端系在天平的一端上。另取一個乒乓球，放在開水中燙軟后，用手將其按癟。用同樣的方法將癟乒乓球系在另一個天平的一端上。

（5）再取一個乒乓球，并從中間切開，做成兩個盛小物塊的吊盤。將其用棉線分別系在兩個天平的另一端。

(6)取兩個大號玻璃罐頭瓶。把兩個大號注射針頭分別穿入兩瓶蓋中，并將其焊接在瓶蓋上，如圖1中c所示。

（7）按圖1將裝置組裝好。把罐頭瓶水平放在桌面上，墊好使其不滾動。在吊盤中放入小物塊（小螺母或小鐵絲頭），使天平平衡，然后在瓶口處涂上少許凡士林油，蓋上瓶蓋并旋緊，即將天平密封在瓶中。

2 實驗

（1）驗證氣體對物體產(chǎn)生的浮力與氣體密度有關。

用兩用打氣筒向單個瓶中打氣或抽氣。當向瓶中打氣時，即增大瓶中氣體的密度?？捎^察到隨著瓶中氣體密度的增大，天平發(fā)生傾斜，乒乓球一端逐漸上升（隨著氣體密度的變化，乒乓球與小物塊受到的浮力都發(fā)生變化，但乒乓球受到的浮力變化遠大于小物塊受到的浮力變化）。即氣體密度大，對物體產(chǎn)生的浮力也大。

當用氣筒從瓶中向外抽氣時，即減小瓶中氣體的密度。可觀察到隨著瓶中氣體密度的減小，天平也發(fā)生傾斜，但這次乒乓球一端卻逐漸下降。即氣體密度小，對物體產(chǎn)生的浮力也小。這說明，氣體對物體產(chǎn)生的浮力與氣體的密度有關，當物體體積一定時，氣體密度大物體受到的浮力大，氣體密度小物體受到的浮力小。

（2）驗證氣體對物體產(chǎn)生的浮力與物體的體積有關。

用兩用氣筒通過三通向兩個瓶中打氣或抽氣。也就是說兩個瓶中氣體密度總是相等的。而兩個瓶中，一個是完整球，一個是癟球，兩球體積不等。即在氣體密度相等，但物體的體積不等的情況下，來驗證氣體對物體產(chǎn)生的浮力與物體體積的關系。

當向兩瓶中打氣時，可觀察到完整球比癟球所在的天平向上傾斜角度大。

當從兩瓶中向外抽氣時，可觀察到，完整球比癟球所在的天平向下傾斜角度大。這說明，氣體對物體產(chǎn)生的浮力與物體的體積有關。當氣體密度一定時，物體體積大則物體受到的浮力大，物體體積小則物體受到的浮力小。

(欄目編輯 王柏廬)