冒昧對阿基米德原理作微鄙補(bǔ)充

摘 要：筆者在重溫阿基米德原理一課時(shí)，對阿基米德原理產(chǎn)生了一個(gè)疑問，在文中斗膽提出與大家探討。在經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和理論分析后，筆者不自量力，冒昧對阿基米德原理作微鄙補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：比較光滑；緊密接觸

中圖分類號：G634.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

筆者擔(dān)任初中物理教師，在備教材時(shí)，對阿基米德原理這一課產(chǎn)生了一個(gè)疑問，現(xiàn)斗膽提出共大家探討。阿基米德原理是這樣表述的“浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。”筆者認(rèn)為這句話似乎不太嚴(yán)密，是不是所有浸入液體里的物體均受到向上的浮力？浮力的大小是不是都等于它排開的液體受到的重力呢？為此，筆者做了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：在一塊光滑的玻璃杯上滴一些液體蠟，待凝固后，將其取下，放入盛有水的燒杯中，一直放到燒杯的底部（光滑的一面朝向杯底），放手后，發(fā)現(xiàn)蠟塊沒有浮起來，然后我將其背面朝下，放到杯底，放手后，蠟塊浮起來了，反復(fù)做了多次，結(jié)果都一樣。

實(shí)驗(yàn)二：在一立方體塑料泡沫的某一表面滴少量液體蠟，使其表面比較光滑，等冷卻后將有蠟的一面放入盛水的杯底，在放入杯底時(shí)，用手輕輕按住泡沫來回滑動(dòng)一下，然后放手，發(fā)現(xiàn)塑料泡沫不再浮起來了。

實(shí)驗(yàn)三：用彈簧測力計(jì)測出一塊底面比較光滑的銅塊重G，用彈簧秤把銅塊吊起并浸入盛有水的玻璃瓶理（玻璃瓶的內(nèi)底面也比較光滑），不要碰到杯底和杯壁讀出此時(shí)彈簧秤的示數(shù)為G示，則銅塊受到的浮力F1浮=G-G示。然后將盛有水的玻璃瓶放到天平上稱出其質(zhì)量為m1，接著輕輕把銅塊放入玻璃瓶（放入前要把銅塊上的水分擦凈，銅塊的光滑面與瓶底接觸），讀出此時(shí)天平的示數(shù)為m2，則F2浮=（m1g+G）-m2g，經(jīng)過反復(fù)測試發(fā)現(xiàn)F2浮

實(shí)驗(yàn)一中，蠟塊的光滑面朝下時(shí)，沒有浮起來，說明F1浮G，同是一蠟塊即G相同，顯然F1浮

實(shí)驗(yàn)二中表面滴有蠟的塑料泡沫沒有浮起來，而沒有滴蠟的塑料泡沫放入杯底很塊就浮起來了，此實(shí)驗(yàn)也明顯與阿基米德原理相悖。

實(shí)驗(yàn)三中可得出F2浮

從以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)中均可以看出，浸入液體中的物體與玻璃杯接觸比較光滑時(shí)，即接觸較緊密時(shí)，受到的浮力較小，也就是說當(dāng)物體與容器底相接觸時(shí)，如果接觸面比較光滑，那么它受到液體的浮力小于它排開液體受到的重力。

理論分析：液體內(nèi)部的壓強(qiáng)可以定性的認(rèn)為是由液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的壓強(qiáng)和分子力引起的壓強(qiáng)兩部分構(gòu)成，但由于液體分子間距離比較小，以致分子力引起的壓強(qiáng)占主導(dǎo)地位，即液體內(nèi)部壓強(qiáng)的實(shí)質(zhì)是液體內(nèi)部單位面積截面兩邊分子間的引力之和以及斥力之和的代數(shù)和，同樣，浸入液體中的物體受到液體的壓強(qiáng)的實(shí)質(zhì)應(yīng)該是該物體與液面接觸面的分子與液體分子間的引力之和及斥力之和的代數(shù)和。由此可知，侵入液體中的物體受到液體對它的壓強(qiáng)大小與它和液體接觸表面處液體的分子數(shù)有關(guān)，即液體分子數(shù)越多，對物體的壓強(qiáng)越大，反之越小。當(dāng)浸入液體中的物體與容器底接觸時(shí)，如果接觸面較光滑，那么接觸面處液體分子數(shù)較少，故此時(shí)物體底面受到液體的壓強(qiáng)較小，而物體所受浮力是它的下表面與上表面所受液體的壓力之差，所以此時(shí)物體所受浮力較小。

由上可推知浸入液體的物體，如果它的底面與容器底面接觸，且接觸面較光滑時(shí)，它所受到浮力小于它排開的液體受到的重力；當(dāng)接觸面更為光滑時(shí)，使得它下表面受到液體壓力等于上表面受到的壓力，則它所受浮力為零；當(dāng)接觸面趨于絕對光滑時(shí)，則它受到一個(gè)向下的壓力，而不受浮力。（理想情況下，即當(dāng)接觸面絕對光滑時(shí)，接觸面處液體分子數(shù)為零，此時(shí)物體與容器可看著同一整體，不算浸入液體里的物體，而上面三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，接觸面都不可能絕對光滑，可算作浸入液體里的物體）

通過以上實(shí)驗(yàn)和理論分析，筆者斗膽對阿基米德原理作一微鄙補(bǔ)充：“浸入液體里的物體（未與容器底面緊密接觸時(shí)）受到向上的浮力，浮力大小等于它排開的液體受到的重力。”