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        巧用球形冷凝管做潛水艇

        2013-12-01 01:54:40杜俊玲
        物理實驗 2013年2期

        杜俊玲

        (石家莊市第四中學(xué),河北 石家莊050011)

        1 引 言

        九年級物理教科書第14章第6節(jié)浮力應(yīng)用中,為了讓學(xué)生理解浮沉條件在生活中的應(yīng)用,例舉了輪船、潛水艇、氣球和飛艇這些實例,但都是從受力分析的角度學(xué)習(xí),學(xué)生沒有真實感受.筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)化學(xué)實驗中提煉純水用的球形冷凝管和潛水艇的的結(jié)構(gòu)相似,冷凝管有雙層結(jié)構(gòu),把它的兩端用橡皮塞堵住,中間的每一個球形通道就像潛水艇的每一個控制艙室,而且互相連通,而流經(jīng)冷卻水的外層就像潛水艇的水柜.

        2 潛水艇的原理

        潛水艇的基本構(gòu)造是外殼和耐壓殼.耐壓殼內(nèi)壓是1.01×105Pa,可以住人、放置設(shè)備、氣瓶等;外殼與耐壓殼間的空間用來充放水,潛水艇的體積不變,因此它在水中所受浮力的大小不變,所能改變的是潛水艇的自身重量,根據(jù)阿基米德定律,當水柜充水量較少時,重力小于浮力,潛水艇上升;當水柜充水量較多時,重力大于浮力,潛水艇下潛.

        3 模型的制作及使用

        器材的準備:化學(xué)實驗室的球形冷凝管(如圖1所示)、注射器、橡皮泥、橡皮塞、幾個鐵螺母、1根適當長度的軟膠管.

        制作過程如下:

        1)取1只冷凝管兩端用橡皮塞堵上,中間就形成了封閉的控制艙室.

        2)冷凝管上面的小孔接1根長度適當?shù)能浤z管與注射器相連,注射器的選擇一定要和冷凝管的水艙的容積相當,保證冷凝管的水艙(即潛水艇的水柜)充滿水后能下潛到水面下.

        3)由于進水口在一端,進水時會一頭下沉,為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生,在冷凝管下腹部加配重,使?jié)撍У闹匦脑跐撍赂共?,用橡皮泥包幾個鐵螺母就可以,加的重物要合適,保證不進水時潛水艇能浮出水面,同時也可增加浮沉?xí)r的可見度.

        圖1 潛水艇模型

        演示時,將冷凝管放入水槽中,使它水平浮在水面,用注射器抽氣,冷凝管中水就增多,向冷凝管中壓氣,冷凝管中水就減少,控制進入冷凝管內(nèi)的水量,冷凝管就會在水中下沉、上浮、懸浮.模型用于演示時,更注意把裝置的某些部分與潛水艇的構(gòu)造作類比,如中間的球形通道就像潛水艇的每個控制艙室,而且互相連通,外層流經(jīng)冷水的部分就像潛水艇的水柜,注射器向試管中壓氣,相當于壓縮空氣排出水柜中的水,這樣便于學(xué)生觀察想象和理解.

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