浮沉子实验报告

实验现象：开始小药瓶悬浮在水中；用手挤压可乐瓶，就可以看到小药瓶下沉了；松开手， 小药瓶又浮了起来，恢复到初始状态。你竟能随心所欲控制它的浮沉。而且随着你手的力度变化，你还能控制它悬浮在液体中的某一位置。那忽上忽下神奇的浮沉子，很是有趣。 实验原理：

（1）在大瓶中装水至将满而未满的程度，将做好的浮沉子开口端向下放入瓶中，调整浮沉子刚能竖直浮出水面，拧紧瓶盖，这样大瓶的上部就被封闭了一段空气。浮沉子不下沉，由阿基米德原理可知是由于受到浮力的作用。浮沉子能静止浮在水面，是由于浮沉子所受的浮力和重力二力平衡的原因。

（2）接下来，当用手挤压瓶子时，大瓶上部被封闭的空气体积减小，在温度不变的情况下，压强增大（波以耳定律）。这增大的压强传递给水，将水压入小瓶中（如右图示），小瓶中的空气被压缩（帕斯卡原理）。浮沉子里进入一些水后，使浮沉子的重力增加，当浮沉子的重力大于它受到的浮力，由于非平衡力会使物体的运动状态发生改变，浮沉子就向下沉。

（3）而一旦松手，不挤压瓶子时，大瓶恢复原来的容积，瓶内压强减小，原来小瓶中被封闭的空气压强较大，体积会膨胀，将水从小瓶中压出去。流出一些水后的浮沉子，重力减少。当浮沉子的重力小于它受到的浮力，就向上浮。

如果手用力恰当，使得浸没在水中的浮沉子所受的浮力与重力平衡，则浮沉子将悬浮在液体中的某一位置。

通过这个精彩的实验，你不仅能看到颇为生动有趣的现象，也一定能启迪你的智慧。 现在你知道是怎么一回事了吗？那么请你用身边的材料也快来做个浮沉子吧！和你的同学、朋友们做的浮沉子，比一比，交流探讨探讨，相信你还会有新的收获！篇二：浮沉子的实验与解读

浮沉子的实验与解读

题记：没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的。正是实验家使理论家保持老老实实的态度。——帕格尔斯，物理学家。 “浮沉子”原名“笛卡儿潜水器”，最早是由法国科学家笛卡儿(rene descarte, 1596-1650)在十七世纪为了示范浮力定律而发明的。“浮沉子”也是八年级物理浮力学习后一个课外小实验。“浮沉子”不仅是一个“好玩”的玩具，其中还包含着很多的物理知识呢！

先让我们用身边的材料做个浮沉子吧！开动你的大脑，相信你在整个过程中一定会学到很多课堂上学不到的东西。 所需器材：

一个大瓶：大饮料瓶（可乐瓶、雪碧瓶、纯净水瓶皆可）；浮沉子材料：小玻璃瓶、小药瓶、笔的外壳、笔套等一端开口，另一端密闭的小瓶（能放入大瓶中）皆可制作；扎丝一段（细铁丝、细铜丝、细铅丝皆可）。 制作方法：

1、在小瓶开口端缠绕几圈细铁丝，倒置放入水中，如果小瓶下沉，则可逐渐减少缠绕铁丝的圈数。再将小瓶中装适量的水后倒扣(开口朝下)在大瓶的水中，小瓶中的水量需仔细调节到小瓶能竖直浮在水中，且使之底部刚浮出水面，接近全部浸没在水中的程度为宜。（露出水面的体积不能太大，如果浮沉子露出水面的体积太大，则实验时使它下沉所需的力会越大）。这样浮沉子就做好了。

2、在大瓶中装水至将满而未满的程度，将做好的浮沉子开口端向下放入瓶中，拧紧瓶盖。

做好了，那就一起来动手做实验吧！

- 1 -你用力挤压瓶子，就可以看到浮沉子下沉（如图3所示）；一松手，就看到浮沉子又浮起来了（如图2所示）。你竟能随心所欲控制它的浮沉。而且随着你手的力度变化，你还能控制它悬浮在液体中的某一位置。那忽上忽下神奇的浮沉子，很是有趣。相信这个好玩的玩具一定会让你爱不释手的。

好玩的同时，聪明的你一定会思考，其中到底隐藏了怎样的奥秘呢？让我们一起来研究一下吧。

让我们仔细观察一下浮沉子（如图1所示），一个普通的小瓶，开口端缠绕细铜丝，内装适量的水。小瓶瓶口绕制一点漆包线是作为配重，降低重心，使它能开口向下竖直浮在水中。另外它下端开有开口，水可通过开口端进出瓶体。当水流入瓶中时，浮沉子的重力（瓶和瓶中水总重）增加；当水流出瓶中时，浮沉子的重力减少。

再让我们仔细观察一下操作浮沉子的过程：在大瓶中装水至将满而未满的程度，将做好的浮沉子开口端向下放入瓶中，调整浮沉子刚能竖直浮出水面，拧紧瓶盖，这样大瓶的上部就被封闭了一段空气。浮沉子不下沉，由阿基米德原理可知是由于受到浮力的作用。浮沉子能静止浮在水面，是由于浮沉子所受的浮力和重力二力平衡的原因。

接下来，当用手挤压瓶子时，大瓶上部被封闭的空气体积减小（如图3所示），在温度不变的情况下，压强增大（波以耳定律）。这增大的压强传递给水，将水压入小瓶中（原理如图4所示），小瓶中的空气被压缩（帕斯卡原理）。浮沉子里进入一些水后，使浮沉子的重力增加，当浮沉子的重力大于它受到的浮力，由于非平衡力会使物体的运动状态发生改变，浮沉子就向下沉。

而一旦松手，不挤压瓶子时，大瓶恢复原来的容积，瓶内压强减小，原来小瓶中被封闭的空气压强较大，体积会膨胀，将水从小瓶中压出去。流出一些水后- 2 -的浮沉子，重力减少。当浮沉子的重力小于它受到的浮力，就向上浮。

如果手用力恰当，使得浸没在水中的浮沉子所受的浮力与重力平衡，则浮沉子将悬浮在液体中的某一位置。

通过这个精彩的实验，你不仅能看到颇为生动有趣的现象，也一定能启迪你的智慧。

现在你知道是怎么一回事了吗？那么请你用身边的材料也快来做个浮沉子吧！和你的同学、朋友们做的浮沉子，比一比，交流探讨探讨，相信你还会有新的收获！ - 3 -篇三：探究性小实验 探究性小实验

——奇异的浮沉子与小试管上升 奇异的浮沉子与小试管上升

摘要：本实验只要通过制作浮沉子，改变浮沉子的初始深度，观察浮沉子的运动趋势并 寻找浮沉子的浮沉临界点，从而建立并验证小试管所受合力与深度的数学关系式。 关键词：浮沉子、临界点 一、实验原理

设浮沉子漂浮于水面时，浮沉子管内空气压强为p0，体积为v0；

v在深度x处，管内空气压强为p气，体积为v气。浮沉子的体积为壳， 质量为m壳。

则浮沉子在水中的合力为： f?g?f浮?m气g??g(v壳?v气） 根据理想气体的玻意耳定律得： c?p0v0?p气v气 可得 v气?

c p气

，而管中气体的压强p气?p0??gx，故浮沉子的合力： c

f?m壳g??g(v壳?） p0??gx

临界状态时，x?x0，合力f?0，即mg壳??g(v壳? c

）?0， p0??gx p0c

可得x0?。

(m壳??v壳）g?g 由此可知：浮沉子在临界状态x0位置与浮沉子的重量和浮沉子初始管内气体的体积有关。当x?x0时，f>0即合力向下，松开气球膜后浮沉子下沉；当x?x0时，即f<0即合力向上，松开气球膜后浮沉子上浮；而x?x0时，合力为零，浮沉子受力平衡。 二、实验器材

长玻璃管、注射器、气球、刻度尺、水杯、锡条丝（增加注射器的重量） 三、实验内容及步骤

（一）奇异的浮沉子

1、用锡条丝绕几圈注射器，以增加注射器的重量。在长玻璃管内装近满水，把注射器倒置在玻璃管内，调节注射器中水的高度，使其顶部有一定量的空气，旋紧注射器盖子。用气球封住玻璃管开口（用橡皮筋绑住，使不漏气）。

2、用手指向下压气球膜使注射器下沉，至深度x将手指松开,观察浮沉子的状态。改变x的大小，观察浮沉子的浮沉状况。

3、寻找浮沉子的浮沉临界点，即注射器处于悬浮状态的深度x0，建立注射器所受合力与深度的数学关系式并用图像表述。 （二）小试管上升 在一端封闭的玻璃管内注满水，再把一只小试管底朝下插入水中。然后把长玻璃管倒转过来，观察实验现象。

四、实验数据记录及处理 注射器质量m 壳

=4.0g，体积 v壳=2.63ml 1.01105pa

开始时，注射器中气体：v0=1.4ml，p0临界点处，注射器中气体：v1、注射器质量g=m 壳 气

=1.42ml，x0=240.5mm -

g=4.0×10-3×9.8n=3.92×102n 浮

注射器所受浮力：f - =pg(v

壳 +v 气

)=1×103×9.8×(1.42×10-6+2. 63×10-6)=3.97×102n 故g≈f

浮，可验证在临界点处，注射器所受合力为 0.

2、计算c的值：

c=p0v0=1.01×105×1.4×10-6n=0.141pa.m3 3、作f合f=m 壳

-x关系图

g－pg(v壳+c/(p0+pgx)) -

=3.92×102－103×9.8(2.63×10-6+ =1.34 ×102－ -做f合

-x关系图如下所示

曲线与x轴交于点（202，0），即理论上临界点为x0=202mm

当x?x0时，f>0即合力向下，松开气球膜后浮沉子下沉；当x?x0时，即f<0即合力向上，松开气球膜后浮沉子上浮；而x?x0时，合力为零，浮沉子受力平衡。 4、分析实验误差来源

实验相对误差e=(240.5-202)/202=19% 由于测量x0时，玻璃管的稍微抖动容易导致浮沉子受力失去平衡，所以在临界点处只能快速读数，故测量误差主要来源于测量原点和临界点把握不准确和读数的误差。 （二）小试管上升

由实验观察可知，小试管非但不会下落，而且将一直上升到顶端。这是由于小试管所受浮力总大于重力，所以才上升至顶端。 五、实验总结 1、操作难点

根据我们制作的浮沉子，有三种情况：①浮沉子不会下沉，始终停留在玻璃管口。②浮沉子一直下沉，不压气球膜还是在下沉。③初始浮沉子漂浮在玻璃管内，在深度较小时，撤去压力后，浮沉子上浮；用力压使浮沉子逐次增大深度，撤去压力后，浮沉子可能上浮，也可能会逐渐下沉到水底。在寻找临界点时，由于深度的稍微过大，浮沉子便立刻下沉到水底，导致我们还没来得及测量临界点的位置，只能重复进行多次实验，浪费了不少时间和精力。 2、经验总结

（1） 制作浮沉子要掌握两个要点：第一，浮沉子内部必须有适量的气体；第二要控制好整个浮沉子的重量，太轻只会漂浮，而太重则只会下沉。

（2）寻找临界状态过程中，观察到浮沉子来回摆动，测量高度时要保持玻璃管竖直不动，因为一旦有某种干扰，平衡即被破坏，浮沉子可能会下沉或上浮。 六、参考文献

[1] 李明亮.浮沉子的巧妙制作及原理[j].学苑教育,2011,(第19期). [2] 常建,丁智勇.“浮沉子”水下平衡的定量探究[j].物理教学探讨,2011,(第9期). [3] 刘炳昇.探究浮沉子撤压后浮与沉的规律[j].物理教学,2011,(第2期). [4] 杨波.浮沉子实验中的反常现象研究[j].考试周刊,2010,(第15期).