自制小潜艇 —— 认识浮与沉
用塑料瓶和吸管做一个能沉浮的小潜艇
通过挤压塑料瓶改变小潜艇内的水量,观察它在水中上浮、下沉与悬浮,理解物体的沉浮与所受浮力有关。
配套虚拟仿真:浮力与密度
拖动改变物体体积与材料,观察上浮、悬浮或下沉,实时显示重力、浮力与排开液体体积。
实验目的
- 认识物体在水中可能上浮、下沉或停在水中。
- 通过动手操作发现「挤瓶子 → 潜艇下沉,松手 → 潜艇上浮」。
- 初步体会浮力与物体轻重、排开水的多少之间的关系。
实验原理
把物体放进水里,水会给物体一个向上托的力,这个力叫浮力。
小潜艇内部不是实心的,里面有空气,所以它整体比较「轻」,能浮在水面。当我们用力挤压塑料瓶时,瓶内空气被压小,水被压进小潜艇里,小潜艇变「重」了,就沉下去;一松手,空气重新变大,把水挤出去,小潜艇又变轻,就浮上来。
关键公式 / 方程式
浮力 F浮 = ρ水 · g · V排
实验器材
带盖塑料瓶(约 500 mL)
口服液小瓶或短吸管+回形针
透明水盆
清水
剪刀
橡皮泥
实验步骤
1
制作小潜艇
取一只小药瓶(或把吸管剪成 5 cm 小段,下端用橡皮泥封住),让它放进水中时刚好能浮起来,只露出一点点。
小药瓶里先装少许水,反复调整到「将浮未浮」的状态,效果最好。
2
放入水中
把装好水的大塑料瓶灌满水,把小潜艇放进去,拧紧瓶盖。此时小潜艇应浮在水面附近。
3
挤压瓶子
用双手用力握住瓶身向内挤压,仔细观察小潜艇的变化。
4
松手观察
慢慢松开手,再观察小潜艇的运动方向。重复几次,看看能不能让它停在瓶子中间。
5
记录与解释
把每次的现象记录到实验记录本,并想一想:是什么让潜艇变重了?
实验现象
用力挤压瓶身时,可以看到小药瓶(小潜艇)里的水面慢慢升高,小潜艇一点点往下沉。
松手时,小潜艇里的水位下降,它很快又浮了上来。
实验结论
结论
小潜艇的沉浮靠改变自身重量来实现:进水变重就下沉,排水变轻就上浮。物体在水中受到的浮力不变时,物体越重越容易下沉。
安全提示
请务必遵守以下安全要求
用剪刀剪吸管时请老师或家长帮忙,剪刀尖端不要对着人。
水盆放在平稳的桌面上,实验结束后及时擦干桌面,防止地滑。