懸浮實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)...doc

懸浮實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)懸浮實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)摘 要：浮力是八年級(jí)物理第十章的重要內(nèi)容，其中對(duì)上浮、下沉、漂浮以及懸浮等現(xiàn)象的分析是教學(xué)必不可少的過(guò)程。教學(xué)中的上浮、下沉和漂浮都很容易通過(guò)實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)，但是懸浮實(shí)驗(yàn)卻是很難實(shí)現(xiàn)。因此，很多物理老師在講懸浮時(shí)不做實(shí)驗(yàn)只是從理論上進(jìn)行推導(dǎo)，使學(xué)生覺(jué)得枯燥乏味?？吹竭@一情況也有很多老師為了在課堂上吸引學(xué)生注意力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，他們想辦法在課堂上將懸浮實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)在學(xué)生面前。本文作者研究了多個(gè)老師的懸浮實(shí)驗(yàn)，分析了各個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了懸浮實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)方法。本文將對(duì)改進(jìn)后的雙向調(diào)節(jié)法、針對(duì)此方法制作的懸浮子以及改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：浮力 重力 懸浮實(shí)驗(yàn) 黏性阻力 雙向調(diào)節(jié)The analysis and improvement of the suspensionAbstract: Buoyancy is the important content of the chapter 10 of the eighth grade physical.In this chapter, the analysis about the phenomenon of rising, sinking, floating and suspending is essential to the teaching process.though ,it is easy to be observed through the experiment that something rise sink or float on some liquid,The phenomenon of suspension was difficult to be wahched.Therefore, many of the physics teacher just theoretically derived instead of operating the experiments, which always make the students feel boring. To solve this problem,some teachers attempted to present the real phenomenon of suspension to their students in many ways,only by doing so,can the students pay their attention to the teacher. The author investigated many suspension experiments operated by teachers ,analyzed the advantages and disadvantages of each experiment to improve the regulation method of the suspension.This paper will expound the method of two-way rgulating, the suspension son maked by this method as well as the specific operation process of the improving experiment.Keywords: Buoyancy gravity Suspended experiment Stickiness obstruction Tow-way Regulating目錄1 緒論 32 懸浮實(shí)驗(yàn)的方案與分析 -32.1懸浮實(shí)驗(yàn)的幾種實(shí)驗(yàn)方案- 32.2對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)方案的分析- 53對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)的研究63.1懸浮子懸浮時(shí)受力分析-63.2懸浮實(shí)驗(yàn)平衡的調(diào)整分析-74實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料選取84.1雙向調(diào)節(jié)法- 84.2液體的選擇- 8 4.3懸浮子的選擇與制作-9 4.4實(shí)驗(yàn)方法-105雙向調(diào)節(jié)平衡估算11 5.1驗(yàn)證刮蠟微調(diào)能否滿足懸浮條件-11 5.2驗(yàn)證剪銅絲的方法能否滿足懸浮條件-11 5.3實(shí)驗(yàn)討論-126結(jié)束語(yǔ)13致謝13參考文獻(xiàn) 131 緒論 在物理學(xué)中，把物體能夠停留在液體內(nèi)部任何深度的現(xiàn)象稱之為懸浮現(xiàn)象。它的理論依據(jù)是在不考慮液體的粘性阻力的情況下，當(dāng)物體所受的重力等于物體所受的浮力時(shí)，那么物體便可靜止在液體中的任何位置不動(dòng)即懸浮現(xiàn)象。但事實(shí)上，由于物體在懸浮的過(guò)程中還要受到粘滯阻力、密度等因素的影響，所以在粘滯阻力很小的液體（例如水、鹽水）中要精確到這樣的實(shí)驗(yàn)要求，成功的幾率很小。我看了物理通報(bào)上各位老師對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)的研究。傅和平等老師對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)探討的文章，從理論上對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)的原理和成敗進(jìn)行了分析，他們從粘性阻力入手，選取粘性系數(shù)較大的液體（例如：甘油、膠水或洗潔精）來(lái)做懸浮實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變懸浮物體（下稱懸浮子）的重力來(lái)達(dá)到懸浮的目的，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。鄭海林老師是利用鹽水的濃度梯度這一原理演示了懸浮實(shí)驗(yàn)，也取得了不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)效果。而拾景忠老師從中學(xué)教學(xué)的實(shí)際出發(fā)，考慮到只要物體能夠在幾分鐘的時(shí)間內(nèi)上下浮動(dòng)不超過(guò)1mm就可以滿足中學(xué)教學(xué)的要求，從而在傅和平等老師的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)又做了進(jìn)一步改進(jìn)，大大提高了實(shí)驗(yàn)的可行性。本文作者將對(duì)各位老師的懸浮實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)。2 懸浮實(shí)驗(yàn)的方案及分析 2.1懸浮實(shí)驗(yàn)的幾種實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)方案一（1） 實(shí)驗(yàn)材料：玻璃眼藥水瓶一只(帶蓋)、紅色染色水、針筒、清水（2） 實(shí)驗(yàn)方法： 將玻璃做的眼藥水瓶中，注適量的紅色染色水（用針筒注入），放置盛有清水的量筒里，使其直立于水中（見(jiàn)右圖）。先試驗(yàn)幾次，當(dāng)調(diào)節(jié)到眼藥水瓶的總重量跟它受到的浮力相差不大時(shí)，再用眼藥水瓶上的橡皮帽來(lái)作微調(diào)。方法是:若見(jiàn)眼藥水瓶上浮，可將橡皮帽擰進(jìn)些;如果下沉，則把橡皮帽擰出些，直至眼藥水瓶在水中能停留在任何深度的地方為止。實(shí)驗(yàn)方案二（1） 實(shí)驗(yàn)材料：量筒、青霉素瓶、紅色染色水、針筒、甘油（洗潔精）（2） 實(shí)驗(yàn)方法用一個(gè)高約30cm，直徑為6cm的量筒，內(nèi)置甘油適量。將一個(gè)醫(yī)用廢青霉素瓶(勿去瓶口處的鋁包皮)內(nèi)注入染了紅色的水若干，制成懸浮子，按入甘油中。根據(jù)懸浮子的浮沉情況，再注人或抽出適量液體，一般經(jīng)過(guò)三、四次，就會(huì)出現(xiàn)持久的懸浮現(xiàn)象了。依此法實(shí)驗(yàn)，懸浮子可在液體中任意深度處于懸浮狀態(tài)。即使經(jīng)過(guò)72小時(shí)，也只移動(dòng)了3mm在演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，幾乎觀察不到位置的變化。照此法做懸浮實(shí)驗(yàn)很容易成功。實(shí)驗(yàn)方案三：（1） 實(shí)驗(yàn)材料：石蠟（蠟燭頭）、玻璃杯、水、酒精（2） 實(shí)驗(yàn)方法：在高約12cm的玻璃杯中，先注入三分之一的水，再徐徐注入二分之一的酒精。然后將準(zhǔn)備好的蠟燭頭放入杯中，蠟燭會(huì)懸浮在酒精與水的分界面間。由于水和酒精是親合溶劑，它們之間看不出分界面，不會(huì)給學(xué)生感覺(jué)到兩種液體的感覺(jué)。實(shí)驗(yàn)方案四：（1） 實(shí)驗(yàn)材料： 燒杯、雞蛋、水、鹽、塑料袋（2） 實(shí)驗(yàn)方法： 取一個(gè)250mL的燒杯，在燒杯中倒入半燒杯水，把鹽加入水中，并不斷攪拌。當(dāng)鹽水能使雞蛋浮出水面后停止加鹽，取出雞蛋。將一個(gè)軟塑料袋底部剪幾個(gè)筷子粗細(xì)的小孔，然后將塑料袋套進(jìn)盛鹽水的燒杯中。有孔的底部要和鹽水面充分接觸。在袋里倒入少半杯清水.然后，把塑料袋慢慢拉出來(lái)。這時(shí)，清水就從塑料袋底部小孔慢慢進(jìn)入燒杯中，使得燒杯上半部是清水，下半部是鹽水，液體密度上半部小下半部大呈不均勻分布。雞蛋被放進(jìn)液體后，就在清水和鹽水的分界面處某一深度懸浮起來(lái)。實(shí)驗(yàn)方案五： （1） 實(shí)驗(yàn)材料：細(xì)銅絲、小玻璃魚(yú)缸、蠟塊、水（2） 實(shí)驗(yàn)方法： 用蠟及細(xì)銅絲做成蠟魚(yú)，先用金屬絲做成吊環(huán)裝于蠟魚(yú)背部便于放取蠟魚(yú)，并在蠟魚(yú)背部裝上配重金屬用于調(diào)節(jié)蠟魚(yú)的密度，做成（見(jiàn)右圖）蠟魚(yú)。實(shí)驗(yàn)時(shí)用帶鉤的細(xì)鐵絲鉤住小魚(yú)背部的吊環(huán)，使其慢慢浸沒(méi)在水中，再根據(jù)情況加以調(diào)整:如上浮，可刮去一些蠟;如下沉，可剪去一截金屬絲或在魚(yú)身滴些蠟。如此反復(fù)，直至呈懸浮狀態(tài)為止。2.2 對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)方案的分析對(duì)于方案一所采用的方法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃瓶的體積來(lái)改變它所受到的浮力，其優(yōu)點(diǎn)為：實(shí)驗(yàn)所用懸浮子為玻璃瓶，實(shí)驗(yàn)材料簡(jiǎn)單易得，實(shí)驗(yàn)材料可以重復(fù)使用，如果實(shí)驗(yàn)成功，由于用于懸浮的液體其密度處處相等，所以懸浮子可以停在液體的任意深度，符合懸浮的條件，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。但是，由于水的粘滯系數(shù)很小且要懸浮子停在水中，所以實(shí)驗(yàn)要想成功必須要使懸浮子所受重力G必須絕對(duì)能等于它所受到的浮力F。這樣，瓶中所加的水量就要非常精確，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)過(guò)程要求就特別高，很難達(dá)到我們想要的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)成功的偶然性太大，所以不適合用此法在課堂上做演示實(shí)驗(yàn)。方案二在方案一的基礎(chǔ)上加以了改進(jìn)，將實(shí)驗(yàn)方案一中的清水換成了粘滯系數(shù)較大的甘油或者洗潔精，它們的密度略大于水，且有較好的透明性的特點(diǎn)。并且取材容易，另外實(shí)驗(yàn)方案二將實(shí)驗(yàn)方案一懸浮子靜止在液體中的要求放寬了，可以讓?xiě)腋∽釉谝后w中可以有微小的移動(dòng)。這樣就提高了做成懸浮實(shí)驗(yàn)的成功率。實(shí)驗(yàn)效果很明顯，教學(xué)效果也不錯(cuò)。但是，即使將液體換成甘油等粘滯系數(shù)大的液體做實(shí)驗(yàn)，要想在課堂很短時(shí)間內(nèi)調(diào)整液體密度使懸浮子處于懸浮狀態(tài)也是不可能的。并且用甘油或者洗潔精還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在調(diào)節(jié)懸浮子的過(guò)程中教師需要用手進(jìn)行操作，這樣教師的手上就會(huì)粘上甘油或者洗潔精對(duì)于課堂上的板書(shū)或教師去再拿其它的課本很不方便。實(shí)驗(yàn)方案三是利用酒精和水的分界面來(lái)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的。選用的懸浮子是石蠟，由于石蠟的密度大于水的密度同時(shí)又小于酒精的密度，這樣石蠟就可以靜止在水與酒精的分界面上了。實(shí)驗(yàn)方案三中采用的溶液時(shí)酒精和水，由于酒精和水是親合溶劑，它們之間沒(méi)有明顯的分界面，如不仔細(xì)看學(xué)生不會(huì)認(rèn)為這是兩種液體。此實(shí)驗(yàn)方案操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)材料易得，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯且無(wú)次要顯現(xiàn)干擾學(xué)生思維，最重要的是能確保實(shí)驗(yàn)成功。但是，水和酒精的分界面雖然模糊，仔細(xì)觀察仍隱約可見(jiàn)，同時(shí)酒精的氣味學(xué)生也會(huì)聞到。物理教學(xué)法指出，演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)把反映物理概念和規(guī)律本質(zhì)屬性的現(xiàn)象顯示得強(qiáng)一些; 實(shí)驗(yàn)中不可免出現(xiàn)的和內(nèi)容無(wú)關(guān)的非本質(zhì)現(xiàn)象顯示得弱一些;其它干擾的現(xiàn)象盡量排除。使反映物理概念和規(guī)律本質(zhì)屬性的現(xiàn)象越強(qiáng)烈、越清楚、越單一越好。所以，利用實(shí)驗(yàn)方案三做的演示實(shí)驗(yàn)，雖然簡(jiǎn)單易行。但是，也并不完美，實(shí)驗(yàn)仍然需要改進(jìn)。 實(shí)驗(yàn)方案四為了克服實(shí)驗(yàn)三中水和酒精的分界面可見(jiàn)以及酒精的氣味學(xué)生能夠聞到這一缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方案四中用清水和鹽水做演示實(shí)驗(yàn)。這一實(shí)驗(yàn)顯示的懸浮現(xiàn)象穩(wěn)定單一，沒(méi)有鹽水和水的分界面，鹽水和水經(jīng)輕微攪動(dòng)，懸浮現(xiàn)象也能保持較長(zhǎng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)方案五中的懸浮子是石蠟與配重金屬做成的，實(shí)驗(yàn)時(shí)教師可以通過(guò)增減石蠟和配重金屬來(lái)改變蠟魚(yú)的密度，從而使蠟魚(yú)的密度等于液體的密度，最終使蠟魚(yú)懸浮在液體中。但是此實(shí)驗(yàn)中仍然需要蠟魚(yú)的密度絕對(duì)等于液體的密度，實(shí)驗(yàn)時(shí)液體中的氣泡附著在蠟魚(yú)身上，都會(huì)給調(diào)整蠟魚(yú)的懸浮帶來(lái)困難。物體靜止懸浮在水中，條件要求十分精確。實(shí)驗(yàn)的外界環(huán)境很重要，微小的震動(dòng)或由于電風(fēng)扇引起的水面微小的波動(dòng)都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)效果，所以最好在實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所以，想要成功的利用實(shí)驗(yàn)方案五來(lái)完成懸浮實(shí)驗(yàn)也很困難。3 對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)的研究3.1懸浮子懸浮時(shí)受力分析 懸浮子在液體中懸浮時(shí)的受力情況有三種：（1） 懸浮子所受的重力與其所受的浮力絕對(duì)相等，即，此時(shí)物體絕對(duì)懸浮，如圖3.11所示。（2） 懸浮子所受的重力大于所受的浮力，即，物體有下沉的趨勢(shì)，此時(shí)液體的粘滯阻力豎直向上，如圖3.12所示。 （3） 懸浮子的所受的重力小于所受的浮力，即，物體有上浮的趨勢(shì)， 此時(shí)液體的粘滯阻力豎直向下，如圖3.13所示。圖3.11圖3.12圖3.13 然而事實(shí)上，絕對(duì)懸浮時(shí)很難實(shí)現(xiàn)的，所以圖2.11所示的情況不具備可操作性，暫不考慮。而圖3.12和圖3.13所示的情況，當(dāng)懸浮子移動(dòng)的速度很小時(shí)，只要滿足條件,就可以實(shí)現(xiàn)懸浮的狀態(tài)，此時(shí)懸浮的狀態(tài)就很容易達(dá)到了。根據(jù)傅和平等老師文中指出的粘性阻力公式,式中的為液體的粘性系數(shù)，為“下沉”瞬間垂直液層在水平方向的速度的梯度，是懸浮子在豎直面上的等效側(cè)面積。粘滯阻力、懸浮子所受重力和懸浮子所受浮力一起來(lái)維持其平衡，使其保持懸浮的狀態(tài)。那么物體可以看做懸浮應(yīng)滿足的條件是。 從上式我們可以看出，當(dāng)越大，越大，則允許的差值范圍就越大，那么演示實(shí)驗(yàn)時(shí)我們調(diào)節(jié)懸浮子就越容易。當(dāng)然，如果所選擇的液體是理想流體，那么，根據(jù)上文懸浮時(shí)所滿足的條件公式， 時(shí)懸浮才能實(shí)現(xiàn)，但這只是一種理想的情況，現(xiàn)實(shí)中液體的粘滯系數(shù)不可能為零，此種情況不予考慮。3.2懸浮實(shí)驗(yàn)平衡的調(diào)整分析 上面五個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)節(jié)主要有的是讓?xiě)腋∽拥拿芏冉^對(duì)等于液體的密度，此種方法不予考慮，有的是利用兩種液體做實(shí)驗(yàn)讓?xiě)腋∽拥拿芏刃∮谙旅婺欠N液體的密度。后來(lái)，我看了傅和平等老師以及拾景忠老師給出的調(diào)節(jié)方法。傅和平等老師在文中指出那樣，在粘性系數(shù)較大的液體（例如：甘油、膠水或洗潔精）中進(jìn)行平衡調(diào)整，當(dāng)較大時(shí)，差值的范圍就較大，調(diào)節(jié)起來(lái)也就越容易。而拾景忠老師在文中指，在粘滯系數(shù)較小的鹽水中進(jìn)行調(diào)節(jié)，相對(duì)而言比較困難。通觀這兩種方法，他們有一個(gè)共同的特點(diǎn)：都是依靠單一的改變重力或浮力對(duì)懸浮子進(jìn)行平衡的調(diào)整。這種方法并不容易調(diào)節(jié)使得懸浮子滿足平衡條件，很難實(shí)現(xiàn)懸浮。那么，我們從物體所受浮力的條件入手，進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)。 運(yùn)用浮力公式,重力公式。其中是選取液體的密度，是懸浮子排開(kāi)選取液體的體積，是懸浮子的質(zhì)量，是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?dāng)我們改變懸浮子質(zhì)量的同時(shí)，懸浮子的體積也要減小，即要減小，懸浮子所受重力和浮力同時(shí)減小，從而使得調(diào)節(jié)的精確度提高，也更容易達(dá)到懸浮狀態(tài)。4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料選取4.1雙向調(diào)節(jié)法 所謂雙向調(diào)節(jié)法就是我們?cè)谡{(diào)節(jié)懸浮子的重力的同時(shí)還要改變懸浮子所受的浮力，使得對(duì)懸浮子的調(diào)節(jié)更加的精確。我們調(diào)節(jié)的方法有兩種：（1） 通過(guò)減小懸浮子的質(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)（2） 通過(guò)增加懸浮子的質(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)從實(shí)驗(yàn)操作的簡(jiǎn)單性出發(fā)，我們選擇第一種調(diào)節(jié)手段。假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)懸浮子受到的浮力大于它所受到的重力，懸浮子處于漂浮狀態(tài)。理論上將此種情況只要減小懸浮子的體積就可使其達(dá)到懸浮狀態(tài)。可是在實(shí)際操作時(shí)很容易出現(xiàn)浮力只比重力大一點(diǎn)的情況，對(duì)于這種情況只是單一的去減小懸浮子的體積，由于要去掉的體積很微小因此很難操作。此時(shí)我們可以用雙向調(diào)節(jié)的方法來(lái)調(diào)節(jié)，我們?cè)跍p小懸浮子所受浮力的同時(shí)也在減小懸浮子所受的重力，這種情況下我們可以減去的體積就會(huì)大一些。雖然懸浮子的浮力減小量比我們想的要大，但是由于懸浮子的重力也在減小，所以只要浮力與重力的差在一定范圍內(nèi)即可。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)懸浮子的浮力小于它的重力，懸浮子下沉我們可以在其浮力不變的基礎(chǔ)上減小它的重力。這就需要懸浮子上有可以對(duì)其重力進(jìn)行微調(diào)節(jié)的裝置，如果調(diào)節(jié)時(shí)重力減小多了，則我們可按照浮力大于重力的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。4.2液體的選擇傅和平等老師選取了粘滯系數(shù)較大的液體（例如：甘油、膠水或洗潔精）來(lái)進(jìn)行懸浮實(shí)驗(yàn)，就如實(shí)驗(yàn)方案二中所采用的液體一樣，這是符合理論的。但是在實(shí)際操作的過(guò)程當(dāng)中，我們必須用手來(lái)對(duì)懸浮子進(jìn)行調(diào)節(jié)，手上會(huì)沾滿粘糊糊的液體。在課堂教學(xué)時(shí)，會(huì)對(duì)教師的授課以及板書(shū)造成影響，并且不經(jīng)濟(jì)。所以我們?cè)谧鰬腋?shí)驗(yàn)時(shí)，我們按照拾景忠老師或者初中物理教材上的方法選擇鹽水作為懸浮實(shí)驗(yàn)的液體，運(yùn)用雙向調(diào)節(jié)的方法，使得的值精確到小于或等于的范圍內(nèi)，從而滿足懸浮條件。4.3懸浮子的選擇與制作 在做懸浮實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們采用的是雙向調(diào)解法，所以要求懸浮子的質(zhì)量和排開(kāi)液體的體積都是可變的。由于我們采取的調(diào)節(jié)手段是減小懸浮子的質(zhì)量，所以懸浮子的制作材料至少要有兩種，并且這兩種材料的密度分別要比所選實(shí)驗(yàn)的液體密度大和比所選實(shí)驗(yàn)的液體密度小。因?yàn)楫?dāng)懸浮子放入液體中時(shí)，懸浮子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有三種情況：(1)上浮(2)下沉(3)懸浮對(duì)于第一種情況，我們調(diào)節(jié)時(shí)要求懸浮子重力的變化量要小于浮力的變化量，所以懸浮子要調(diào)節(jié)密度比水小的材料。對(duì)于第二種情況，我們?cè)谡{(diào)節(jié)時(shí)要求懸浮子重力的變化量要大于浮力的變化量。第三種情況的可能性比較小，并且也是我們實(shí)驗(yàn)想要達(dá)到的狀態(tài)，故在此不予考慮。根據(jù)以上的分析，我想到了懸浮實(shí)驗(yàn)方案五中所用的懸浮子，方案五中的懸浮子是用石蠟與金屬絲做成的蠟魚(yú)。其中石蠟的密度比鹽水的密度小，金屬絲的密度比鹽水的密度大。正好符合雙向調(diào)節(jié)法中我們所要的懸浮子。細(xì)銅絲吊環(huán)紅蠟燭根據(jù)粘性阻力的公式，為使實(shí)驗(yàn)更容易成功，我們?cè)谥谱鲬腋∽訒r(shí)應(yīng)設(shè)法增大f。在條件滿足的情況下，應(yīng)盡量選擇側(cè)面積較大的物體做懸浮子，另外，為了實(shí)驗(yàn)的方便易行，懸浮子的制作應(yīng)該在滿足條件的基礎(chǔ)上盡量的簡(jiǎn)單。所以我覺(jué)得將實(shí)驗(yàn)五中的蠟魚(yú)更換為圓柱形的石蠟?zāi)Ｐ透鼮楹?jiǎn)單。因此在實(shí)驗(yàn) 圖4.31時(shí)，如果手邊有粗蠟燭，實(shí)驗(yàn)會(huì)方便很多。但是，由于我在做實(shí)驗(yàn)是手邊沒(méi)有粗蠟燭，為了增大懸浮子的側(cè)面積我選擇將四個(gè)細(xì)蠟燭捆綁在一起（如圖4.31）。我選的懸浮子為高約，長(zhǎng)和寬均約的長(zhǎng)方體紅蠟燭，使紅蠟燭的側(cè)面積達(dá)到了，這樣就大大放寬了與的差值范圍，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可操作性。另外，紅蠟燭為了使實(shí)驗(yàn)可以分為粗細(xì)調(diào)節(jié)在捆綁蠟燭的銅絲可分為粗細(xì)，如果沒(méi)有粗銅絲可將幾根細(xì)銅絲擰在一起（本實(shí)驗(yàn)就采取此法）即可。而且為了增加實(shí)驗(yàn)的可視性和對(duì)比度，我選取紅色的蠟燭，然后將四根蠟燭捆綁在一起。由于蠟燭的密度比水小，約為 ,于是我在捆綁蠟燭的時(shí)候運(yùn)用了細(xì)銅絲，這樣細(xì)銅絲即可用做是配重金屬也可用來(lái)調(diào)節(jié)懸浮子的重力，使得制作好的懸浮子的密度接近于水的密度。為了調(diào)節(jié)懸浮子時(shí)方便將其從液體紅蠟燭中取出，我在制作懸浮子的時(shí)候在蠟燭的頂部做了一個(gè)吊環(huán)，另外還用一根鐵絲做了鉤子，這樣每次取放懸浮子的時(shí)候就可以直接用鐵鉤操作即可，避免了在課堂上手上沾水不利于教學(xué)的缺點(diǎn)。此懸浮子由密度大于鹽水的銅絲和密度小于鹽水的蠟燭做成，正好可以進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，同時(shí)由于銅絲的直徑很小可以對(duì)懸浮子進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，滿足懸浮實(shí)驗(yàn)精調(diào)節(jié)的要求。4.4實(shí)驗(yàn)方法 首先，向事先準(zhǔn)備好的透明魚(yú)缸中倒入約4/5的濃鹽水，用鐵鉤鉤住懸浮子上端的吊環(huán)輕輕將其放進(jìn)去。此時(shí)即可根據(jù)懸浮子的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若懸浮子很快下沉，我則用剪刀剪掉幾根擰在一起的銅絲進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，當(dāng)懸浮子開(kāi)始緩慢下沉?xí)r，我再用剪刀剪下單根的細(xì)銅絲進(jìn)行精調(diào)。這樣通過(guò)剪掉粗銅絲或細(xì)銅絲，在改變懸浮子所受重力的同時(shí)也改變其所受浮力，此時(shí)重力的變化量大于浮力的變化量。若懸浮子上浮，我們可以用小刀或者細(xì)針從蠟燭表面輕輕刮掉一小片，這樣在改變懸浮子浮力的同時(shí)也改變其重力，浮力的變化量大于重力的變化量。一般經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整就能夠滿足的條件了，從而使懸浮子形成較持久的懸浮現(xiàn)象。5 雙向調(diào)節(jié)平衡估算下面我們粗略的計(jì)算一下懸浮子在水中懸浮時(shí)的受力情況：在常溫20攝氏度時(shí)，水的粘性系數(shù)，懸浮子的等效側(cè)面積。假設(shè)懸浮子每分鐘移動(dòng)的距離為，即,。=我們只要把和的差值調(diào)節(jié)到的范圍內(nèi)就可以了。5.1驗(yàn)證刮蠟微調(diào)能否滿足懸浮條件 設(shè)刮去蠟的體積為,已知, ,根據(jù)公式，懸浮子所受浮力 ，所受重力,則浮力減小，重力減小。所以,當(dāng)取最大值時(shí)，刮下蠟的體積的最大值為：我們用針來(lái)刮蠟是可以達(dá)到這樣的一個(gè)精確度，所以刮蠟是一個(gè)可行的調(diào)節(jié)方法。5.2驗(yàn)證剪銅絲的方法能否滿足懸浮條件設(shè)每次剪掉銅絲的長(zhǎng)度為，用剪刀最小可達(dá)到的值約，我所選取的銅絲直徑，密度為 計(jì)算出來(lái)的，所以用銅絲作為精調(diào)節(jié)的裝置則此種方法將無(wú)法調(diào)節(jié)。但是由于條件限制我所做的懸浮子的側(cè)面積很小，另外如果將銅絲換成等直徑的鋁絲則可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。上面的估算證明兩種調(diào)節(jié)方法都能滿足條件，從而驗(yàn)證了我們的方法是可行的。并且第一次試驗(yàn)成功時(shí)將容器的口封上，懸浮子保持了近1天上下移動(dòng)不超過(guò)半厘米（燒杯口密封，防止水蒸發(fā)），也說(shuō)明用鹽水做實(shí)驗(yàn)不需要每隔幾分鐘加食鹽來(lái)維持懸浮狀態(tài)，這完全可以滿足中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。5.3 實(shí)驗(yàn)討論我在取材方便的基礎(chǔ)成功的做成了懸浮實(shí)驗(yàn)，懸浮實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵在于對(duì)懸浮子進(jìn)行精調(diào)的這一過(guò)程，想要做好這一過(guò)程關(guān)鍵又在于懸浮子的制作，由于身邊的實(shí)驗(yàn)器材有限，我沒(méi)有大燒杯就用了一個(gè)高只有的小魚(yú)缸代替了大燒杯，如果身邊沒(méi)有魚(yú)缸可取透明可樂(lè)瓶做實(shí)驗(yàn)。由于魚(yú)缸的高度就限制了懸浮子的高度，從而減小了懸浮子的側(cè)面積。這樣就減小了的值，進(jìn)一步減小了可刮蠟體積和可剪銅絲的長(zhǎng)度。從而加大了實(shí)驗(yàn)的難度。中學(xué)物理教師在給學(xué)生進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候可將魚(yú)缸換成大燒杯。這樣在制作懸浮子的時(shí)候可以將懸浮子的高度做的大一些，如或都可以（我用了），如此懸浮子的側(cè)面積就比原來(lái)打了一倍到兩倍實(shí)驗(yàn)的難度也就降了很多。與此同時(shí)我們還可以在懸浮子上配上直徑為左右的鋁