空气浮力演示实验

摘要：将自制的简易天平密封在玻璃罐头瓶中，通过增大、减小瓶中空气密度的方法，验证了气体对物体产生的浮力与物体体积和气体密度的关系。

关键词：空气浮力；简易天平；密封；玻璃瓶

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1003-6148(2007)4(S)-0056-2

液体对浸在其中的物体产生向上的浮力，这一点我们能够感受到，也很容易验证。因为液体的密度较大，产生的浮力也较大。而气体对物体也同样产生向上的浮力，但在通常情况下我们不易感受到，也不易验证。因为在通常情况下气体的密度很小，对物体产生的浮力也很小。教材中也没有这方面的实验。笔者制作了简易的装置，能够验证气体对物体产生的浮力作用。

1 制作

(1)支架a的制作。用直径为1.0mm的铁丝加工成图1中a所示的形状。并用透明胶带将其粘固在大号罐头瓶中。

（2）简易天平b的制作。用直径为1.0mm的铁丝，加工成图中b所示的形状，用锡焊将其垂直焊接在刮脸刀片上，在刀片的一个侧面上焊接上一段铁丝，作指针用。

（3）用白纸板制作刻度盘。并用透明胶带将其粘固在支架上，如图1中d所示。

（4）取一个乒乓球，把棉线的一端用透明胶带粘在乒乓球上；另一端系在天平的一端上。另取一个乒乓球，放在开水中烫软后，用手将其按瘪。用同样的方法将瘪乒乓球系在另一个天平的一端上。

（5）再取一个乒乓球，并从中间切开，做成两个盛小物块的吊盘。将其用棉线分别系在两个天平的另一端。

(6)取两个大号玻璃罐头瓶。把两个大号注射针头分别穿入两瓶盖中，并将其焊接在瓶盖上，如图1中c所示。

（7）按图1将装置组装好。把罐头瓶水平放在桌面上，垫好使其不滚动。在吊盘中放入小物块（小螺母或小铁丝头），使天平平衡，然后在瓶口处涂上少许凡士林油，盖上瓶盖并旋紧，即将天平密封在瓶中。

2 实验

（1）验证气体对物体产生的浮力与气体密度有关。

用两用打气筒向单个瓶中打气或抽气。当向瓶中打气时，即增大瓶中气体的密度。可观察到随着瓶中气体密度的增大，天平发生倾斜，乒乓球一端逐渐上升（随着气体密度的变化，乒乓球与小物块受到的浮力都发生变化，但乒乓球受到的浮力变化远大于小物块受到的浮力变化）。即气体密度大，对物体产生的浮力也大。

当用气筒从瓶中向外抽气时，即减小瓶中气体的密度。可观察到随着瓶中气体密度的减小，天平也发生倾斜，但这次乒乓球一端却逐渐下降。即气体密度小，对物体产生的浮力也小。这说明，气体对物体产生的浮力与气体的密度有关，当物体体积一定时，气体密度大物体受到的浮力大，气体密度小物体受到的浮力小。

（2）验证气体对物体产生的浮力与物体的体积有关。

用两用气筒通过三通向两个瓶中打气或抽气。也就是说两个瓶中气体密度总是相等的。而两个瓶中，一个是完整球，一个是瘪球，两球体积不等。即在气体密度相等，但物体的体积不等的情况下，来验证气体对物体产生的浮力与物体体积的关系。

当向两瓶中打气时，可观察到完整球比瘪球所在的天平向上倾斜角度大。

当从两瓶中向外抽气时，可观察到，完整球比瘪球所在的天平向下倾斜角度大。这说明，气体对物体产生的浮力与物体的体积有关。当气体密度一定时，物体体积大则物体受到的浮力大，物体体积小则物体受到的浮力小。