神界风云【视频】浮力（三）——空气中的浮力-杨老师的趣味物理演示课堂

【视频】浮力（三）——空气中的浮力-杨老师的趣味物理演示课堂

浮力：指物体在流体（包括液体和气体）中，各表面受流体（气体或液体）压力的差（合力）。
关于浮力发现的小故事：
元前245年，赫农王命令阿基米德（Archimedes）鉴定一个皇冠。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠神界风云九转神龙决。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。这似乎是件不可能情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。这时他脑中闪现出一丝模糊的想法。他把胳膊完全放进水中全身放松，这时胳膊又浮到水面上。他站了起来坛子肉的做法，浴盆四周的水位下降；再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。他躺在浴盆中，水位则变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。他站起来后，水位下降，他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。他把差不多一样大的石块和木块同时放入浴盆，浸入水中。石块下沉到水里51猪价网，但是他能感觉到石块变轻了。而且，他必须要向下按着木块才能把它完全浸没水中。这表明在下沉的情况下灰色国度，浮力与物体的排水量（物体体积）有关，而不与物体重量有关。相同质量下，物体在水中感觉有多重一定与它的密度（物体单位体积的质量）有关。阿基米德因此找到了解决国王问题的方法，问题关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。把皇冠和等重的金子放进水里马延强，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。最重要的是，阿基米德发现了浮力原理，即水对物体的浮力等于物体所排出水的重量。
通过实验了解空气的浮力
步骤：
1在玻璃瓶瓶塞上插入一根两头是玻璃管、中间是橡皮管的导管，导管的橡皮管处可用夹子夹紧。
2先用抽气筒抽掉瓶里的空气，夹住橡皮管。再将一个吹起来的气球套在橡皮管上
3将以上装置放在天平左边的托盘里，在右边托盘里加上砝码，使天平刚好平衡
4打开架子
现象及原理
现象：气球里的气体进入瓶中剑舞狂沙，气球缩小，天平左边下沉。
原理：由于左盘气球体积缩小，空气对它的浮力减小，而右盘砝码未变清淡皇后，所以天平失去平衡。如果适当减少右盘砝码，使天平重新恢复平衡，则减去的砝码重等于气球所受空气浮力的减小值。


浮力产生原因
气体的浮力产生原因跟液体浮力产生原因一样,从宏观上看,都可以认为是由物体上、下表面受到气体或液体的压力差产生的浮力.平时所说大气压强是指在同一高度处的大气压强,高度不同大气压强也不同，并且在高度变化不大时,由于大气压强的变化很小,可以忽略不计对勾函数,因此一般就不考虑这种压强差的存在。但在讨论气体的浮力时,这种压强差就不能忽略（次要因素向主要因素的转换），正是压强随高度变化才产生了浮力。空气的浮力计算时仍然用阿基米德定律。
阿基米德原理
浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力。
数学表达式：F浮=G排
注意：阿基米德原理不仅适用于各种液体，也适用于气体
当物体浸在气体中时所受到的浮力大小为：F浮=G排=ρ气gV排
该公式说明：物体所受浮力只与气体的密度、物体排开气体的体积有关，与物体本身的材料、体积、密度、形状等因素无关。
Ρ气：气体的密度
V排：物体排开气体的体积
关于空气密度
空气密度是指在一定的温度和压力下，单位体积空气所具有的质量就是空气密度。在标准条件下（0℃，1个标准大气压（1atm）），空气密度约为1.29Kg/m3。空气密度=1.293*（实际压力/标准物理大气压）x（273.15 /实际绝对温度），绝对温度=摄氏温度+273.15，通常情况下，即20℃时，取1.205kg/m3韦帅望的江湖。
空气的密度很小，决定了空气的浮力也很小，所以要想获得很大的浮力，就需要排开很大的空气体积，而且排开空气体积的物质要比空气轻才能实现浮力大于重力，所以要用很大的氢（氦）气球或热空气捞拌的做法。而且，空气的密度随高度的增加而减小，空气的浮力随高度的增加会减小，所以一定的气球和飞艇上升到一定高度就会停止上升。


气球和飞艇内充有密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等）。气球和飞艇通过改变自身重力来实现上升和下降的；热气球可以通过加热和放热来实现上升和下降的。

下面介绍一个测量空气密度的方法：


1．把容器的阀门打开，用打气筒向容器内打气。到一定程度后停止打气，关上阀门。用天平称出容器的质量（图1．24-1）谢玲玉。
2如图1．24-2所示，把一只装满水的大烧杯倒扣在水槽中（实验时可先将烧杯没入水槽中，然后将烧杯翻转，使其底部向上）石塘路市场。将接在容器上的管子另一端放在烧杯下面，打开阀门将容器中的压缩空气缓缓地放一部分到烧杯中，同时调节烧杯的位置，使杯中空气的体积约为杯容积的3/4，且杯内外的液面相平。庞青云关闭阀门并在杯上记下这时水面的位置（用一根橡皮筋套在杯上即可）。
3称出放出一部分气体后容器的质量。两次质量差就是放到烧杯中的空气的质量。
4将烧杯从水槽中取出，装水至橡皮筋所示的位置穆立楠。用量筒测出烧杯所盛水的体积，即为烧杯内空气的体积。
5由公式ρ=m/V可求得在此时的大气压强和温度下空气的密度。
最后再臆想一下要是空气浮力是这样多好：

未完待续......
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