给我一滴水-我能浮起整艘轮船讲课教案.doc

给我一滴水，我能浮起整艘轮船
----“推翻”阿基米德原理
【摘要】古代著名的科学家阿基米德曾经说过：要想浮起多重的物体，这个物体就必须排开多重的液体。今天我们将“推翻”阿基米德的原理，让质量小的水浮起质量更大的物体。
关键词： 阿基米德原理、浮力、一滴水，一艘轮船
阿基米德曾经说过这么一句话：“给我一个支点，我能撬起整个地球”。今天我们将这句话稍微改一下：“给我一滴水，我能浮起整艘轮船”。
【背景】
一次不经意间在网上某个论坛看到这么一个争论：用10克的水能否浮起100克的木头？对于这个问题，网友大体分成了两派，一派认为可以浮起，另一派则认为不能。双方各抒己见，互不相让，谁都不服谁。但我发现一个问题，就是尽管大家在上面吵得唾沫横飞，但却没有一个人用实验来证明他的观点，这样即使理论再正确，也很难说服对方。对此，我们突发奇想，为何不利用学校的实验室来做一些相关的实验呢？
【分析】：我们说一滴水能否浮起一艘轮船，当然并不是真的要用一滴水和一艘船来实验，只要我们能够用较少的水浮起较重的物体，也就能间接地证明一滴水能浮起一艘轮船了。

【实验方案】
实验器材：电子称 大小不一的容器 漂浮物
实验一：用一个较大的容器装20克的水，再把一个质量为34克的物体放入水中。（为了更好的观察，我们在水中加了少量红墨水）

2：往里面加大约20g的水126.9克
1：称出空容器的质量为126.9克

4：把物体放放水中后不能浮起来
3：称出物体的质量为34g

结果：水不能产生足够的浮力把物体浮起来。
原因分析：从图片可以明显看出，物体浸入水的的体积很小，也就是说，物体排开水的体积很小，根据浮力公式：F浮=ρ液gV排可知，物体排开水的体积越小，所受浮力就越小，当物体所受浮力小于所受重力时，物体便下沉。
进一步分析：物体浸入水中后都会导致水面的上升，水面上升得越多，物体浸没得就越多，所受浮力就会越大。而上面的实验由于容器太大，当物体浸入水中后水面上升很不明显，也导致物体不能充分地浸没在水中，不能产生足够的浮力。因此我想到，能不能用小一些的容器，当把物体放入后会使水面迅速上升，这样使物体充分浸没，从而产生足够的浮力呢？有一这种想法后，我们马上进行了第二个实验。
实验二：

2：往烧杯倒入大约20g的水。
1：小空烧杯的质量为29.5g

4：这个物体能刚好放入小烧杯而不会被卡住中：
3：同样是34g的物体
5：放入20g水中后物体被浮起来了

6：现只放入37.6g—29.5g=8g的水
7：将物体放入8g的水后再次被浮起

实验结果：无论是20g的水还是8g的水都能将34g的物体浮起来。
原因分析： 这次实验过程中水的质量虽然没有变，但因放在比原来更小的烧杯中，这时水面明显上升得很多，也就导致了物体浸没在水中的体积增大，从而产生了更大的浮力。
为了进一步验证我们的理论，我们又做了另一组实验：

2：往容器中加入约100g的水
1：69g的空容器

4：100g的水浮起了150g的物体
3：一个装了黑墨水后是150g的物体

实验结果：同样，我们成功地用较少的水浮起了较重的物体。
【实验成果分析】经过一系列的实验我们已经充分地证明了较少的液体是可以浮起较重的物体的，但这必须在特定的容器中。如右图所示，这种容器必须不能太大，它的内径应该能尽量地接近被浮物体的直径，因为只有这样，当把物体放入容器中时，由于水面上升较多，使物体能尽量多地浸入水中，图中的阴影部分即为浸入部分，或者说是物体的排水量。排水量越大就能产生越大的浮力，与周围水的多少并没有直接关系的。只要把容器做得足够理想，让容器壁无限地贴近物体，这样四周的水就可以无限地少，于是达到用无限少的水浮起无限重的物体。
【实验结论】至此，网上讨论的“10克水能否浮起100克的木头？”在我们的实验中已经可以看出结论，当然这必须有一定的条件。当条件合适的时候，较少的液体完全可以浮起较重的物体，甚至，在条件足够理想的情况下，可以用无限少的液体浮起很重的物体。这个结论看似好像推翻了阿基米德的原理，但实际上并没有，只能说是很多人并没有深刻而又透彻地领悟到其中的原理。
阿基米德说过：给我一个支点，我能撬起整个地球。当然这是有前提的，就是能找到理想的支点和杠杆。
同样我们也可以说：给我一滴水，我能浮起整艘轮船。当然这也需要有理想的容器。

参考文献：浙教版八年级科学上册P21