浮起来

□文/南京市玄武高级中学 张军

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浮力是生活中平凡无奇、时常可以看见的物理现象，浮力知识对人们的日常生活、生产技术和科学研究有着广泛的现实意义。但是，你真的了解浮力吗？书本上的知识点也许让你觉得有些枯燥，那不妨来做做下面的几个浮力小实验，一定能让你对浮力的理解更加深刻。

乒乓球掉到水里，会浮在水面上。即使你把它按到水面下，当你松开手，它还会浮上来。这是因为在水下时，乒乓球受到的浮力大于它所受到的重力。或者说，是因为乒乓球的密度小于水的密度。

（实验1：乒乓球按到水下还会浮上来）

我们经常见到植物油浮在水面上、木头浮在水面上，那是因为植物油和木头的密度小于水的密度。那么，轮船呢？轮船可是钢铁制造的，它们也能浮在水面上，因为它们的平均密度也小于水。

如果把一团橡皮泥放到水面上，松开手，它就会沉下去，因为橡皮泥的密度大于水。那么，怎样才能让橡皮泥浮在水面上呢？很简单，把橡皮泥捏成一个小碗，就可以浮在水面上了。中空的橡皮泥可以排开更多的水，受到的浮力变大了；或者说，把橡皮泥和它的中空部分看成一个整体，这个整体的密度小于水。钢铁制造的轮船能浮在水面上，也是这个道理。

（实验2：让橡皮泥浮到水面上）

生鸡蛋丢到水里，也会沉下去。有什么办法让鸡蛋浮上来？总不能把生鸡蛋捏扁了吧，那就打水的主意，把水的密度增大。在水中加盐，边加盐边搅拌，水就变成了盐水。当盐水的密度和鸡蛋的密度相等时，鸡蛋将悬浮（鸡蛋处于水面下方，保持静止状态或匀速直线运动状态；假如触碰到容器底部，鸡蛋对容器底部不产生压力）；当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，鸡蛋就浮上来了。

（实验3：上浮的鸡蛋）

这也给了我们启发。人如果落水，如何自救呢？要想办法让人浮在水面上。给水加盐是不可能了，那就想办法减小人的密度。尽量放松，让身体松弛，可以减小人体的密度。或者尽可能地寻找身边的“空心”物体（其实就是密度远小于水的物体），比如用衣服兜空气，让衣服鼓起来；比如找空的饮料瓶，越多越好，抱在怀里；比如抓住水面上的漂浮物，等等。

潜水艇质量从几十吨到几百吨不等，它们实现浮沉的方法、思路和上面讲过的一样。潜水艇在水下时，外观体积不变，根据阿基米德原理，受到的水的浮力也不变（不考虑水密度的变化）。要想实现潜水艇上浮，就要让自身重力小于浮力，或者让自身平均密度小于水的密度。潜水艇的两边有储水箱，用压缩空气将储水箱里的水挤出艇外，这就相当于变成了“空腔”，潜水艇的质量减少，重力小于浮力，或者说平均密度小于水的密度，潜水艇就浮出水面了。如果想沉到水下，就让水注满储水箱，这时潜水艇所受的重力大于浮力，或者说平均密度大于水的密度，潜水艇就下沉了。当然，也可以调节储水量，让潜水艇悬浮在水中，就像通过调节盐水密度让鸡蛋悬浮一样。

下面，让我们自己动手做两个“潜水艇”，让它们下沉或上浮。

“吸管潜水艇”

用剪刀将弯头吸管的弯头部分剪下来，弯曲一下，使两个开口端并到一起，用回形针夹住两个开口端，固定到吸管上。回形针上还可以再挂住几根回形针。找一个空的塑料瓶，倒入大半瓶水，将吸管和回形针的组合从瓶口放进水里。观察一下，如果回形针沉下去了，就取出来，去掉适量回形针；如果回形针露出水面太多，就取出，再增挂适量回形针。直到吸管漂在水面上时，刚露出一点点。这时把瓶盖拧上，一个“潜水艇”就做好了。从外面挤压瓶子，瓶内水面上方的空气被压缩，气压增大，会把部分水压进吸管内，这就相当于向储水箱注水，吸管会沉下去。把手放开，塑料瓶由于具有弹性恢复原状，瓶内水面上方的气压相对减小，吸管内的气压会把部分水压出吸管，这就相当于储水箱内的水被排出，吸管就浮上来了。

（实验4：“吸管潜水艇”）

“小玻璃瓶潜水艇”

取一个小玻璃瓶（比如装口服液的小瓶子），玻璃瓶要能放入塑料瓶中（可以取大一点的饮料瓶）。塑料瓶内装入大半瓶水。在小玻璃瓶内装入部分水后，口朝下插入塑料瓶中，让玻璃瓶能竖直漂浮。然后，拧紧塑料瓶盖子，在塑料瓶外侧用力挤压，看玻璃瓶能否下沉，如果能下沉了，说明制作成功。当松开手时，玻璃瓶就会浮上来。假如玻璃瓶倒着插入水中时沉下去了，说明玻璃瓶内的水偏多，取出来，适当减少水量。假如玻璃瓶不能竖直漂浮，或者拧上塑料瓶盖在外侧用力挤压而玻璃瓶不能下沉，说明玻璃瓶内的水量偏少，再取出来，适当多加点水。尝试几次，你一定会成功的。它的原理和“吸管潜水艇”原理相同。

（实验5：“小玻璃瓶潜水艇”）