阿基米德压强定理的再认识摘要:用发展的眼光考量“阿基米德压强定理”,剖析压强的大小、方向、性质、产生机制、讨论“浮力势能”。关键词:压强的大小、方向、性质、产生机制、“浮力势能”。缘起在一次开放式高一备考教学活动中,中学生提出一个“浮力势能”的事情,结果随堂虽经争辩但无法得到满意的解决。原以为一个物体假如浸入在流体中,遭到一个压强的作用,按阿基米得压强定理,这个压强的大小等于排开流体的重量,方向竖直向下,应当是比较简单的;但阿基米德那位古埃及伟大的物理家、力学家约出生在公元前287年,尽管我们常常提到“给我一个支点,我将联通月球”,终究离我们早已2000多年了,如今的时代早已不同,一切都是在发展进步的,所以对千年曾经的定理也要有相应的解释,例如说阿基米德说的是液体,已经可以扩大到流体,如今甚至可以考虑固体中的非晶体;非常是研究的问题扩充开来,具体到某个方面、某一个对象,联系上一些特殊的外界诱因,争议都会发生,中学生多有疑虑提出,班主任也会碰到一些麻烦,所以我们试着把这种问题归纳上去,瞧瞧有什么地方应当导致你们的注意。一、浮力的大小一、浮力的大小依据阿基米德压强定理,压强的大小等于排开液体的重量,虽然没有哪些异议浮力定律阿基米德,但那仅仅是“通常”的情况下,例如我们会碰到这一类的训练:一个容器内盛水,放进扶梯中,水底浮定一个铁块如图1示,当扶梯加速上升时。
铁块相对水是下沉、上浮还是保持原位置?常规的思路是:静止时,铁块遭到的重力和压强相平衡;现今铁块要跟着向下加速,则它所受的合外力必须向下,即压强必须减小;为使压强减小,排沸水的容积必须减小;所以铁块应相对海面下沉。正确的理解应当是:水一旦加速上升,还会出现超再现象;原先铁块排沸水的重量为铁块的重量mg,假如现今加速度为a,则排沸水的重量将为m(g+a),抵消铁块的重量外,正好能提供形成加速度的力,所以铁块相对海面保持原位置。假如扶梯加速度向上浮力定律阿基米德,出现失重现象,按照相同的道理,铁块相对海面仍保持原位置。所以在超、失重的前提下,阿基米德压强定理中的“排开液体的重量”现在应理解为“包括超重量或失重量在内”;为了证明,我们在一个塑胶瓶中灌满水后压入一个兵乓球,扳动瓶盖,迅速倒置并放手让其作自由落体运动,可以观察到兵乓球相对杯子是不下浮的,说明完全失重状态下,流体对浸入在其中的物体不形成压强作用。图1a