逍遥学能 2016-04-20 10:08
【初中物理实验】：笛卡尔沉子
取一只容积为800毫升左右的无色大口玻璃瓶A，内盛4/5容积的清水。另取一只直径约为1.5厘米的无色薄壁小玻璃瓶出，瓶子高度最好在8厘米左右。也装入1/3容积的清水。用大拇指撤出瓶B，开口朝下浸入A瓶水中。再取一块厚度在0.5—1.0毫米的橡皮薄模，覆盖住A瓶口，并用细线扎紧。
勿使漏气，如图1—42(a)所示。这时我们可观察到：B瓶浮在水面上;当用手指向下压橡皮薄膜时。B瓶自动沉到水底，如图l—42(b)所示;一旦松开手指，B瓶又浮到水面上来了。我们称B瓶为“笛卡尔浮沉子”。
B瓶何以能自动浮沉呢?其原因是，当我们用手指压橡皮薄膜时。由于A瓶内空气体积缩小，温度不变，则空气压强必然增加，亦就使A瓶中水的静压强变大，通过传递，引起B瓶内水增加。“瓶上部空气道压缩，满足B瓶的重力大于其所受浮力的条件，于是B顺便下沉。一旦松开压橡皮薄膜的手指，A瓶恢复原容积。水中静压强也恢复原来大小，通过传递，使B瓶内水面也降低。上部空气容积复原，满足B瓶的重力小于其所受浮力的条件。于是B瓶又上浮。
实验成功的关键在于:(1)B瓶内的水的多寡要以B瓶底部刚浮出水面为宜;(2)橡皮膜须扎紧。不致漏气。
倘若我们将上述A瓶改作无色薄壁塑料瓶C。并在其内注满清水，让B瓶也倒覆地浸入水中，并使B瓶浮于C瓶口中。并用盖子将C瓶盖紧。如图1—43(a)所示。然后用手捏C瓶，也可发现B版下沉到C瓶底：一旦松开手，B瓶又会上浮，如图1—43(b)所示，也能实现“笛卡尔浮沉子”实验。