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浮力应用与浮力定律的诠释—物理教学技巧

时间:2023-08-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于浮力,墨家写道:“形之大,其沉浅也,说在具。”整个浮体的重量与水对物体下沉部分的浮力相等,就好比市场上五件商品与一件商品的等价交换。墨家的这个浮体实验差不多可以看作是浮力定律的一个定性的推论。宋代的僧怀丙也曾利用浮力打捞铁牛。怀丙用两只装满土的船与铁牛联系起来,而后将土除去,这使得浮出。对于浮力的应用,我国古代还创制了世界上最早的定性测量比重的仪器。

浮力应用与浮力定律的诠释—物理教学技巧

对于浮力墨家写道:“形之大,其沉浅也,说在具。”“沉形之衡也,则沉浅非形浅也;若易五之一。”这个实验比较直观,一浮体放入水中(“沉形”),平衡时(“衡”),浮体下沉深度小于浮出的高度(“沉浅非形浅”)。整个浮体的重量与水对物体下沉部分的浮力相等,就好比市场上五件商品与一件商品的等价交换。墨家的这个浮体实验差不多可以看作是浮力定律的一个定性的推论。

南宋吴曾的《能改斋漫录》中记载:“朔人献燕昭王以大豕,曰:养奚若?王乃命豕宰养之。十五年,大如沙坟,足如不胜其体。王异之,令衡官桥(秤杆)而量之,折十桥,豕不量。命水官浮舟而量之,其重千钧。”(卷2)这就是说,燕昭王命人把北方人送来的一头猪养了起来,由于喂养得太肥,脚已不能承载其体重,最大的秤杆也不能给它称重。因此,燕昭王命“水官”用船来称重,这才知道猪的体重已达千钧。宋代的僧怀丙也曾利用浮力打捞铁牛。据说,山西蒲州的黄河上有一座浮桥,桥缆用铁牛固定在两岸,1064年的洪水将铁牛冲入河中。怀丙用两只装满土的船与铁牛联系起来,而后将土除去,这使得浮出。应该说,这是一件应用浮力的极好事例。此外,还有我们熟知的“曹冲称象”。(www.xing528.com)

对于浮力的应用,我国古代还创制了世界上最早的定性测量比重的仪器。11世纪时的姚宽用莲子测试盐卤的质量。他选出较重的莲子,将10粒莲子投入水中,若有3粒或4粒浮出,便是浓盐卤;若有5粒浮出,便是最浓的盐卤;若浮起的莲子不足3粒,则质量必定是很差的;若10粒都沉底,这种盐水即便经过蒸煮也不会得到食盐。元代的陈椿对此进行了改进,制成一种莲子式的液体比重计。他写道:“采石莲先于淤泥内浸过,用四等卤分浸四处,最咸(shan)卤浸一处,三分卤一分水浸一处,一半水一半卤浸一处,一分卤二分水浸一处。后用一竹管盛此四等所浸莲子四枚于竹管内,上用竹丝隔定竹管口,不令莲子漾出。以莲管吸卤试之,视四莲子之浮沉以别卤咸淡之等。”这四枚经不同液体浸泡过的莲子相当于比重不同的色球,其原理与现代的浮子式比重计很相近。明代对这种比重计又做了改进,即只要一枚莲子来测定盐卤的浓度,其原理与现代的浮笔式液体比重计相似。

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