1、沉和浮五、参考资料密度 1.密度指的是某种物质的质量和它的体积的比值，即单位体积的某种物质的质量，一般用符号P表示，单位为千克/立方米。其数学表达式为P= m/V。在国际单位制中，质量的单位是千克，体积的单位是立方米，所以用1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”，如地球的平均密度为5 500千克/立方米。重量CG)和质量Cm)之间的关系是G=mg (g=9.8牛/千克)。 2.常见物体的密度。 一些固体的密度(常温常压下)物质名称密度p/kgm-s) 一物质名“密度p/又10) 一冰 0. 9又10) 车同 8. 9又10) 一蜡 0. 9又10) 钢、铁 7. 9
2、又10) 一干r 0. ;又10) 一些液体的密度(常温常压下)物质名称密度p/kgm-s) 一物质名“ 密度p/密度为1. 0-1. 09 g/cm，这两种塑料的密度均大于水，不会浮在水面。而无毒的聚乙烯，聚丙烯的密度均小于水。利用不同种类塑料制品在水中的沉浮情况可以区分有毒和无毒塑料。浮力 浮力是指流体(液体、气体、胶体等)作用于浸在流体里的物体(全部或部分)的向上托起的力。浮力起因于流体内部的压强随深度的增加而增加。如果把固体浸在液体中，固体侧面受到的压力互相平衡，下面受到的压力总大于上面受到的压力，所以它所受到的合力总是竖直向上的。 浮力的大小等于物体所排开的流体的重量，所以浮力与液体
3、的密度有关。例如，铁块在水中是下沉的，但却能在水银中浮起。阿基米德定律 阿基米德定律又称“阿基米德原理”。浸在流体中的物体(全部或部分)受到的浮力，其大小等于物体所排开的流体受到的重力。浮力的方向总是竖直向上，并以被排开流体体积的形心为作用点。这一定律是希腊学者阿基米德于公元前8世纪发现的，故称“阿基米德定律”。 阿基米德定律是流体力学的一条重要规律，有广泛的应用。用来测定液体密度的比重计，就是根据这一定律制成的。漂浮 漂浮是指物体有一部分体积在液体里，另一部分体积露出液面。例如，一般树木、冰块等都属于漂浮的物体，这种物体也叫作“浮体”。浮体可以静止在液面上，也可以在液面上水平运动，例如轮船，
4、船从河里驶人大海，船是沉下些还是浮上些?有人认为海水的密度比河水的密度大，所以船在海水中受到的浮力将比河水中受到的浮力大。此种观点是错误的。根据阿基米德定律，浮力的大小，不仅决定于液体的密度，而且还决定于物体所排开的液体的体积。因此，只有在排开相同体积的液体时，液体的密度越大，对物体产生的浮力才越大。船所排开的液体的体积是变化的，所以液体的密度大，对物体所产生的浮力不一定大。船无论是在河里，还是在海里，都是浮在液面上。根据浮体的平衡条件，河水或海水对船的浮力都应等于船的重力，又因船的重力不变，所以，河水对船的浮力等于海水对船的浮力，可见，同一浮体不论放在什么液体中，其所受浮力都等于它的重力。
5、浮体没人液体里的体积与浮体重力成正比，与液体密度成反比。故同一物体在密度不同的液体里漂浮，排开液体的体积不同，没人深度也不同。这就是比重计的原理，也是轮船在淡水里和海水里航行时吃水深度(没人的深度)不同的原因。悬浮 悬浮是指物体在液体中既不沉底，又不露出液面，即悬浮物体的体积全部在液体里。悬浮或静止的漂浮是一种平衡状态。悬浮条件与漂浮条件，形式上虽然相同，即F, f -G物，但内容含意不同。悬浮的物体完全没人液体里，这时物体所受的浮力是最大的浮力。漂浮情况，物体所受浮力，肯定不是最大的浮力。悬浮的物体，可在液体中的任何位置停留，例如鱼及潜水艇就可悬浮于水中。又如，浮沉子的重力等于浮力时，即可悬
6、浮于水中。悬浮在液体中的物体或漂浮在液面上的物体，它们受到的浮力一定等于物体的重力。排水量 船的大小是用排水量来表示的。是指船装满货物后排开水的重量，也就是船满载后受到水的浮力。根据物体漂浮的条件，即可得出下列公式:排水量(浮力)=船自身的重量十满载时货物的重量。吃水线吃水线表示轮船没人水中的深度，在船旁用油漆画上很多水平横线，用以表示不同载重时的吃水深度。最高吃水线表示最大的安全载重量。潜水艇 潜水艇在水中可以自由浮沉，因此它是军事上的一种重要舰艇。它可以潜人水下航行，进行作战或侦察，是根据阿基米德原理制造的。当它潜水和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。潜水艇的侧面有水舱，当需要它下潜时，
7、使水舱充水，于是艇身重力增大，潜艇就逐渐下沉。当水舱中充人适量的水时，潜艇就能在水中任何位置上停留，此时潜艇的重力等于浮力。当潜艇需要上浮时，可用压缩空气将水排出，当艇身的重力减小到小于浮力时即浮出水面。比重计 比重计是根据阿基米德定律和物体浮在液面上平衡的条件制成的，是测定液体密度的一种仪器。它用一根密闭的玻璃管，一端粗细均匀，内壁贴有刻度纸，另一头稍膨大呈泡状，泡里装有小铅粒或水银，使玻璃管能在被检测的液体中竖直的浸人到足够的深度，并能稳定地浮在液体中，也就是当它受到任何摇动时，能自动地恢复成垂直的静止位置。当比重计浮在液体中时，其本身的重力跟它排开的液体的重力相等。于是在不同的液体中浸人
8、不同的深度，所受到的浮力相同，比重计就是利用这一关系刻度的。液体比重计的长管子上，常标有下列数字标度 0. 7 0. 8, 0. 9, 1. 0,1. 1, 1. 2, 1. 3w当液体比重计在液体中沉至0. 9的标度时，便能立刻知道所量度的液体密度为0. 9。这种仪器只会沉到被其所排除之液体的重量恰好等于它自身重量的那种深度为止。因此，液体比重计在比重较轻的液体里，比在较重的液体里要下沉得更深。例如，它在酒精里，就会比在掺水的酒精里下沉得更深;在纯牛奶里比在掺水的牛奶里较浅。将比重计依次插人比重渐减的各种液体里，如硫酸(C1. 8，水(C1. 0 ,醚( 0. 717 )等，则其下沉的深度逐
9、渐加深。因此较大的比重必位于标度的下部，较小的比重则位于其上部。标度本身当然先要经过校准，并且还要依照各种液体的比重来校准，或者直接依照所测定液体的特殊性质，如酒类的酒精成分，牛奶里的脂肪成分，硫酸里的纯酸成分等等来校准。常用的比重计有两种。一种用来测量密度大于1的液体的密度，称“重表”。它的下端装的铅丸或水银多一些。这种比重计的最小刻度线是气”，它在标度线的最高处，由上而下，顺次是、1. 1 1. 2 1. 3 w把这种比重计放在水里，它的大于1的标度线，全部在水面下。另一种用来测量密度小于1的液体的密度，称“轻表”。它的下部装的铅丸或水银少一些，这种比重计的最大标度线是“1这个标度线是在最
10、低处，由下而上顺次是、0. 9 , 0. 8 , 0. 7 .把这种比重计放在水里时，它小于1的标度线全部在水面上。使用时，应注意根据液体的密度大于1还是小于1来选用比重计。日前中学课本不再讲比重而是讲密度，但在测密度时仍使用比重计，所测数值无大差异。气体的浮力 气体的浮力与液体同理，物体在空气中时，亦失去与物体相同体积的空气重量。故物体在空气中称得的重量，并非其真正的重量，但因其所差甚小可忽略不计。不仅在空气中如此，物体在任何气体中，均受到气体的浮力。轮船的发展过程 古代的轮船像车一样，有两个车轮似的轮子，装在船的两侧或尾部，在轮子周围装有若干桨板，用人力转动轮子，桨板不断向后拨水使船前进。
11、所以轮船也称“车船”或“明轮船”。 自从蒸汽机出现后，就有人设想用蒸汽机带动明轮，推动船只行驶。1802年，英国人薛明敦采用瓦特改进的蒸汽机，建造了“夏洛蒂邓达斯号”机动轮船，由于当时用的是马拉船只，机动船遭到马拉船业主的反对，只好搁置不用。这件事被在英国考察的美国科学家富尔顿知道了，他制造了类似的“克莱蒙特号”船，定期航行在纽约至奥尔巴尼之间，成了第一艘机动轮船。 机动轮船出现后，人们对瑞士科学家伯努利提出的螺旋推进器产生了极大兴趣。1836年，英国的“阿基米德号”使用了螺旋推进器，那是一个木制的长长的像螺丝钉的螺杆。开始试验时，它以每小时4海里的航速航行。突然，水中的障碍物碰断了螺杆，只剩
12、了一小截。正当造船工程师史密斯急得不知所措时，这船却意外地加快了速度。这事启发了造船工程师们，他们把长螺杆变成短螺杆，又把短螺杆变成叶片状，于是在1845年，制成了英国的“大不列颠号”一世界上第一艘螺旋桨推进船。 1845年，动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮船进行了竞赛。英国海军把两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。从此，螺旋桨轮船就取代了明轮船。航空母舰 航空母舰是最高大的军舰，舰体长度大的可达300多米，宽度从30多米到
13、80米不等，舰体的高度从40多米到70多米。 航空母舰还以重出名，排水量小的有近2万吨，大的达9万吨。 因为舰上装有大功率的动力装置，所以跑得还挺快。一艘9万吨级的航空母舰，有30万匹马力的动力装置。一艘航空母舰等于一个庞大的武器库。有用于进攻的舰载歼击机、舰载攻击机、舰载反潜机;还有预警机、侦察机、加油机、救护机等。这些舰载飞机各有各的用途和特点，相互有机地结合成一个整体，去完成各种战斗任务。航空母舰上的电子设备有雷达、声呐、热力测向仪;有无线电台、通讯机、卫星通信系统，以及导航仪等。 航空母舰按排水量的大小分类:6万吨以上为大型，2万吨至6万吨为中型，2万吨以下为小型。航空母舰具有攻击威力
14、大，航海性能好，抗沉性能强等优点，但也有日标大，容易遭袭击等弱点。气垫船 气垫船主要有两种形式:全浮式和侧壁式。全浮式气垫船船底四周用柔性围裙围封，防止气垫里的空气大量外溢。全浮式气垫船一般采用空气螺旋桨推进，也有采用喷气推进的。这种气垫船能完全离开水面行驶，也可以在陆地上、沼泽地行驶，具有良好的两栖性能。侧壁式气垫船的两边有刚性侧壁伸人水中，首尾用柔性幕封闭，阻止气垫里的空气溢出。这种气垫船同全浮式的相比，逐出的空气少，消耗的动力也小。一般采用水动力螺旋桨或喷气推进。但不能在陆地上行驶。 气垫船的航速很快，全浮式的可达每小时200千米，侧壁式的也可达每小时150千米。 气垫船也有缺点，如在高速航行时气垫压力不均匀，容易发生事故。在恶劣的气候条件下，难以保持完全气垫状态航行。特别是全浮式气垫船，容易受风的影响等。
