空气浮力的实验装置

1. 利用空气浮力升空的飞行器是

飞艇 飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于专具有推进和控制飞属行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。 艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体（有氢气或氦气）借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。大型民用飞艇还可以用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等等。比如，发生自然灾害时，通讯中断就可以迅速发射一个浮空器，通过浮空气球搭载通讯转发器，就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通讯恢复。

2. 还有什么方法可以证明物体在气体中受到浮力

实验证明：
用“锌+稀盐酸”产生氢气的化学反应来证明：在反应容器上方套上一个没有气的气球，放置在天平上，调节天平游码或增减砝码让天平平衡，根据质量守恒定律，生成物和反应物的总质量是不变的，但是会发现天平偏向砝码盘，同时气球胀起，则是生成的密度小于空气的气体氢气在气球中，气球受到到了空气的浮力，让方向与重力相同的合力小于了重力，在天品的读数上体现了出来。

实例证明：
例子一：热气球
热气球利用加热的空气或某些气体比如氢气或氦气的密度低于气球外的空气密度以产生浮力飞行。
例子二：氢气球
气球受自身的重力和空气浮力
自身重力=气球重力+球内氢气重力
空气浮力=空气平均密度*g*气球体积
根据牛顿第二定律：空气浮力-自身重力=ma>0
例子三：飞艇
飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体（氢气或氦气）借以产生浮力使飞艇升空。

气体浮力实验
将自制的简易天平密封在玻璃罐头瓶中，通过增大、减小瓶中空气密度的方法，验证了气体对物体产生的浮力与物体体积和气体密度的关系。 液体对浸在其中的物体产生向上的浮力，这一点我们能够感受到，也很容易验证，因为液体的密度较大，产生的浮力也较大，而气体对物体也同样产生向上的浮力，但在通常情况下我们不易感受到，也不易来验证，因为在通常情况下气体的密度很小，对物体产生的浮力也很小，教材中也没有关于这方面的实验，针对这一情况，笔者制作了简易的装置，来验证气体对物体产生的浮力作用。
制作
1)取2个大号玻璃罐头瓶，把瓶盖旋下(密封胶垫不要丢掉)。
2)支架a的制作，用直径为1.0 mm的铁丝加工成图1中a所示的形状，用透明胶带将其粘固在大号罐头瓶中。
3)平衡杆b的制作，用直径为1.0 mm的铁丝，加工成图1中b所示的形状，用锡焊将其垂直焊接在刮脸刀片上，在刀片的一个侧面焊接上一段铁丝，作指针用。
4)用白纸板制作刻度盘，并用透明胶带将其粘固在支架上，如图1中d所示。
5)取1个乒乓球，把棉线的一端用透明胶带粘在乒乓球上；另一端系在平衡杆的一端上，另取1个乒乓球，放在开水中烫软后，用手将其按瘪，用同样的方法将瘪乒乓球系在另一个平衡杆的一端上。
6)再取1个乒乓球，并从中间切开，做成2个盛小物块的吊盘，将其用棉线分别系在2平衡杆的另端。 7)按图1将装置组装好后，在大号玻璃罐头瓶中间位置穿人大号注射针头，并将其焊接在瓶盖上，如图1中c所示，
8)把罐头瓶水平放在桌面上，垫好使其不滚动，在吊盘中放人小物块(小螺母或小铁丝头)，使平衡杆平衡，然后在瓶口处涂上少许凡士林油，并旋紧瓶盖，将平衡杆密封在瓶中。
实 验
1)验证气体对物体产生的浮力与气体密度有关 用两用打气简向单个瓶中打气或抽气，当向瓶中打气时，即增大瓶中气体的密度，可观察到随着瓶中气体密度的增大，平衡杆发生倾斜，乒乓球一端逐渐上升(随着气体密度的变化，乒乓球与小物块受到的浮力也发生变化，但乒乓球受到的浮力变化远大于小物块受到的浮力变化)，即气体密度增大，对物体的浮力也增大。 当用气筒从瓶中向外抽气时，即减小瓶中气体的密度，可观察到随着瓶中气体密度的减小，平衡杆也发生倾斜，但这次乒乓球一端却逐渐下降，即气体密度减小，对物体的浮力也减小，这说明，气体对物体产生的浮力与气体的密度有关，当物体体积一定时，气体密度大物体受到的浮力大，气体密度小物体受到的浮力小。 2)验证气体对物体产生的浮力与物体的体积有关 用两用气筒通过三通向2个瓶中打气或抽气，也就是说2个瓶中气体密度总是相等的，而2个瓶中，一个是完整球，一个是瘪球，两球体积不等，即在气体密度相等，但物体的体积不等的情况下，来验证气体对物体产生的浮力与物体体积的关系。 当向两瓶中打气时，可观察到完整球比瘪球所在的平衡杆向上倾斜角度大。 当从两瓶中向外抽气时，可观察到，完整球比瘪球所在的平衡杆向下倾斜角度大，这说明，气体对物体产生的浮力与物体的体积有关，当气体密度一定时物体体积大则物体受到的浮力大，物体体积小则物体受到的浮力小。

3. 如何用流体力学知识解释飞机产生升力的原因

首先，飞机的升空是靠的空气动力，它和气球飞艇靠空气浮力升空不同。气球和飞艇是由于比重比空气小，受到空气向上的浮力升起来的。

由于飞机的比重比空气大很多，静止的飞机是不能升空的，只有当它动起来而且达到一定的速度才能飞离地面；就是直升飞机，也靠的是空气动力，也需要它顶上的旋翼旋转到一定的速度，才能升空。

其次，所谓飞机动起来，无非是要求飞机与空气有一个相对的速度。鸡毛静止时，如果没有风也是飞不起来的，鸡毛能飞起来是因为风吹过来，也就是说鸡毛与空气有一个相对速度。由此思考，一个物体所受的空气动力，物体运动空气静止和物体静止空气以同样的速度流动，是没有区别的。

也就是说，让物体以速度V在静止的空气中运动所受的力和物体不动，空气以速度v运动所受的力是一样的，基于这个道理，人们才发明了风洞，使空气在风洞中以一定的速度流动，把物体的模型固定在风洞里去测量它的受力状况。

(3)空气浮力的实验装置扩展阅读

最早进行升力实验的是英国人乔治·凯利 (George Cayley,1773－1857)。在他之前，人类几千年世代向往像鸟一样的飞翔，不过在想象中的实现技术上，飞翔也会像鸟一样的靠翅膀的扑动来飞起。为此达·芬奇还做出了具体的设计。凯利则开辟了另外一条途径。

乔治·凯利幼时没有受过什么教育，但他自幼好学。他的自然科学知识主要来自一位家庭教师，是当时的有名数学家乔治·瓦克，瓦克很喜爱凯利的聪明好学，便将自己的女儿嫁给他。

在乔治·凯利10岁时，他听说法国有人利用气球升空成功，从那时便对航空产生兴趣并且一心向往。凯利也像达·芬奇一样，从小就对鸟的飞行进行了大量的观察，他最早认识到鸟的翅膀同时具有产生升力与推力的功能。

大约在1796年，他仿制和改进了中国的竹蜻蜓。之后他对竹蜻蜓的兴趣一直保持到晚年，在25岁的时候，曾根据竹蜻蜓的原理设计了一架直升机。据凯利后来说，这个直升机进行过多次成功的飞行。后来凯利还设计与制造了一架滑翔机。

当时凯利能够使用的实验装置是在若宾 (Benjamin Robins,1707－1751) 所设计的如图所示的悬臂机。不过在他之前这种悬臂机主要是用来测量物体运动的阻力的。

实验时，将模型固定在悬臂的端部，当悬臂旋转时，由转速和悬臂的长度可以计算出模型的速度，在悬臂达到匀速旋转时，同时由驱动悬臂旋转的重物就能够计算出模型所受的阻力。

不过，它有一个缺点，就是当悬臂旋转了一些时间之后，空气或水会随着悬臂一同旋转，这样会使实验的精度大受影响。

4. 初中物理实验仪器

初中物理实验及主要仪器、器材归类复习 1、声怎样从发声的物体传到远处？（演示）结论：声音的传播需要介质，真空不能传声。 2、探究光反射时的规律主要结论：反射角等于入射角 3、探究平面镜成像的特点结论：平面镜所成的像是虚象，像和物体大小相等，物体到镜面的距离和像到镜面的距离相等。注意：玻璃代替平面镜，为了便于确定像的位置。 4、探究凸透镜成像的规律结论：物距大于两倍焦距时，凸透镜成倒立缩小的实象。物距大于一倍焦距小于两倍焦距时，凸透镜成倒立放大的实象。物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立放大的虚象。注意：调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，使他们的中心大致在同一高度。应用：照相机、投影仪、放大镜 5、温度计：根据液体的热胀冷缩的性质制成 6、探究固体溶化时温度的变化规律结论：晶体融化时有确定的溶化温度，溶化时吸热且温度保持不变。 7、探究水的沸腾结论：水沸腾时吸热温度保持不变。 8、演示；电荷间的相互作用结论：同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引验电器：检验物体是否带电，根据同种电荷相互排斥的原理制成。 9、探究串、并联电路的电流规律结论：①串联电路中各点的电流相等 ②并联电路中干路中的电流等于各支路中的电流之和公式：I = I + I 10、探究串并联电路各点间电压的关系结论：①串联电路两端总电压等于各用电器两端电压之和 公式：U= U + U ②并联电路各支路两端电压相等 11、演示：决定电阻大小的因素结论：①导体的电阻跟导体的材料有关 ②在材料、横截面积相同时，导体的电阻跟导体的长度有关，长度越长电阻越大 ③在材料、长度相同时，导体的电阻跟导体的横截面积有关，横截面积越小电阻越大 ④导体的电阻还跟温度有关方法；①控制变量法 ②转换法（根据电流表的示数大小判断导体电阻大小） 12、滑动变阻器：利用改变电阻线的长度来改变连入电路的电阻，从而改变电路中的电流作用：①改变电压 ②改变电路中的电流 ③保护电路 13、探究电阻上的电流跟两端电压的关系结论：①在电阻不变时，导体中的电流跟导体两端电压成正比 ②在电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比方法；控制变量法，研究电流与电压的关系时保持电阻不变；研究电流与电阻关系时保持电压不变 14、演示：电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关结论；①在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 ②在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大时，产生的热量越多。方法；①控制变量法 ②转换法（温度计的示数高低判断产生热量的多少） 15、奥斯特实验表明通电导体的周围存在磁场；注意：导线与磁针平行放置，通电时间不宜过长。丹麦物理学家奥撕特首先发现电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。宋代学者沈括首先发现地理两极和地磁两极并不重合，而稍有偏离。 16、探究；研究电磁铁结论；①在线圈匝数不变的情况下，通过线圈的电流越大，磁性越强 ②在通过线圈电流不变的情况下，线圈匝数越多，磁性越强研究方法：控制变量法 转换法（电磁铁吸引大头针的数目判断电磁铁磁性的强弱）应用：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。扬声器是把电信号转换成声信号的装置。 17、磁悬浮列车：根据同名磁极相互排斥的原理工作 18、演示：磁场对通电导线的作用结论：通电导线在磁场中受到力的作用，受力方向跟电流的方向、磁感线方向都有关。 19、电动机：利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成，工作是把电能转化为机械能 20、探究：什么情况下磁可以生电结论：闭和电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流。感应电流的方向跟导体运动方向、磁感线方向都有关。 21、发电机：利用电磁感应现象制成，工作时把机械能转化电能。英国物理学家法拉第首先发现电磁感应现象。1876年贝尔发明了电话。 22、探究；同种物质质量与体积的关系结论；①同种物质质量与体积成正比 ②同种物质质量与体积的比值相等，不同种物质质量与体积的比值一般不相等。 23、探究阻力对物体运动的影响（斜面小车实验）结论：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢推论：如果运动物体不受力，它将恒定不变的速度永远运动下去。注意；小车从同一斜面的同一高度滑下，为了得到相同的初速度。（开始运动的速度相同） 24、弹簧测力计：利用弹簧伸长跟受到的拉力成正比。 25、探究重力的大小跟什么因素有关结论：物体所受的重力跟它的质量成正比 26、重垂线：利用重力的方向总是竖直向下的原理制成 27、探究：摩擦力的大小跟什么因素有关结论：①摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力有关，表面受到的压力越大，摩擦力越大。 ②摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大注意：弹簧测力计匀速拉动木块，为了测力计示数直接读出摩擦力的大小。 28、探究杠杆的平衡条件结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F L =F L ）注意：杠杆在水平位置平衡，为了便于测量力臂 29、探究：比较动滑轮和定滑轮的特点结论：①使用定滑轮不省力，但可以改变拉力的方向 ②使用动滑轮省一半力，但不能改变拉力的方向 30、探究：压力的作用效果跟什么因素有关结论：①在受力面积不变时，压力的作用效果跟压力的大小有关，压力越大效果越明显。 ②在压力不变时，压力的作用效果跟受力面积有关，受力面积越小，效果越明显。方法：控制变量法 根据塑料泡沫的形变程度判断压力的作用效果。 31、演示：研究液体压强的特点利用压强计液面高度差判断液体压强的大小，压强计是测量液体压强的仪器。结论：①液体内部各个方向都有压强，在同一深度，各方向压强相等。 ②液体压强随深度增加而增大 ③同一深度，不同液体压强不同，密度越大压强越大。 32、船闸：利用连通器原理制成 33、抽水机、水泵：利用大气压工作 气压计测量大气压的仪器。 34、意大利科学家奥托?格力克首先证明大气压的存在，托利拆利首先测出大气压的值。 35、探究：气体压强与流速的关系结论：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小 36、探究：浮力的大小等于什么结论：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力 37、轮船是采用“空心”的办法增大可以利用的浮力原理制成； 38、潜水艇靠改变自身的重量上浮和下沉。 39、气球和飞艇靠空气浮力升上天空的，气球内充的是密度小于空气的气体。 40、探究：动能的大小与什么因素有关结论：①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大 ②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大 41、滚摆实验：滚摆下降时，重力势能转化动能，上升时，动能转化为重力势能。 42、扩散实验表明一切物质的分子永不停息地无规则运动。 43、压缩空气实验；压缩空气做功，内能增加温度升高，机械能转化为内能 44、推动瓶塞做功实验：物体对外做功，内能减少，温度降低。内能转化机械能。冒“白气”是气体膨胀做功内能减少，温度降低液化成的小水珠。 45、探究：比较不同物质的吸热能力结论：①质量相同的不同物质，升高相同的温度吸收的热量不同 ②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度不同 46、热机是内能转化机械能的机器。初中物理主要公式编辑 1、速度公式：V= S/t(v代表速度，单位米每秒或千米每时，S代表路程，单位米或千米，T代表时间，单位秒或时）速度的变形公式是S=VT，T=S/V。 2、回声测距：S=1/2VT 3、欧姆定律：I=U/R（I代表电流单位安培，U代表电压单位伏特，R代表电阻单位欧姆）变形式：U=IR，R=U/I。 4、电功率定义式：P=W/T（P代表电功率单位瓦特，W代表电能单位焦耳，T代表通电时间单位秒） 5、消耗电能的计算式：W=PT（常用单位：1千瓦时=1千瓦*时），通电时间T=W/P。 6、电功率的定义式；P=UI 变形式：I=P/U或U=P/I。 7、电功率的推导式：P=U/R P=IR 8、焦耳定律：Q=IRT 9、电磁波的波速C、波长λ、频率f的计算式：C=λ f, 波长=波速/频率 频率=波速/波长（波速等于光速为3*10米/秒，波长单位米，频率单位H（赫兹）1兆赫=10千赫=10赫兹) 10、密度公式： =m/V（ 代表密度单位千克/立方米，m代表质量单位千克，V代表体积单位立方米）变形式：m= V 或V=m/ 。 11、杠杆平衡条件：F L = F L（距离单位统一） 12、压强计算公式：P=F/S（P代表压强单位帕既牛顿/平方米，F代表压力，一般情况下压力的大小等于重力，S代表受力面积，受力面积一般指两物体的接触面积，单位平方米）变形式：F=PS S=F/ P 13、液体压强计算式：P= gh(h代表液面到某点的竖直深度） 14、浮力的计算式：F = g V（V排指物体浸入液体的体积，密度用液体密度）注：此公式也可计算物体在空气中受到的浮力。 浮力测量式： F =G F 平衡式：F = G 15、机械功计算式：W=FS（F代表作用在物体上的力，S代表物体沿力的方向移动的距离） 16、机械功率：P=W/T P=FV （F代表运动物体受到的牵引力，V代表运动物体的速度） 17、机械效率：η=W / W 18、 滑轮组的机械效率：η=GH/FS（G代表重物重力，H代表重物上升的高度，F代表拉力，S代表绳端移动距离） 19、物质吸（放）热公式：Q=cmΔt(Δt表示温度的变化量，吸热时末温减去初温，放热时初温减去末温） 20、燃料燃烧放热公式：Q =mq(q代表燃料的热值）主要物理常数 1、光速：3×10 米/秒 2、水的密度：1×10 Kg/m 3、安全电压：不高于36伏 4、家庭电路电压：220V 5、水的比热：4.2×10 焦/（千克。摄氏度） 6、标准大气压：1.01×10 帕 7、标准大气压水的沸点100摄氏度。

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5. 油滴实验的实验装置

密立根设置了一个均匀电场，方法是将两块以水平方式平行排列的金属板作为两极，且两极之间可产生相当大的电位差。金属板上有四个小洞，其中三个是用来将光线射入装置中，另外一个则设有一部显微镜，用以观测实验。喷入平板中的油滴可经由控制电场来改变位置。
为了避免油滴因为光线照射蒸发而使误差增加，此实验所使用的油拥有较低的蒸气压。其中少数的油滴在喷入平板之前，会因为与喷嘴发生摩擦而获得电荷，成为实验对象。
在此实验中，油滴的运动方向共受四个力量影响： 空气阻力（向上） 重力（向下） 浮力（向上） 电场力（向上） 首先喷入的油滴会因为电场尚未开启而下坠（以重力加速度），并很快的因为与空气的摩擦而到达终端速度（等速下墬）。接着开启电场，假如此电场强度够强（或称电场力，FE），那么将会使部分具有电荷的油滴开始上升。之后选出一个容易观察的油滴，利用电压的调整使油滴固定于电场中央，并使其他油滴坠落。接下来的实验将只针对此一油滴进行。
然后关闭电场使油滴下降，并计算油滴在下墬时终端速度v1，再根据斯托克斯定律（Stokes' Law）算出油滴所受的空气阻力： （空气阻力，方向向上） v1 为油滴的终端速度；η 为空气的黏滞系数；r 为油滴半径。 重量W（重力）等于体积V乘上密度ρ，且由于使油滴下降的力量为重力，因此下墬加速度为g。假设油滴为完美球型，则重力W可写成 （重力，方向向下） ρ为油滴密度 不过若要获得较为精确的数值，则重量必须减去空气对油滴造成的浮力（等于和油滴相等体积的空气重量）。假设油滴为完美球型，则浮力B可写成 （浮力，方向向上） ρair为空气密度。 上两式合并如下： （重力 - 浮力） 到达终端速度时加速度为零（等速下降），此时作用于油滴的合力为零，使F与W-B互相抵销，也就是，由此可得：
一但求得r（太小以致无法直接测量），则W也可算出。
再来将电场重新开启，此时作用于油滴的电场力为 （电场力，方向向上） q为油滴电荷；E为电极板之间的电场。 平行板状电极产生的电场则可以下式求得： V为电位差；d为平板之间的距离。 若以较为直截了当的方法，q可经由调整V使油滴固定，再由FE = W - B算出：
不过这种方法实际上难以实行。因此也可使用较容易操作的方式：稍微再将电压V向上调升，让油滴上升并得到一个新的终端速度v2，再从下式中得到q： （电场力 - 重力 + 浮力 = 油滴向上爬升到达终端速度时所受的空气阻力）

6. 某科学兴趣小组的同学设计了如下三个实验装置（天平略）来验证质量守恒定律．（1）上述的A～C三个实验装

（1）①B装置内发生抄的变化属于物理变化，不能用质量守恒定律解释；
C装置内产生的氧气会逸散到空气中，因此不能用来验证质量守恒定律．
故填：B装置内发生的变化属于物理变化；C装置内产生的气体会逸散到空气中．
②红磷燃烧的化学方程式为：4P+5O₂