自由沉浮的潛水艇

張超

潛水艇，是一種能夠在水下運行的軍事艦艇。自第一次世界大戰(zhàn)后，潛水艇得到廣泛運用，其功能包括攻擊敵人軍艦或潛艇、近岸保護、突破封鎖、偵察和掩護特種部隊行動等。潛艇也被用于非軍事用途，如海洋科學(xué)研究、搶救財物、勘探開采、科學(xué)偵測、維護設(shè)備、搜索援救，等等。

模擬潛水艇

老師想問一問同學(xué)們：潛水艇為什么可以在水中自由沉浮？我們能不能利用身邊的材料做一個簡易的潛水艇來研究研究呢？

首先，我們準備好要用到的材料：礦泉水瓶、口服液玻璃瓶、水，再準備一個塑料盆和一塊抹布，以防實驗過程中水灑在桌面上。接下來，在口服液玻璃瓶中裝入一半的水，在礦泉水瓶中裝滿水。把口服液玻璃瓶倒扣放入礦泉水瓶中，盡量不讓口服液玻璃瓶里的水漏出來，并擰緊礦泉水瓶蓋。

這個時候，我們會發(fā)現(xiàn)這個“潛水艇”是浮在水面的，怎樣讓它沉下去呢？用力擠壓，“潛水艇”就沉下去了;手松開，“潛水艇”就又浮上去了。

這是為什么呢

這其實是力學(xué)世界里兩種力的對抗，即重力和浮力。重力，同學(xué)們都很清楚，地球上的物體都會受到重力的作用。無論身處地球何處，我們受到的重力方向都是指向地心的，重力的方向朝下。

浮力呢？把一個物體放在流體（液體和氣體）中，都會產(chǎn)生浮力。早在2 000 多年前， 古希臘科學(xué)家阿基米德就發(fā)現(xiàn)了計算浮力的方法，那就是在同種液體中，物體排開的液體越多，浮力就越大。實驗中，放進去的“潛水艇”都是整體沒入水中的，排開水的體積是不變的。也就是說，潛水艇在水中的浮力是不變的。

為什么說是重力和浮力的對抗呢？因為浮力的方向是始終朝上的。一個力始終朝下，一個力始終朝上，那就看哪個力的力氣更大了。重力大，“潛水艇”向下跑;浮力大，“潛水艇”向上跑。

擠壓礦泉水瓶后，因為增加了水，整個“潛水艇”變重了，重力比浮力大，就下沉了;不擠壓時，因為水減少了，整個“潛水艇”又變輕了，浮力比重力大，就上浮了。

自制“潛水艇”

當然，我們還可以利用生活中的其他材料來制作“潛水艇”：塑料瓶、可以彎折的吸管、回形針、剪刀、透明膠帶、帶有潛水艇的小圖標。同樣可以準備好盆和抹布，以備不時之需。

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