Page5沉和浮五、參考資料密度1.密度指的是某種物質(zhì)的質(zhì)量和它的體積的比值，即單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量，一般用符號P表示，單位為千克/立方米。其數(shù)學(xué)表達式為P=m/V。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，體積的單位是立方米，所以用1立方米物質(zhì)的質(zhì)量作為物質(zhì)的密度。對于非勻稱物質(zhì)則稱為“平均密度”，如地球的平均密度為5500千克/立方米。重量CG)和質(zhì)量Cm)之間的關(guān)系是G=mg(g=9.8牛/千克)。2.常見物體的密度。一些固體的密度(常溫常壓下)┌────┬────────┬─────┬──────────┐│物質(zhì)名稱│密度p/<kg·m-s)│一物質(zhì)名“│密度p/<kg·m-s)│├────┼────────┼─────┼──────────┤│餓│22.5Xlo'│一:，│2.7又10)│├────┼────────┼─────┼──────────┤│金│19.3X10'│一、崗巖│(2.6一2.8)X10'│├────┼────────┼─────┼──────────┤│針份│11.3又10)│一磚│(1.斗一2.2)又1分│├────┼────────┼─────┼──────────┤│銀│10.;>又10)│一冰│0.9又10)│├────┼────────┼─────┼──────────┤│車同│8.9又10)│一蠟│0.9又10)│├────┼────────┼─────┼──────────┤│鋼、鐵│7.9又10)│一干}r}│0.;>又10)│└────┴────────┴─────┴──────────┘一些液體的密度(常溫常壓下)┌────┬────────┬──────┬────────┐│物質(zhì)名稱│密度p/<kg·m-s)│一物質(zhì)名“│密度p/<kg·m-s)│├────┼────────┼──────┼────────┤│7儀銀│13.6X10'│一‘}-}Jl油│0.9又10)│├────┼────────┼──────┼────────┤│硫酸│1.8又10)│一煤;由│().8又10)│├────┼────────┼──────┼────────┤│海7儀│1.03又10)│一酒精│().8X10)│├────┼────────┼──────┼────────┤│純7儀│1.()又10)│一汽;由│().71又10)│└────┴────────┴──────┴────────┘一些氣體的密度(00C，在標準大氣壓下)┌────┬────────┬─────┬────────┐│物質(zhì)名稱│密度川(kg·m一3)│一物質(zhì)名稱│密度川(kg·m-3)│├────┼────────┼─────┼────────┤│_氧化碳│1.98│一氧化碳│1.25│├────┼────────┼─────┼────────┤│氧│1.斗3│一\│().18│├────┼────────┼─────┼────────┤│空氣│1.29│一\│().()9│└────┴────────┴─────┴────────┘3.密度的應(yīng)用。密度在科學(xué)探討和生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。對于鑒別未知物質(zhì)，密度是一個重要的依據(jù)。例如，稀有氣體氫及氖、氫、氛等就是在探討和測定氦氣密度的過程中發(fā)覺的。農(nóng)業(yè)上在選種時可依據(jù)種子在水中的沉、浮狀況進行選種:飽滿健壯的種子因密度大而下沉;癟殼和其他雜草種子由于密度小而浮在水面。在工業(yè)生產(chǎn)上如淀粉的生產(chǎn)以為土豆原料，一般來說含淀粉多的土豆密度較大，故通過測定土豆的密度可估計淀粉的產(chǎn)量。又如，工廠在鑄造金屬物之前，需估計熔化多少金屬，可依據(jù)模子的容積和金屬的密度算出須要的金屬量。日前常見的塑料制品粗略地可分為有毒、無毒兩大類。其中有毒的如聚氯乙烯(PVC)密度為L}g/cm},聚苯乙烯(PS>密度為1.0}^-1.09g/cm}，這兩種塑料的密度均大于水，不會浮在水面。而無毒的聚乙烯，聚丙烯的密度均小于水。利用不同種類塑料制品在水中的沉浮狀況可以區(qū)分有毒和無毒塑料。浮力浮力是指流體(液體、氣體、膠體等)作用于浸在流體里的物體(全部或部分)的向上托起的力。浮力起因于流體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增加。假如把固體浸在液體中，固體側(cè)面受到的壓力相互平衡，下面受到的壓力總大于上面受到的壓力，所以它所受到的合力總是豎直向上的。浮力的大小等于物體所排開的流體的重量，所以浮力與液體的密度有關(guān)。例如，鐵塊在水中是下沉的，但卻能在水銀中浮起。阿基米德定律阿基米德定律又稱“阿基米德原理”。浸在流體中的物體(全部或部分)受到的浮力，其大小等于物體所排開的流體受到的重力。浮力的方向總是豎直向上，并以被排開流體體積的形心為作用點。這確定律是希臘學(xué)者阿基米德于公元前8世紀發(fā)覺的，故稱“阿基米德定律”。阿基米德定律是流體力學(xué)的一條重要規(guī)律，有廣泛的應(yīng)用。用來測定液體密度的比重計，就是依據(jù)這確定律制成的。漂移漂移是指物體有一部分體積在液體里，另一部分體積露出液面。例如，一般樹木、冰塊等都屬于漂移的物體，這種物體也叫作“浮體”。浮體可以靜止在液面上，也可以在液面上水平運動，例如輪船，船從河里駛?cè)舜蠛?，船是沉下些還是浮現(xiàn)些?有人認為海水的密度比河水的密度大，所以船在海水中受到的浮力將比河水中受到的浮力大。此種觀點是錯誤的。依據(jù)阿基米德定律，浮力的大小，不僅確定于液體的密度，而且還確定于物體所排開的液體的體積。因此，只有在排開相同體積的液體時，液體的密度越大，對物體產(chǎn)生的浮力才越大。船所排開的液體的體積是變更的，所以液體的密度大，對物體所產(chǎn)生的浮力不確定大。船無論是在河里，還是在海里，都是浮在液面上。依據(jù)浮體的平衡條件，河水或海水對船的浮力都應(yīng)等于船的重力，又因船的重力不變，所以，河水對船的浮力等于海水對船的浮力，可見，同一浮體不論放在什么液體中，其所受浮力都等于它的重力。浮體沒人液體里的體積與浮體重力成正比，與液體密度成反比。故同一物體在密度不同的液體里漂移，排開液體的體積不同，沒人深度也不同。這就是比重計的原理，也是輪船在淡水里和海水里航行時吃水深度(沒人的深度)不同的緣由。懸浮懸浮是指物體在液體中既不沉底，又不露出液面，即懸浮物體的體積全部在液體里。懸浮或靜止的漂移是一種平衡狀態(tài)。懸浮條件與漂移條件，形式上雖然相同，即F,f-G物，但內(nèi)容含意不同。懸浮的物體完全沒人液體里，這時物體所受的浮力是最大的浮力。漂移狀況，物體所受浮力，確定不是最大的浮力。懸浮的物體，可在液體中的任何位置停留，例如魚及潛水艇就可懸浮于水中。又如，浮沉子的重力等于浮力時，即可懸浮于水中。懸浮在液體中的物體或漂移在液面上的物體，它們受到的浮力確定等于物體的重力。排水量船的大小是用排水量來表示的。是指船裝滿貨物后排開水的重量，也就是船滿載后受到水的浮力。依據(jù)物體漂移的條件，即可得出下列公式:排水量(浮力)=船自身的重量十滿載時貨物的重量。吃水線吃水線表示輪船沒人水中的深度，在船旁用油漆畫上許多水平橫線，用以表示不同載重時的吃水深度。最高吃水線表示最大的平安載重量。潛水艇潛水艇在水中可以自由浮沉，因此它是軍事上的一種重要艦艇。它可以潛人水下航行，進行作戰(zhàn)或偵察，是依據(jù)阿基米德原理制造的。當(dāng)它潛水和上浮時是靠變更它自身的重力來實現(xiàn)的。潛水艇的側(cè)面有水艙，當(dāng)須要它下潛時，使水艙充水，于是艇身重力增大，潛艇就漸漸下沉。當(dāng)水艙中充人適量的水時，潛艇就能在水中任何位置上停留，此時潛艇的重力等于浮力。當(dāng)潛艇須要上浮時，可用壓縮空氣將水排出，當(dāng)艇身的重力減小到小于浮力時即浮出水面。比重計比重計是依據(jù)阿基米德定律和物體浮在液面上平衡的條件制成的，是測定液體密度的一種儀器。它用一根密閉的玻璃管，一端粗細勻稱，內(nèi)壁貼有刻度紙，另一頭稍膨大呈泡狀，泡里裝有小鉛?；蛩y，使玻璃管能在被檢測的液體中豎直的浸人到足夠的深度，并能穩(wěn)定地浮在液體中，也就是當(dāng)它受到任何搖動時，能自動地復(fù)原成垂直的靜止位置。當(dāng)比重計浮在液體中時，其本身的重力跟它排開的液體的重力相等。于是在不同的液體中浸人不同的深度，所受到的浮力相同，比重計就是利用這一關(guān)系刻度的。液體比重計的長管子上，常標有下列數(shù)字標度…}}}0.'7}0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3w…當(dāng)液體比重計在液體中沉至0.9的標度時，便能立即知道所量度的液體密度為0.9。這種儀器只會沉到被其所解除之液體的重量恰好等于它自身重量的那種深度為止。因此，液體比重計在比重較輕的液體里，比在較重的液體里要下沉得更深。例如，它在酒精里，就會比在摻水的酒精里下沉得更深;在純牛奶里比在摻水的牛奶里較淺。將比重計依次插人比重漸減的各種液體里，如硫酸(C1.8}，水(C1.0},醚(0.'71'7)等，則其下沉的深度漸漸加深。因此較大的比重必位于標度的下部，較小的比重則位于其上部。標度本身當(dāng)然先要經(jīng)過校準，并且還要依照各種液體的比重來校準，或者干脆依照所測定液體的特殊性質(zhì)，如酒類的酒精成分，牛奶里的脂肪成分，硫酸里的純酸成分等等來校準。常用的比重計有兩種。一種用來測量密度大于1的液體的密度，稱“重表”。它的下端裝的鉛丸或水銀多一些。這種比重計的最小刻度線是氣”，它在標度線的最高處，由上而下，順次是、1.1}1.2}1.3w…把這種比重計放在水里，它的大于1的標度線，全部在水面下。另一種用來測量密度小于1的液體的密度，稱“輕表”。它的下部裝的鉛丸或水銀少一些，這種比重計的最大標度線是“1"這個標度線是在最低處，由下而上順次是、0.9,0.8,0.7...…把這種比重計放在水里時，它小于1的標度線全部在水面上。運用時，應(yīng)留意依據(jù)液體的密度大于1還是小于1來選用比重計。日前中學(xué)課本不再講比重而是講密度，但在測密度時仍運用比重計，所測數(shù)值無大差異。氣體的浮力氣體的浮力與液體同理，物體在空氣中時，亦失去與物體相同體積的空氣重量。故物體在空氣中稱得的重量，并非其真正的重量，但因其所差甚小可忽視不計。不僅在空氣中如此，物體在任何氣體中，均受到氣體的浮力。輪船的發(fā)展過程古代的輪船像車一樣，有兩個車輪似的輪子，裝在船的兩側(cè)或尾部，在輪子四周裝有若干槳板，用人力轉(zhuǎn)動輪子，槳板不斷向后撥水使船前進。所以輪船也稱“車船”或“明輪船”。自從蒸汽機出現(xiàn)后，就有人設(shè)想用蒸汽機帶動明輪，推動船只行駛。1802年，英國人薛明敦采納瓦特改進的蒸汽機，建立了“夏洛蒂·鄧達斯號”機動輪船，由于當(dāng)時用的是馬拉船只，機動船遭到馬拉船業(yè)主的反對，只好擱置不用。這件事被在英國考察的美國科學(xué)家富爾頓知道了，他制造了類似的“克萊蒙特號”船，定期航行在紐約至奧爾巴尼之間，成了第一艘機動輪船。機動輪船出現(xiàn)后，人們對瑞士科學(xué)家伯努利提出的螺旋推動器產(chǎn)生了極大愛好。1836年，英國的“阿基米德號”運用了螺旋推動器，那是一個木制的長長的像螺絲釘?shù)穆輻U。起先試驗時，它以每小時4海里的航速航行。突然，水中的障礙物碰斷了螺桿，只剩了一小截。正值造船工程師史密斯急得不知所措時，這船卻意外地加快了速度。這事啟發(fā)了造船工程師們，他們把長螺桿變成短螺桿，又把短螺桿變成葉片狀，于是在1845年，制成了英國的“大不列顛號”一世界上第一艘螺旋槳推動船。1845年，動力相當(dāng)?shù)摹绊懳采咛枴甭菪龢喆汀皭劾锟送刑枴泵鬏喆M行了競賽。英國海軍把兩艘船的船尾用粗纜繩系起來，讓它們各朝相反的方向駛?cè)??！绊懳采咛枴钡穆菪龢w速地旋轉(zhuǎn)，“愛里克托號”的明輪猛烈地向后撥水。先是互不相讓，但過了一會兒，“響尾蛇號”就把“愛里克托號”拖走了。從今，螺旋槳輪船就取代了明輪船。航空母艦航空母艦是最高大的軍艦，艦體長度大的可達300多米，寬度從30多米到80米不等，艦體的高度從40多米到70多米。航空母艦還以重出名，排水量小的有近2萬噸，大的達9萬噸。因為艦上裝有大功率的動力裝置，所以跑得還