熱氣球中,熱空氣的密度與它懸停時氣球外的空氣密度一致.
背景知識:1、氣體的體積隨著溫度的升高會很快的膨脹,那么一定質量的氣體體積增加密度必然減小,同體積的熱空氣比同體積的冷空氣輕所以總是浮在冷空氣上面,就如同油浮在水面上一樣。
2、地球上的空氣在某一小范圍密度是均勻的,但是根據萬有引力定律,具體地球的距離越遠,空氣收到的地球引力越小,也就是說,地球能吸引的空氣分子的數量越少,所以,實際上從地面到外太空,空氣的密度是逐漸減小的,地面上熱氣球中的熱空氣密度小于氣球外的空氣所以會由于浮力上升,但是隨著高度的上升,外面空氣的密度越來越小,直到熱氣球中空氣的密度和外界空氣密度相同是,熱氣球處于懸浮狀態。
至于氫氣球為什么會一直上升,原因是氫氣的密度遠遠小于空氣的密度,所以氫氣能上升到更高的高度,但是氫氣球實際上也不能毫無限制的上升的,它只能上升到空氣密度和氫氣密度相當的高度,這個高度已經接近沒有大氣層的程度,由于溫度,打氣對流等一些實際原因,氫氣球往往還沒有到達這樣的高度就已經爆炸了。
阿基米德原理的內容:浸入液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力.
數學表達式:F浮=G排=ρ涂·g·V排.
單位:F浮———牛頓,ρ涂——千克/米3,g%%——牛頓/千克,V排———米3.
浮力的有關因素:浮力只與ρ液,V排有關,與ρ物(G物),h深無關,與V物無直接關系.
適用范圍:液體,氣體.
三,推導阿基米德原理
根據浮力產生原因——上下表而的壓力差:
p=ρ液gh1,=ρ涂gh2=ρ液g(h1+l).
F浮=F向上-F向下=pl2-l2=ρ液g[h1-(h1+l)]l2=ρ液·g·V排.
五,說明
以往教學時,阿基米德原理公式直接給出F浮=ρ涂·g·V排,并著重強調ρ液,V排的含義,這樣學生會牢記公式F浮=ρ液·g·V排,而忽視F浮=G排,這樣就偏離了阿基米德原理的根本內容,我在設計此教案時,刻意地把阿基米德原理的數學表達式先寫成F浮=G排,再給出G排=ρ液·g·V排,從而完成F浮=G排=ρ液·g·V排,這樣學生可以更好地理解阿基米德原理的實質,并掌握了重力的一種表達式G=ρ·g·V.