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主题:谈谈浮力 -- 给我打钱87405

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家园 碗中有空气,排水体积变了

你的推导假设了物体向上向下体积不变 (你可能自己都没意识到),而向下碗中有空气而向上没有,所以排水体积改变了。老实说,你的水平初中物理考试也是得不了高分的。

家园 画了个图

这样更容易理解一下

点看全图

家园 送花。世界真大 -- 有补充

不同的教育体系不同的世界观。

想了想还是续一个放在这里。

先把鸡蛋盐水浮力放一旁,想一下相互作用。

做为孩子也知道实铁块比石块结实,石头比泥巴硬,散棉花比树叶堆易压缩,水比沙子易流动。

将一个空心密闭的物体假设是铁球,放在石头上的沉降比放在可塑泥土上的沉降量小。因为石头密度大压缩小,铁球(支持面)获得的支撑大。

但铁球放入流塑的泥浆里或水里(四周及底部约束)重力下沉,液体变形液面上升,获得的支撑力(浮力)比泥块变小。合力平衡有静态有动态。

即使空心球中加入铁粒,放在有很大约束条件下(完全绑扎)的棉花块上,其下沉也有限。

单位质量比重密度形态概念不同。

物体上下运动计算沉降时可视为质点。

鸡蛋盐水组成一个系统,鸡蛋内部组成是子系统。

作者 对本帖的 补充(1)
家园 支撑系统可以是液态固态,是另一个子系统 -- 补充帖

提供浮力的液体组成除了水还可以加入汽油 煤油 或四氯化碳 汞之类

家园 很明显,盐水存在浓度梯度

越向下,浓度越高,密度越大。斜着打一束光,应该可以看见光线的偏转。

家园 想想看,什么叫V排

你不停的在拿VV排打架。

见前补充 4524713
家园 浮力第N季

点看全图

视频中所演示的叫“浮沉子实验”。通过视频可以看到,随着手一张一合,浮沉子在水中上浮下沉,像快活的小鱼。这究竟是为什么呢?

浮沉子是一段内有空气、两头封闭的塑料管。在不受外力的情况下,浮沉子漂浮于水面,此时浮沉子所受浮力与重力相等。

当手用力捏瓶子时,压强传递给瓶中水,水压变大。水压挤压浮沉子,浮沉子体积因此变小。体积变小的浮沉子所重浮力随之变小,而其所受重力并没有改变,故浮沉子下沉。再松开手,减少对瓶中水的压力,浮沉子自然就会上升。

鸡蛋是不是也是这个原因呢?大家都知道一个现象,新鲜的鸡蛋会横卧在水中,散黄的鸡蛋会漂浮到水面上。鸡蛋内部有一个气室,新鲜的鸡蛋气室最小,不新鲜的鸡蛋气室大约占整个内部空间的1/3。有人说,是因为气室变大,内部气体增多,整个鸡蛋密度变小,才导致不新鲜的鸡蛋会漂浮在水面上的。

那么是不是可以这样猜想,生鸡蛋(天呐,忘了说,是新鲜的生鸡蛋)在清水中下沉,若往水中加盐,则同一深度水压变大,鸡蛋所受浮力也在变大,而与此同时,鸡蛋的气室因目前不知其机理的原因变小,导致整个鸡蛋变重了?当盐水的浓度增加到一定程度时,鸡蛋所受浮力终于大于其所受重力,于是鸡蛋开始上浮。那么为什么鸡蛋会悬浮于某个深度呢?并且在不同浓度的盐水中悬浮深度不相同呢?是不是可以猜想,这是因为鸡蛋的气室有弹性,在人很难体会到的尺度下微弱的“伸缩”,才帮助鸡蛋悬浮。这里需说明,其实鸡蛋并不能永久的悬浮于盐水中,据说可以保持数天,我只观察了5小时左右。

这一猜想很难证实,但有一点却可以确定,物体在液体中的状态,和物体内部的气体关联颇大。

下面介绍一下如何制造浮沉子。

视频中的浮沉子是封口浮沉子。材料如下:

牛奶吸管,回型针,可乐瓶,清水。

将牛奶吸管剪下约5cm,用打火机将一端烤熔后迅速用镊子捏紧封闭其中一端。用老虎钳从回形针上剪下两段约不到3cm的金属丝,放入塑料管。金属丝的作用是增加浮沉子的重量。将塑料管中的空气稍挤出一些,再将另一端也封闭。取一个水杯,往里装入清水,将浮沉子放入其中,若其能较垂直的、露出一小截漂浮水面,即说明该浮沉子制作成功。若沉底,说明金属丝过重,若横卧水面,说明配重不够。遇到这种情况,将一端重新剪开,调整至合乎要求。将浮沉子放入接近新满清水的可乐瓶中,将瓶盖拧紧,一个握力器就大功告成啦。

那么开口浮沉子是怎么回事呢?开口浮沉子是一端封密,另一端敞开,开口朝下。其内部有一些空气,被液体所封。它的工作原理和封口浮沉子不尽相同,这里就不介绍了。

家园 浮力第N+1季

制作浮沉子的关键在哪?

要回答这个问题,先需要复习一下。

气体的压强和其质量无关或者说在许多情况下可忽略其质量,在不考虑温度的情况下,对气压影响最大的是其体积。

而液体压强则与它的高度有关,帕斯卡裂桶实验已经向我们展示了这一点。

在视频中,两端封闭的浮沉子因受外部压力变大而被压缩,除了制作浮沉子的材料自身柔软这个要素之外,还有一个要点,那就是浮沉子中所封闭的气体,其压强小于1个大气压。这是如何做到的呢?【将塑料管中的空气稍挤出一些,再将另一端也封闭。】这是利用塑料管的弹性,由里向外的捏紧小一段,再将端口封闭。等端口封闭之后,用手将塑料管捏圆,此时内部气体略有膨胀,其气压将略小于1个大气压。而由于塑料管有一定的抗压性,外部空气气压尽管为1个大气压,却不能将塑料管压缩。塑料管内的气压略小1个大气压,发挥了重要作用。

为什么开口浮沉子的制作 相对要麻烦呢?这是因为先将小圆管开口向上放置,再往其中加入一些水,再用手指捏紧瓶口,此时气柱在开口端,液体在封口端。之后将圆管倒置过来,气柱换到封口端,液体换到开口端。这个时候,管内气压该是大于1个大气压还是小于1个大气压呢?这就需要我们来做分析了。

点看全图

有三种情况,图中只画两种,A和B。

A情况是小管漂浮于水面时,管内液面高于外液面。这意味着管内气压要小于1个大气压,Pa+ρgh1=Po,Po为大气压强。

B情况是小管漂浮于水面时,管内液面低于外液面。这意味着管内气压是大于1个大气压,Pb=Po+ρgh2。

那么没画的情况C就是管内液面恰好与外液面相齐了,管内气压与外部气压相等。

眼尖的指出,图画得不严谨。既然A情况中管内气压小于1个大气压,为什么它的体积比B还要小呢?质量相等的气体,体积越大,气压越小。没错,这恰好就是制作开口浮沉子的关键。

如果要得到A,一方面管内气压小于1个大气压,另一方面体积也小,就意味着气体质量要小。这需要借助一些工具才能得到。同理,B情况中,管内气压较大,体积也较大,意味着气体质量大。手动难以实现。

因此,要制作 一个开口浮沉子,若找不到合适的材料和工具,往往要靠运气。

家园 经验与道理

什么叫经验?就是一样事,做了十次、一百次,其中有多少次是成功的,有多少次是失败的。如果成功的次数占比高,我们就会认为值得信。反之,则不可信。因此,经验来自于结果,是结果的统计数据。

经验来自于结果,结果由具体事件产生,而今天的我们已经知道,一些事看起来不一样,其实一样,一些看起来一样,其实不一样。还有许多事涉及到多个变量,其中某一个变量发生变化,其结果也会发生变化;某几个变量变化,其结果却有可能不变。

当人类的经验积累到一定程度,就有一小部分人开始思考,为什么有的经验可靠,有的经验不可靠呢?这些人打算揭开谜底,于是展开更为细致的观察,做更全面的分析,进行更深层次的思考,以及做更多的实验。这些思想和行为,我们今天统称为科学活动。

当科学活动积累到一定程度之后,就产生了对应的成果,今天我们管这些成果叫科学成果。科学成果往往更讲理,更本质,更知其所以然。

但是,科学成果并不能脱俗,这是因为人们需要科学成果。

如果一个人阅读了大量的科学发展史,不论是人文学科 还是自然学科,就不难发现,人类往往只能得到一些较之以往更靠近于真理的道理。也不难发现,正因为如此,学者往往会分两派,一派估且称之为现实派,他们认为即便当前所得的道理距离真理尚有不短的路程,但仍然(在一定范围内)可用,F浮=ρgV排就是如此;另一派估且称之为理想派,他们认为不是真理就得继续研究,极端的甚至反对将不够真理的道理应用于人类社会。

最后的结局,往往是,不太真理的道理暂且用着,继续研究的工作也不要停。

这些“内幕”,并不为常人所熟知。

从古至今,古今中外,不妨可以说,相当数量的人是迷信的,只不过迷信程度不一。何以为迷信?就是“我”不懂,但“我”却相信专家、权威、公式、名言名句……

正因为如此,每当科技有进步时,就会涌现出大量骗子。譬如“有图有真相”,就是在网络社会发达以前许多人信奉的真理,这些人并不知道,图片可以修改,可以伪造,视频可以编辑,可以换脸。

那么,所谓受过高等教育的人就会好一些吗?恐怕不尽然,迷信的,大有人在。比如,F浮=ρgV排,其实是一个经验型公式。又因为人类无法得到精确数值,因此总可以用“公式是正确的,只是因为人类的测量方法必然会有误差,故显得这个公式不正确”来进行解释。于是,“F浮=ρgV排”在无形中成了不可质疑的真理。

迷信,就是迷糊而信。听起来很矛盾,却是非常现实的。自己迷糊,于是信专家、信权威、信公式……

接下来,就要谈一谈,何为好用。所谓好用,其实指的就是若套用某经验或某道理,成功率比较高。

这里最需要注意的是:(广义上的)考题是谁出的。

如果考题是人出的,那么是不是就有可能出现:为了证明自己正确而出对应的考题?为了证明他人错误而出对应的考题?

听起来是不是简单易懂?许多人会在无形中忘记这一点。比如一组练习题有数十道,其中多数是加式,偶然有一两道是减式,是不是就有可能得出一个结论,“证明”做练习的学生对减法掌握得不够好?并且具有普遍性?

这就是人类“自证”的秘密所在。

所以我们不妨想象一下,如果人类没有发明数学,商品交易还会是今天这个样子吗?

如果不是周围的人都是黄皮肤、黑眼睛,我们还会产生或者接受汉族、中国人这些概念吗?

什么今天能看到普遍的“人傻钱多”之现象呢?科技进步了,人却仍然迷信。今人比古人知识更多,但迷信程度却相差无几。

为什么会说,学习是风险很大的项目呢?这就是因为学不好,一味的“拿来”,拿得越多,迷信程度越高。而骗子,却非常明白这一点。

正因为如此,读的是同一本书,学的是同一科,教的是同一个老师,做的同一套练习,有的学生越学越清楚,有的学生越学越迷信。不幸的是,多数人是后者。

故古人说, “无才便是德”。翻译成现代汉语,意思就是,学习者,尤其是刷题拿高分型的,往往是得小利———得到了知识,失大利——更加迷信。越勤奋越失败,当然就不奇怪了。忙碌了半辈子,别人几句话就可以一锅端走,自然就不罕见了。

家园 教学的问题在哪里?

我们是尽量避免盲人摸象,但现实是人为的制造盲目,培养瞎子。

我以为,教学的主策略就是:先给学生看一朵花,抽象,缺少细节,但有助于整体认知。然后逐步加细节,让这花越来越丰满。所谓一花一世界。

这里的要诀是,一【轮】一【轮】的加细节,而不是【一块】【一块】的加细节。

比方说,一块一块的加细节,就是先勾勒出花的大体形貌,然后画花瓣,画完花瓣画绿叶,画完绿叶画枝条。

理论上,不是不可行,但需要经常【退远】,审视整体。

而一轮一轮的画就不一样了,它是每一轮,将所有部分都再精细一些。

这两种具体的路径,很难说孰优孰劣,但是从实际效果来看,按轮操作,要比按块操作来得强。尤其是基础性教学。基础性教学的关键就在于让学生对整体的把握非常强。

比如说,函数式,只是描述一个变量跟另一个变量关系的方式之一,图像也是,列表也是。这仨要一块讲才行。

这仨一块讲,学生就相对容易的把【自变量】跟【因变量】绑在一起了,他们能理解到“一组”这个概念。

正因为如此,一旦纵坐标跟横坐标有着恒定的关系,那么这个点,就只有可能是在某直线或某曲线上,而不可能是在平面内任意一个位置。进一步,学生才能准确的捕捉住,所谓求图像的方程式,就是要求该图像上任意一点其纵、横坐标的关系。

那么列表可能相对出现得少一些,问题是列表会大量出现在物、化实验当中。在这个角度来看,如果数学不考虑物、化的学习,同样也是“只讲半截”,人为制造困难。

同样的道理,如果一个学生,自幼不能建立【个人与社会】这样的一个整体认知,他必然会走偏,不是一心只顾自己,就是全部投入到社会。

但实际上,学生自幼“得到”的是【个人】,他们天天听的都是【你今天不好好学,将来买不起房子】。这完全是个人角度。

一个整体性的介绍,就是,个人当追求个人的幸福,也同时要为社会做贡献,一定要把个人发展跟社会发展结合起来。

那么所谓资本主义阵营强调的自由、民主,就是强调个人幸福,而所谓社会主义阵营就是强调无产阶级专政,就是强调个人只是社会上的螺丝钉。偏执。

改革开放以前,讲【为中华崛起而读书】,改开之后讲【为买豪宅而考试】。荒诞。

教的真的是有问题。

家园 答“我的女儿是不是生活在水深火热当中?”

有这种感受的人,非常多,我说超过了九成,不夸张。这说明什么呢?好比一个人看到别人搏击,自己就会觉得不适。一个宽己的人,看到别人的强度不一样,自然就会觉得压力山大。

许多人,尤其是成年人,习惯了“自己管自己”,非常不习惯看到“管人的场面”,有的一看就觉得别扭。然而事实上,“自己管自己”管得怎么样呢?管得很差劲,总是放自己一马。

之前我提到“浮沉子”有一个步骤我搞错了,实际上我一开始就觉得哪里不对劲。因为“太简单”:受压,于是浮沉子被压瘪,于是浮力变小,于是下沉,so easy。但是当时没有细想。当时没有细想,很多人就这样过去了。我大概花了一个礼拜,断断续续的才拼接到一起:那个含糊不清的地方,恰好就是我居然当成液体体积变大来处理了。这个错误荒诞不荒诞?非常荒诞。但是,它发生了。是如何发生的呢?【差不多得了】。

鸡蛋悬浮实验,做过的人并不少,但是发现鸡蛋会长时间悬浮于不同液深处的人,却非常少。为什么?【做得太快,如同囫囵吞枣】。

胡蜂会蜇人,还是【差不多】。胡蜂确实会蜇人(我小时候就被蜇过)。但经过 这么多年的学习,知道蜂群是有不同分工的人,并不少啊,可是为什么就认识不到只有守卫蜂在受到威胁时才主动攻击人类呢?

我女儿长时间跟我生活在一起,她基本上习惯了,不是习惯了我管她,而是习惯了刨根问底,非要说个清楚,弄个明白。

有一天她在路上跟我说数学问题,是一次函数。她说她没有把数形结合在一起,这一截我听懂了。后面她提到,她发现其实可以直接读出直线与x轴的交点,这个题就解出来了。我听了就不同意,知道直线与x轴的交点,只知道k与b的比值,怎么可能确定一条直线呢?反过来说,过某点的直线,是一个直线系。她说:我【以为】大家都知道,还有一个与y轴的交点。我表示反对:那可不一定,有时候你只知道与x轴交点的具体数值,而不知道与y轴的交点。还有一个问题,如果你思维严密,你不会只提与x轴的交点,你一定会同时提到与x、y的两个交点,或者是点斜,这个问题我们讨论过,但显然你没有吃透它。第三个问题,人与人交流的基础是什么?我知道你知道什么,你不能假设对方知道你所知道的。

一个舒服惯了的人,若听到我跟我女儿的对话,感到难受是大概率。

舒服惯了的人,时常 会发出呻吟,哎哟,这里不得劲,哎哟,我感到头晕目眩,哎哟,我得去睡一会,补补能量……这种人一抓一大把。而这样的人,当老师,当父母,并不少。

所以说,很多人,没人管他,他马上就能变成鬼。给他搁到深山老林里,再给他脖子上挂一张饼,一个礼拜 之后 你再去看,饼他就咬了一截,其它的没吃,因为太费劲——当然,他已经饿死了。

为什么有的人,人前是一个样子,人后是另一个样子,人前光鲜亮丽,人后蓬头垢面呢?【自己管自己】?笑话,自己是没办法被人管,怎么能自己管自己呢?这不是作践自己吗?这就是很多人的真实心态。

一个人总是要等到别人来管他,他十之五六感到不自在,若是有一大群人总是要等到别人来管他,他十之八九非常不爽。为啥?别人管你,别人不可能搞得明白你的具体情况,他的管理一定是相对“抽象”的,所谓抓有共性的点,是按统计数据来看的。

我以前在某公司时,我去报销,财务基本不问,我拿什么发票,都报了。为啥?不是我自吹,财务大姐知道我是什么人,“木有那个必要”。我那些同事呢?每次报销都会被盘问许久,他们怨气大得很,说什么我会拍马屁,跟财务关系好才如何如何。这些人,蠢到什么地步?

这位财务大姐第一次遇到我,就“表扬”我:“要都跟你一样,把发票整理得这么好,不光是排列整齐,每一类都归一摞,那我该省多少事啊。”我就敢说一句,在财务大姐心目中,不仅是因为我出了力她省了心,而且我跟很多人就是不一样。对于我来说,财务大姐另眼相看,有识人之力,更是一种激励,有什么小心思,我也不愿意干了。这种心态,想必很多人都是清楚的。

所以说,手懒心懒的人,自然就觉得我是个暴君,所作所为令人发指。有什么好讲的?我权当表扬了。

我观察人,并不需要“日久见人心”,有的人吃饭要人请,有的人吃完饭嘴一抹,有的人起身从来不把凳子推回去,有的人包里乱糟糟的,有的人天天一句“多大一个事啊,犯得着吗?”这些人,我不会跟他深交,若要跟他一块办事,我宁愿请他歇着。为啥不深交?他“公式”错了,只是没遇到大事,遇到必大损。我躲都来不及,我还跟他当朋友?没有这个必要了吧。

宽己的人就是如此,不可能严谨,不可能包容,跟他们交往,吃点喝点,聊几句闲天,无妨,千万不能一起干事,成事不足,败事有余!就这些人,还整天想着当大官,想着发大财,自觉屈才了,哈哈哈。一点自省力都没有,脖子挂张饼,愣是能把自己饿死!

有一次我带我闺女出去 旅游,旁边一位大娘离开时表扬我闺女:“如今像你这样(自我约束)的孩子真不多见了。”我并不得意。现在是21世纪了,21世纪是什么概念?人类都进入 太空许多年了。“差不多得了”还能混社会?做梦吧就。有些年纪大的人,也是赶上“好时候”了,以后还能这样么?做梦,做梦!

按如今这个所谓的“享受人生”潮流发展下去,我就敢把话放到这里:越来越多的人一定会生活在“水深火热”当中,因为缺乏自我管理能力的人越多,管理方式就越是抽象,越是简单,越是粗暴。只有极少人,才能快活自在,“没人管”。想不通吧?呵呵。

要不然为啥说,现在培养孩子,不能懈怠呢?好比我女儿,自觉性比她的同学强百倍,可是她的老师蠢到了极限,根本分不清,她不也被一块简单粗暴的管理了?她要是懂得这个道理,就不会停步,抓紧时间,力争上游,这样才有更多的机会接触到智者、仁者,她才懂得,一个严己的人将享受到什么。

一个人,做到了不需要别人来管,就是最大的尊严。

我以前也不这样,也是个混蛋。但是我后来照镜子,发现自己丑陋无比,我居然变成了我打小就坚决不想成为的那种人。我痛恨自己,咬牙切齿,我是如何走到这一步的呢?这样不行,绝对不行,我无法忍受自己。我唯一的办法就是采取行动。所以我懂得了,好学近乎知,力行近乎仁,知耻近乎勇。我懂得了,某些人就是纸老虎。我懂得了什么叫自重。

有很长一段时间,我不敢照镜子,只要我一照镜子,我看到的就是一张肌肉松弛的脸,一张没睡醒的脸,一张迷离茫然的脸,这张脸叫我作呕,我看不下去。于是我整天跟一些人混在一起,吃喝玩乐。但是我终究是要去照镜子的。我不愿意再这样纠结下去。我神经病是吗?给我的时间已经不多了,我还纠结个屁,我还后悔个啥呢?我没有选择,只能咆哮,只能长啸,只能怒而飞!

“压力山大”?您想多了。我已经成功将自己变成一台永动机了,只嫌动力不够澎湃。

朋友们,开动起来吧,像光那样奔跑,像风那样吹奏,像火那样燃烧,没有什么可以阻挡你,没有,绝不会有,永不停歇。

通宝推:和平共处,
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