对物体漂浮在水面上的研究

对物体漂浮在水面上的研究（科学论文）

对物体漂浮在水面上的研究（科学论文框架撰写）

作者： 申立玮

指导老师：李燕巧

 

主题：对物体漂浮在水面上的研究

主题段：水有浮力和表面张力

与生活的联系：在游泳时，我们会漂浮在水上；在划船时也会漂在水上；很多物体落入水中也会漂在水上。 

小主题1：物体漂浮与水的浮力有关

小主题2：物体漂浮与物体的密度有关

小主题3：物体漂浮于水表面与表面张力有关

小主题1：物体漂浮与水的浮力有关

小主题介绍：物体在水中之所以没有沉下去，是因为水给了物体一个向上的力，称之为浮力，一般用F表示，与物体排开水的体积V、水的密度ρ和重力加速度g成正比，其表达式为F=ρVg。[1]

例子1：将一块木头放入水中，木头漂在水上是受到了浮力。

解释1：如果将木头托在手上，木头没有掉地上，是因为有一个托的力，向上的力能够抵抗木头的重力。木头在水面上没有沉底，是因为水的浮力也能抵抗木头的重量，所以能漂在水上。

例子2：假如有一个人和一块大石头，这个人在地面上搬不起石头，但在水中却可以搬起。

解释2：石头在水中同样会受到浮力，这个向上的力与石头向下的重力抵消了一部分，就相当于让石头的重量减轻了。人在水中搬石头，搬石头需要的向上的力比原来小，石头自然就更容易被搬起来了。

例子3：轮船是铁做的，却能漂浮在水上。

解释3：轮船的形状为内凹结构（空心），当下沉时排开水的体积更多，让轮船受到了更大的浮力，所以轮船能漂浮在水上。

小主题总结：浮力是在水中一个向上的力，可以让物体漂浮起来，抵消了让物体下沉的重力。

小主题2：物体漂浮与物体的密度有关

小主题介绍：每个物体都有密度，物体的密度与物体的体积和质量有关，密度等于质量除以体积。当一个物体的密度小于水的密度，这个物体就会漂在水上。

例子1：人躺在死海里，沉不下去。

解释1：一人躺在死海里沉不下去，是因为死海的密度特别大，比普通海水的密度大。死海的水很咸，含盐量非常高，死海里一般生物无法生存，所以取名为死海。死海是位于海拔负442米的最大内陆湖，那里酷热干旱的气候导致海面的水被大量蒸发，盐类积沉积下来，经年累月，盐越积越多，密度越来越大，就形成了死海。常温常压下饱和盐水的浓度约为1.3×103kg/m3，远大于人的密度约为1.1×103kg/m3。

例子2：油会漂在水面之上。

解释2：将油和水放在一个瓶子里，拧好盖子，晃动瓶子时，油和水会暂时融合在一起，但当瓶子停下时，他们又会重新分开，又会浮到水面上。因为油的密度小于水的密度，在正常情况下也会漂在水面上，但在晃动瓶子时，晃动的速度比游浮到水面上的速度快，油来不及浮到水面上，因此在晃动时，水和油就融合在一起了。[2]

例子3：冰能浮在水上。

解释3：冰的密度小于水，一立方厘米的水有一克重，而一立方厘米的冰却只有0.9克重，因此，冰能浮在水面上。

小主题总结：只要物体的密度小于水的密度，这个物体就总能浮在水上。

小主题3：物体漂浮与水的表面张力有关

小主题介绍：有些物体能漂浮在水面之上，并没有没入水中，而水面只是凹下去了一点，这与水的表面张力有关。

例子1：水黾能浮在水面之上。

解释1：水黾能浮在水面之上并不是受到浮力的缘故，而是因为水的表面有一层带有弹性的薄薄的膜，具有表面张力。水黾的体重很轻，它的脚细长并向两侧弯曲，脚尖还有很多排水的细毛，且有一层油膜，不会弄破水面的薄膜，只要是使薄膜凹下去了一点，所以水黾能浮在水面之上行走。

例子2：往杯子里倒水，当水平面与杯子边沿同齐时，却还可以再往杯里滴一些水。从侧面看，水平面都超过了杯子，但水却未溢出。

解释2：因为水表面的分子相互吸引，导致水表面产生张力，使水分子挤在一起，这就是水满过杯口而不易出的原因。

例子3：当叶子落入水中时，从侧面看，叶子全都在水面之上，并没有半点在水中，水面只是凹下去了一点。

解释3：叶子的重量特别轻，密度也小，叶子在水面上根本没有弄破表面张力薄膜，产生向上的浮力，所以能漂在水面之上。

小主题总结：液体具有表面张力，使水面的分子紧紧挤在一起，形成一种薄膜，能让轻小的物体飘在水面之上，并未没入水中。

总结主题段：物体能漂浮在水上与水的浮力、密度、表面张力有关。浮力可以让所有在水中的物体产生向上的力。由于密度的不同，密度小于水的物体可以漂浮在水上，密度大于水的物体沉入水底。使密度大的物体的形状（如中孔），可以增加排出水的体积。表面张力可以让轻小的物体漂在水面之上，只会让水面凹下去一点。

参考文献：

[1]闫金铎.初中八年级物理下册——第八章“压强与浮力”[M].北京师范大学出版社，2020.

[2][俄]雅科夫.趣味物理学[M].中国妇女出版社，2020. 

对物体漂浮在水面上的研究 

通过读《趣味物理学》，使我产生了对物体漂浮在水面上的研究欲望。于是开始观察生活，人游泳时，会漂浮在水上；划船时会漂在水上；很多物体落入水中也会漂在水面上。这些引发我的学习，研读起初中物理教科书，知道了水有浮力和表面张力，物体漂浮与水的浮力有关；物体漂浮与物体的密度有关；物体漂浮于水表面与表面张力有关。

第一，物体漂浮与水的浮力有关。物体在水中之所以没有沉下去，是因为水给了物体一个向上的力，称之为浮力，一般用F表示，与物体排开水的体积V、水的密度ρ和重力加速度g成正比，其表达式为F=ρVg。[1]

首先，将一块木头放入水中，木头漂在水上是受到了浮力。如果将木头托在手上，木头没有掉地上，是因为有一个托的力，向上的力能够抵抗木头的重力。木头在水面上没有沉底，是因为水的浮力也能抵抗木头的重量，所以能漂在水上。

然后，假如有一个人和一块大石头，这个人在地面上搬不起石头，但在水中却可以搬起。石头在水中同样会受到浮力，这个向上的力与石头向下的重力抵消了一部分，就相当于让石头的重量减轻了。人在水中搬石头，搬石头需要的向上的力比原来小，石头自然就更容易被搬起来了。

最后，轮船是铁做的，却能漂浮在水上。轮船的形状为内凹结构（空心），当下沉时排开水的体积更多，让轮船受到了更大的浮力，所以轮船能漂浮在水上。

因为浮力是在水中一个向上的力，可以让物体漂浮起来，抵消了让物体下沉的重力。

第二，物体漂浮与物体的密度有关。每个物体都有密度，物体的密度与物体的体积和质量有关，密度等于质量除以体积。当一个物体的密度小于水的密度，这个物体就会漂在水上。

首先，人躺在死海里，沉不下去。是因为死海的密度特别大，比普通海水的密度大。死海的水很咸，含盐量非常高，死海里一般生物无法生存，所以取名为死海。死海是位于海拔负442米的最大内陆湖，那里酷热干旱的气候导致海面的水被大量蒸发，盐类积沉积下来，经年累月，盐越积越多，密度越来越大，就形成了死海。常温常压下饱和盐水的浓度约为1.3×103kg/m3，远大于人的密度约为1.1×103kg/m3。

然后，油会漂在水面之上。将油和水放在一个瓶子里，拧好盖子，晃动瓶子时，油和水会暂时融合在一起，但当瓶子停下时，他们又会重新分开，又会浮到水面上。因为油的密度小于水的密度，在正常情况下也会漂在水面上，但在晃动瓶子时，晃动的速度比游浮到水面上的速度快，油来不及浮到水面上，因此在晃动时，水和油就融合在一起了。[2]

最后，冰能浮在水上。冰的密度小于水，一立方厘米的水有一克重，而一立方厘米的冰却只有0.9克重，因此，冰能浮在水面上。

只要物体的密度小于水的密度，这个物体就总能浮在水上。

第三，物体漂浮与水的表面张力有关。有些物体能漂浮在水面之上，并没有没入水中，而水面只是凹下去了一点，这与水的表面张力有关。

首先，水黾能浮在水面之上，并不是受到浮力的缘故，而是因为水的表面有一层带有弹性的薄薄的膜，具有表面张力。水黾的体重很轻，它的脚细长并向两侧弯曲，脚尖还有很多排水的细毛，且有一层油膜，不会弄破水面的薄膜，只要是使薄膜凹下去了一点，所以水黾能浮在水面之上行走。

然后，往杯子里倒水，当水平面与杯子边沿同齐时，却还可以再往杯里滴一些水。从侧面看，水平面都超过了杯子，但水却未溢出。因为水表面的分子相互吸引，导致水表面产生张力，使水分子挤在一起，这就是水满过杯口而不易出的原因。

最后，当叶子落入水中时，从侧面看，叶子全都在水面之上，并没有半点在水中，水面只是凹下去了一点。叶子的重量特别轻，密度也小，叶子在水面上根本没有弄破表面张力薄膜，产生向上的浮力，所以能漂在水面之上。

液体具有表面张力，使水面的分子紧紧挤在一起，形成一种薄膜，能让轻小的物体飘在水面之上，并未没入水中。

综上所述，物体能漂浮在水上与水的浮力、密度、表面张力有关。浮力可以让所有在水中的物体产生向上的力。由于密度的不同，密度小于水的物体可以漂浮在水上，密度大于水的物体沉入水底。使密度大的物体的形状（如中孔），可以增加排出水的体积。表面张力可以让轻小的物体漂在水面之上，只会让水面凹下去一点。

参考文献：

[1]闫金铎.初中八年级物理下册——第八章“压强与浮力”[M].北京师范大学出版社，2020.

[2][俄]雅科夫.趣味物理学[M].中国妇女出版社，2020.

申立玮简介：现就读于北京市朝阳区陈经纶中学帝景劲松分校，爱好广泛：喜欢画画、练武术、吹箫、打羽毛球、打篮球、跳舞、爱户外活动、爱探险、做手工等等，会设计制作衣服，会刺绣，会织围巾，虽然话不多，但非常好相处，是一个善良、心灵手巧的小女孩。上文是小学六年级时作品。

李燕巧简介：北京人，语文教师，中国知网文库发表300本书稿。从事教育教学理论实践；文学创新；语文（跨学科）思维研究；人文社科学与自然科学研究；学生作品成果；家校协同；生态戏剧；线上线下融合技术教学；文学创作。

 

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