初中物理教学中的几个疑点之一

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  我们知道潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的,气象探测气球是靠(充、放气改变体积)改变浮力来实现浮沉的。那么热气球、氢气球、飞艇呢?
  八年级物理(沪科粤教版)教师用书一教学参考133页九章第(3>节《研究物体的浮沉条件》教学建议中,让我们向学生指出:热气球、氢气球、飞艇都是通过改变自身的重力来实现上浮的。
  热气球用密度小的热空气替代冷空气改变自身的重力,而气囊的体积变化不大,浮力变化是次要因素,因此说是改变自身的重力来实现浮沉可以理解。
  虽在以前的老教材中,明确表示飞艇是通过改变浮力来实现浮沉的。但笔者没有找到这种说法的根据,还是赞同这里所说的通过改变自身的重力来实现上浮的。
  可氢气球怎么会是通过改变自身的重力来实现上浮的呢?笔者怎么都没想通。
  (1)若氢气球是从一个瘪的气囊开始充气的话,它的重力和体积都在增大。体积变大导致的浮力增大得更明显,浮力增大到比重力大它就上升;若浮力不变,重力增大只有可能让氢气球下降,不可以让它上升的。是故“氢气球是通过改变自身的重力来实现上浮”错了。
  (2)若从充好了气的氢气球开始分析它,上升时候重力始终不变(总不至于在初中来考虑g的微小变化吧),体积会逐渐变大。如果空气密度看作不变。那么它受到的浮力因为体积增大就要变得更大;一般随球的上升位置的不同,空气的密度也会变小。球受到的浮力就会因为空气的密度和排开空气的体积的变化而变化,到底怎么样变化这里没有必要讨论。总之变的是浮力不是重力,所以“氢气球是通过改变自身的重力来实现上浮的”还是错了。
  其实浮沉取决于向上的浮力和向下的重力两者的大小关系,是一个很简单的关系问题。为什么要抛开一个力,离开‘关系’来单独问其中一个力的变化会出现的结果呢?学生好不容易明白浮沉就取决于一个‘关系’,被这一忽悠,潜意识里会错误地感觉浮沉可以从重力变化、浮力变化和两力关系三个角度来分析了。
  
  (栏目编辑 罗琬华)
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