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Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

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一、液体中的浮力

 

海洋中巨大的冰川能在水上漂浮,游船、鸭子能在水面上游动,他们都受到重力的作用,但却都没有沉入水底,说明水对他们有一个向上的托力,这个力就叫做浮力。

 

物体在液体中受到的浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受到的浮力就越大。

 

根据著名的阿基米德原理,浮力的大小等于它排开的液体的重力,也就是:

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

二、鸡蛋的浮力实验

 

把一个鸡蛋,放在清水中,鸡蛋沉在了水底,在水中慢慢加入盐,当盐水的浓度越来越高,会发现鸡蛋慢慢漂浮了起来。

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

这个实验说明,当一个物体在不同的液体中,沉浮的状态是不一样的,取决于液体和物体的密度。

 

1、当液体的密度<物体的密度时,物体沉在液体底部。

2、当液体的密度=物体的密度时,物体沉浸并漂浮在液体中。

3、当液体的密度>物体的密度时,物体漂浮在液体上部。

 

Scratch模拟“鸡蛋的浮力实验”,效果如下:

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

 

实验已知鸡蛋的质量为60g,鸡蛋的密度为1.1g/cm3。

 

分别取四种液体:酒精、水、盐水、水银。

 

模拟真实实验,需要程序计算出浮力的大小,液面上升的距离,鸡蛋下落的距离。

 

1、酒精的密度是0.8g/cm3,小于,鸡蛋的密度1.1g/cm3

 

此时,鸡蛋沉到了酒精的底部。根据阿基米德原理计算:

 

V排 = V鸡蛋 = 鸡蛋的质量/鸡蛋的密度。

 

液面升高的距离 = V排/杯子的底面积,带入即可算出液面升高的距离。

 

浮力的大小 = p酒精*g*V鸡蛋,带入即可求得浮力的大小。

 

2、水的密度是1.0g/cm3,小于,鸡蛋的密度1.1g/cm3

 

此时,鸡蛋也沉到了水的底部。根据阿基米德原理计算:

V排 = V鸡蛋 = 鸡蛋的质量/鸡蛋的密度。

液面升高的距离 = V排/杯子的底面积,带入即可算出液面升高的距离。

浮力的大小 = p水*g*V鸡蛋,带入即可求得浮力的大小。

 

3、饱和盐水的密度是1.33g/cm3,大于,鸡蛋的密度1.1g/cm3

 

此时,鸡蛋漂浮在盐水的上部。

 

F浮 = G蛋 = 鸡蛋的质量*常量g

 

根据V排 = F浮/(p盐水*g),算出V排

 

液面升高的距离 = V排/杯子的底面积,带入即可算出液面升高的距离。

 

4、水银的密度是13.6g/cm3,远大于鸡蛋的密度1.1g/cm3

 

此时,鸡蛋漂浮在水印上方,只浸没了底部一点点。

 

F浮 = G蛋 = 鸡蛋的质量*常量g

根据V排 = F浮/(p水银*g),算出V排

液面升高的距离 = V排/杯子的底面积,带入即可算出液面升高的距离。

用以上分析的原理来设计和实验程序。

三、程序解析

1、添加角色:液面、鸡蛋、四个按钮。

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

 

2、鸡蛋的部分程序

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

3、液面的部分程序

Scratch编程与物理-用Scratch学习“液体中的浮力”

也上就是用Scratch模拟液体的浮力实验,是不是很有趣呀,赶快动手试试吧~

 

转自公众号:
吉米编程启蒙

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