自制“浮沉子”

張軍

想必大家都知道，潛水艇可以通過改變蓄水艙中的蓄水量來控制自身的浮沉。那么，大家知道其中的原理嗎？讓我們用身邊常見的工具自制出“浮沉子”，一起來探索其中的奧秘吧！

在制作之前，我們需要準備一根帶有彎頭的吸管、一些回形針、一把剪刀和一個塑料瓶。

先將吸管沿褶皺部分對折，用剪刀將吸管修剪成U形，兩邊各保留2厘米左右的長度。然后，將數量相同的回形針分別卡在吸管的兩個端口上。調節回形針的數量，確保將其放入水中時只有吸管的一小部分露出水面（如圖1），這樣，一個“浮沉子”就做好了。

往塑料瓶內加入四分之三左右的水，然后將“浮沉子”放入瓶內，擰緊瓶蓋。用力擠壓塑料瓶，如圖2所示，我們就會看到吸管往下沉，松開手后，吸管又會浮上來。

其實，浸在水中的物體都會受到浮力的作用。當物體受到的重力小于浮力時，物體就會上浮；當物體受到的重力大于浮力時，物體就會下沉。我們用力擠壓塑料瓶時，瓶內氣體壓強增大，會將部分水壓入吸管中，導致“浮沉子”受到的重力增大（往潛水艇的蓄水艙注水同樣如此）。當“浮沉子”受到的重力大于浮力時，就會往下沉。而我們松開手后，塑料瓶內氣壓恢復正常，吸管中的空氣又會將水從吸管中壓出來。此時，“浮沉子”受到的重力小于浮力，就又會浮出水面。

我們還可以用一個玻璃瓶（要足夠小，可以放進塑料瓶內）來制作“浮沉子”。只需要在玻璃瓶內注入適量的水，確保放入水中后，玻璃瓶可以瓶口朝下直立在水中，只露出瓶底（如圖3）。這時，將玻璃瓶從水中取出，雖然瓶口朝下，但在大氣壓的作用下，水并不會流出來。同樣，我們將其放入裝有水的塑料瓶中，通過擠壓塑料瓶也可以控制玻璃瓶的浮沉（如圖4）。

同學們，讓我們一起動手制作，然后念出魔法口訣“浮起來”“沉下去”，一起來給其他小朋友表演魔法吧！