关于这张实验台
六个课题，一条主线：液体对浸在里面的东西有压力。
前两个课题看液体压强本身：压强计告诉你压强只跟液体密度和深度有关，船闸告诉你连通的液体静止时液面相平。后四个课题从压强走到浮力：物体上下表面的压力差就是浮力，它等于排开液体的重力；浮力与重力比大小，决定物体是上浮、悬浮还是下沉。
每一个读数、每一条曲线、每一行数据都来自同一个物理模型，不是预先画好的动画。改一个参数，所有数据一起重新计算。
六个课题的结论
用数据推翻六个常见的想法
01 压强计：“容器越粗、水越多，底下压强越大”
探头在水下 10 cm，压强都是 980 Pa，换朝向、换容器形状都不变。上宽的容器装了 48.27 N 的水，上窄的只装 17.06 N，容器底受到的压力却都是 26.60 N。压强只看液体密度与深度：p = ρgh。
02 船闸：“船闸靠水泵把船抬上去”
阀门一开，上游的水自己流进闸室。高度差越小，流得越慢：默认参数下 4.2 s 齐平，共流进 15.0 L 水。水位齐平以前，闸门开不了，这是连通器的原理加上互锁。
03 称重法：“物体越深，浮力越大”
铁块在空气中重 6.19 N，浸没后测力计读 5.41 N，浮力是 0.78 N。浸没以后继续往下放，上下表面的压力都变大，差值不变，读数也不变。同体积的铝块重 2.12 N，浮力同样是 0.78 N。
04 溢水杯：“浮力跟物体本身的轻重有关”
160 cm³ 的铝块浸没在水里，测力计少了 1.57 N，小桶里的水也正好重 1.57 N。浮力等于它排开的液体受到的重力：F浮 = G排 = ρ液 g V排。
05 潜艇：“潜艇下潜，是因为浮力变小了”
艇身浸没时，浮力一直是 9.80 N，变的是重力：压载舱进水，重力变大，平均密度大于水就下沉；排空压载舱，艇身上浮，漂浮时 80.0 % 的体积在水下。
06 轮船：“钢比水重，钢船一定会沉”
同样 0.6 kg 的钢，捏成实心块只排开 76 cm³ 的水，浮力 0.74 N，小于重力 5.88 N，沉底；做成空心船，空载时排开的水是实心块的 7.9 倍。装 1.5 kg 货，淡水里吃水 5.83 cm，海水里 5.66 cm：浮力都等于总重，河里吃水更深。
模型与来源
模型与来源
- 液体压强：p = ρgh；U 形管两边液面高度差 Δh = p / (ρ水 g)；绝对压强 = 大气压 + p。
- 船闸：阀门处的流量 Q = Cd·a·√(2gΔ)；闸室面积 × 水位变化速度 = Q。
- 浮力：F浮 = F向上 − F向下 = G − F示 = ρ液 g V排。
- 浮沉：浸没时比较 F浮 与 G，也就是比较物体的平均密度与液体密度；漂浮时 F浮 = G。
- 轮船：漂浮时 ρ液 g S d = G，所以吃水 d = m / (ρ液 S)。
g 取教材值 9.8 N/kg，大气压取 1.013×10⁵ Pa。水、酒精、海水、铝、铁的密度取教材密度表的整值（与 OpenStax 表的 0.79、1.025、7.8 相差不到 2 %）。浓盐水 1.2×10³ kg/m³、阀门流量系数 0.6、潜艇与钢块在水中的阻尼、载重线 7 cm 都是教学假设，只用于比较大小关系。液体的颜色只为看得清。
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