擠壓塑料瓶，瓶中小藥瓶下沉，鬆手後又上浮，這究竟是什麼原因？

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文：科學奶爸 | 視頻：科學奶爸

BGM：Summer（久石讓）

小朋友及大朋友們，晚上好！又到了今天的【科學大發現】時間了，我們的口號是「小實驗大科學」。現在，你們準備好和我一起探索神秘的科學世界了嗎？讓我們變身科學小偵探，開啟今天的科學任務吧！

領取任務卡

【今日任務】探索潛水艇潛水及上浮背後的原理。

【問題分析】潛水艇可以在水中自由上浮與下沉。初步分析可知，潛水艇上浮是由於浮力大於潛水艇自身重力，反之當自身重力大於浮力，潛水艇就下沉了。我們通過實驗來直觀分析驗證一下。

【課程目標】培養發現、分析、解決問題的能力。

實驗所需材料

塑料瓶1個、小藥瓶（口服液）1個

實驗操作步驟

1.將塑料瓶中灌入約9/10瓶水。

2.將小藥瓶中灌入約2/3瓶水。

3.將小藥瓶倒立投入塑料瓶中。

4.將塑料瓶蓋上瓶蓋。

5.反覆擠壓、放鬆塑料瓶，觀察小藥瓶的狀態。

現象及原理分析

通過實驗我們發現，當我們擠壓塑料瓶，瓶中的小藥瓶就下沉，鬆手後小藥瓶又上浮。

實驗開始時，之所以小藥瓶能浮起來，是因為其所受浮力與小藥瓶自身重力及其瓶內水的重力相等，且小藥瓶體積不變，其受到的最大浮力也不變。當塑料瓶受到擠壓，小藥瓶瓶口所受壓強增大，使更多的水進入小藥瓶（瓶內空氣壓強也增大）。此時，小藥瓶和其中的水的總重量大於浮力，因此下沉。當鬆開手，小藥瓶受到的壓強變小，瓶內空氣將部分水排出來，此時浮力大於小藥瓶及其中的水的總重量，所以就上浮。

潛水艇由於不能依賴體積膨脹和收縮來改變浮力，只能通過調整自身重量來實現上浮、下潛。當需要下潛時，則往貯水箱中灌入海水增加自身重力，實現下潛。反之則排出海水實現上浮。

潛水艇原理圖。圖片源於網路，版權歸原作者所有

實驗注意事項

實驗過程需大人全程陪伴，不能讓孩子單獨操作，確保安全。

免責申明：科學實驗含一定的操作風險，請家長陪同孩子嚴格按照實驗步驟操作並仔細留意本實驗注意事項，實驗過程中發生的任何安全事故，與魔力科學小實驗公眾號無關。

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