同學(xué)們都知道在微重力環(huán)境下有個(gè)神奇的現(xiàn)象——太空中所有的人和物品都飄浮著。地球上的物體如果沒(méi)有向上的力量支撐，一定會(huì)由于重力而往下掉落，不可能懸浮在空中。那我們有沒(méi)有辦法創(chuàng)造條件，使物體變得“聽(tīng)話”，在空中自由懸浮，甚至按我們的意愿上下運(yùn)動(dòng)呢？如果真的做到了，這個(gè)控制物體運(yùn)動(dòng)的力又是什么呢？讓我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索一下吧！

實(shí)驗(yàn)材料

小球、塑料軟管

操作步驟

1選擇合適的小球與塑料軟管，即質(zhì)量較輕且密閉的小球，如乒乓球、塑料球、泡沫球等；內(nèi)壁光滑且內(nèi)徑略大于小球直徑的塑料軟管。

2將塑料軟管中間彎曲，將小球放入軟管內(nèi)。

3轉(zhuǎn)動(dòng)塑料軟管一端，改變軟管轉(zhuǎn)動(dòng)速度，慢慢放開(kāi)軟管另一端，嘗試使小球懸停在軟管中。

4嘗試通過(guò)改變塑料軟管的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)控制小球，使其自如上下運(yùn)動(dòng)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)加快轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，小球向軟管上方運(yùn)動(dòng)；減慢轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，小球向軟管下方運(yùn)動(dòng)。

知其然，知其所以然

原理揭秘

大氣壓力是我們生活中每天都會(huì)接觸到但又非常容易忽視的一種力。通過(guò)改變一定的條件，大氣就會(huì)產(chǎn)生巨大的力作用在物體上。我們知道相同受力面積，壓力的大小與壓強(qiáng)的大小成正比，壓強(qiáng)越大壓力越大，所以改變壓強(qiáng)的大小可以使壓力的大小發(fā)生改變。此外，壓強(qiáng)的大小又和流體流動(dòng)速度存在一定關(guān)系，流體流速越快壓強(qiáng)越小。空氣也是一種流體，所以改變空氣流速的大小可以使壓強(qiáng)的大小發(fā)生改變。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以看到，當(dāng)軟管的兩端都保持靜止時(shí)，軟管兩端大氣壓強(qiáng)相等，軟管兩端壓力也相等，軟管兩端壓力相互抵消，小球受到重力的影響向下落。當(dāng)軟管上端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上端的空氣流速加快，導(dǎo)致上端的大氣壓強(qiáng)減小，所以上端的壓力減小，當(dāng)軟管下端大氣壓力大于上端大氣壓力和小球所受重力之和時(shí)，小球向上運(yùn)動(dòng)。改變軟管轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)際上是改變了空氣的流動(dòng)速度，也就使得大氣壓力發(fā)生了改變，實(shí)現(xiàn)小球的可控上下運(yùn)動(dòng)。

概念一點(diǎn)通

壓力與壓強(qiáng)

物理學(xué)中的壓力是指發(fā)生在兩個(gè)物體的接觸表面的作用力。壓力的產(chǎn)生條件是物體之間接觸且發(fā)生相互擠壓。壓力的方向是垂直于接觸面，并指向被壓物體。

壓強(qiáng)是指物體單位面積上受到的壓力，它用來(lái)表示壓力產(chǎn)生的效果。壓強(qiáng)越大，壓力的作用效果越明顯。

流體

流體是能流動(dòng)的物質(zhì)，也就是我們通常所說(shuō)的液體和氣體的總稱(chēng)。它是一種受任何微小剪切時(shí)力的作用都會(huì)連續(xù)變形的物體，具有易流動(dòng)性、可壓縮性、黏滯性。

輕松答題

風(fēng)雨天打傘，當(dāng)風(fēng)過(guò)大時(shí)，我們會(huì)感覺(jué)傘特別難抓住。明明風(fēng)是橫向吹向我們的，而傘卻像是要向上“飛”出去，如果抓緊傘的把手，傘面有時(shí)會(huì)被吹翻過(guò)去，這是為什么呢？（ ）

A. 風(fēng)橫向吹到我們身上，由于人的阻擋，使風(fēng)向發(fā)生了改變，向上吹傘。

B. 橫向的風(fēng)將傘吹歪了，使風(fēng)吹到了傘的下方，將傘吹了起來(lái)。

C. 傘面上方空氣流速快、壓強(qiáng)小，傘面上下產(chǎn)生壓力差，使傘面受到向上的壓力，從而被吹跑或者翻折。

D. 傘上方空氣流速小于下方，下方的風(fēng)將傘吹起來(lái)了。

知識(shí)拓展

1. 打開(kāi)窗戶(hù)，恰好有一陣風(fēng)吹過(guò)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)窗簾會(huì)因?yàn)轱L(fēng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，貼到窗紗上面，這就是因?yàn)榇巴饪諝饬鲃?dòng)的速度較快，使得內(nèi)外氣壓發(fā)生了變化，使窗簾不是被吹向室內(nèi)，而是貼到了窗紗上。

2. 在高鐵站、地鐵站等地方，我們經(jīng)常會(huì)看到一條黃色的安全線，并且在這些地方還會(huì)有工作人員不斷巡回監(jiān)督并提醒，嚴(yán)禁人們進(jìn)入安全黃線之內(nèi)，這是預(yù)防列車(chē)進(jìn)站時(shí)速度過(guò)快，將乘客“吸”入列車(chē)軌道，造成安全事故。因此我們等車(chē)時(shí)要嚴(yán)格遵守規(guī)則，絕對(duì)不踏入安全黃線之內(nèi)，并且在日常生活中也要注意遠(yuǎn)離行駛速度過(guò)快的汽車(chē)。

3. 在大海中航行的船只也要互相保持一定的距離。船在大海中航行時(shí)會(huì)帶動(dòng)水的流動(dòng)，會(huì)造成附近水流速度的提升。此時(shí)如果有兩艘船離得太近，兩艘船之間的水流速度要遠(yuǎn)大于船兩側(cè)寬闊水面的水流速度，在水流壓強(qiáng)差的作用下，兩艘船會(huì)互相“吸引”，發(fā)生撞船事件，這就是“船吸效應(yīng)”。世界海事組織為避免此類(lèi)情況發(fā)生，對(duì)航海做了一系列嚴(yán)格的規(guī)定，包括兩船同向行駛時(shí)必須保持的間隔距離，在通過(guò)狹窄地段時(shí)該怎樣規(guī)避，等等。

4. 民航客機(jī)升空也是利用了這個(gè)原理：將飛機(jī)機(jī)翼上方設(shè)計(jì)為凸面，下方設(shè)計(jì)為平面，飛機(jī)在地面滑行時(shí)機(jī)翼上方空氣流動(dòng)的速度大于下方的，產(chǎn)生升力，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的起飛升空。