乒乓球上浮过程受力分析

实验材料，一个乒乓球，一个容器，半杯水，半个透明饮料瓶。步骤一，把乒乓球放入水中，接着把漂浮在水面的乒乓球用半截饮料瓶往下盖，这时我们发现瓶内的空气和乒乓球一起压到了容器底部。 步骤二，按住瓶子，打开瓶盖，这时我们发现乒乓球往上浮了。步骤三，盖紧瓶盖，然后提起， 这时发生神奇的一幕，乒乓球被牢牢地吸附在瓶口顶部。 实验原理，由于乒乓球的浮力大于自身重力，所以它会浮在水面上。扣瓶下压时，瓶子里占据的空气把水推开，乒乓球受到瓶内空气对它产生的压力而下沉。打开瓶盖，空气跑出， 乒乓球靠浮力浮到瓶口。拧紧瓶盖，提起瓶子，瓶内气压变低，外界大气压把乒乓球顶住，所以不会掉。

好，我们看这一角物体的成服状态与浮力、重力和这个体积的关系的好，将一个乒乓球按入水中，松手后，这个乒乓球在上浮的过程中好会经过位置一，位置二，最终在位置三好静止。问，下面说法正确的是哪一个？ 那么看啊，我们讲自然状态漂浮和自然状态悬浮的时候，这个浮力等于重力号是指什么？这个物体它是静止的，号就是静止的自然状态漂浮，静止的自然状态悬浮号，它的浮力等于它重力。但是你按这个题目的措辞好， 松手后，乒乓球上浮的过程中，经过位置一和位置二，说明好，在浮的过程中，它不是静止的， 不是静止的，而且也不是什么匀速直线的向上运动，所以好，它的合力就不是零牛，就不适用于刚才讲的自然状态的漂浮和自然状态的悬浮，浮力等于重力哈，所以不适用于这一句话哈，所以我们看具体的选项 来看这个 a 选项，他说在位置一时，他属于这个悬浮状态好，他的浮力等于他的重力好，这个就错了，因为什么这个悬浮不是自然状态的静止， 也不是自然状态那种数值向上的匀速这一种，所以好合力不是一牛，合力不是一牛，可以推导出他数值向下的重力是要比这个数值向上的浮力是要小的，所以呢，他才会好经过位置一再进行上符号，所以这个时候他的浮力好是大于他的重力号，这个一定要注意 好，所以 a 就 错了。那么看 b 哈，他说从位置一到位置二这个过程所受到的浮力呢，是不变的，这个是没问题的。这从哪个角度呢？用 f 浮等于柔液即为牌， 因为从位置一到位置二这个过程中，他的 v 牌呢，就他全部的体积，所以柔液即为牌。这个层级没有改变，所以他的浮力就没有改变，所以 b 就 对了哈。 那么看 c 号，他说从位置一到位置二的过程中哈受到水的压强呢，应该是逐渐变小，对吧？所处的深度哈，没有那么深了，所处的深度变浅，水要压强，液体压强应该是变小哈，所以 c 也就错了哈。 那么看 d 号，他说在位置三时受到的浮力哈，和这个位置一受到的浮力是相等的哈，这个显微镜就是错的哈。 那我们看啊，因为在位置三的时候，水自然状态漂浮，自然状态漂浮的又是静止的，所以他的浮力就等于他的重力号，所以在这个位置，他的重力等于他的这个浮力。 那么在位置一的时候，根据 a 选项，我们推导出来哈，他的这个重力哈，是小于他的这个收入浮力的 好，所以呢，好在位置三的时候，重力等于负力。在位置一的时候，重力好是小于负力的，那显义见两个位置的负力并不是相等的好，所以 d 也就错了，好这一个。

同一个瓶中，两个乒乓球的命运为何会如此不同呢？把两个乒乓球放入一个减去底部的矿泉水瓶中，现在我们向瓶中加水， 我们看到一个乒乓球上浮，另外一个乒乓球却在瓶底不动，这是什么原因呢？ 因为浮力产生的原因是液体对物体有向上和向下的压力差产生的。上面的乒乓球只受水对他向上的压力，也就是浮力。而下面的乒乓球，他的底部是存不住水的，他只受到水对他向下的压力，所以他不受浮力。如果 我们用瓶盖将瓶口盖住，使乒乓球的底下存住了水，那么水对乒乓球向上的力大于水对乒乓球向下的力，他就受浮力而上浮了。

好，现在这个题目呢，是在考试的过程当中给大家做的时候，好多同学不会做的题目，我们来讲一讲啊，这是一个一模的考试真题。若图说是用手将乒乓球呢，从 m 点 竖直向下以某一速度抛出，也就向下抛，也可以理解为向下扔啊，球径径直在位置 a 的 水平台后啊， 他会反弹，也就是说这 a 可以 理解为一个静止的桌面，也就把乒乓球从 m 点有速度的往下扔，然后到达桌面之后再反弹，往右划一点啊，再反弹。 现在的意思说到达的最高点呢？为 n， 这个 n 是 在哪里呢？不知道，小明觉得有可能比 m 点高， 这是 m 点，那这是 n 点，有可能高，那当然也有可能低，是不是也可能相平？那小明说它正确吗？ 这是正确的，但理由是什么？理由呢？就比较长，我们慢慢来说啊，假如在 m 点的时候，他有速度，这不用假如，这是条件，有速度就有动能，这叫一 k。 然后呢，在 m 点还有什么呢？还有重力式呢？因为有高度叫一匹，他们两个的核叫什么？他们两个的核就是叫 m 点的机械能。 m 点的总机械能 能量用 e 来表示，当他在下落和弹棋的过程当中啊，都会克服空气的阻力，也就是空气摩擦力，会把一部分机械能呢转化为内能，也就是总机械能减小了， 那总极限能就减小了一部分，减小一部分之后，上升的时候还会减小。假如又到 m 这个点了，他减小，又到 m 这个点，减小的极限能，假如就等于一 k， 看 是不是减小的机械能等于一 k 的 话，那他的总机械能就只剩刚开始在 m 点的一 p 了，就是这个重力声，所以高度是一样多，如果减小的这个极限，从下到上减小的机械能大于这个一 k， 那 他就要消耗这个总数就更多了。那么最后的这个 一 p， 也就是重力势能呢，就没有那么大，就没有 m 点的重力势能大，那高度就不到 m。 如果他 整个客户摩擦说消耗的这个机械能呢？小于这个 e k 就是 m 点这个 e k， 那 他最后的机械能的总数呢，是大于一 p 的， 这样他的总金额大于一 p， 那 高度就会因为在最高点吗？没有动能吗？最高点就会高于 m？ 好， 我啰嗦了这么久， 咱们来看看怎么去写啊，这是一个参考的，参考的内容，我们来念一下，将球从 m 点数值向下以某速度抛出，此时具有的机械能为它动能和重力势能的和。这是球时状态， 球竟静止在位置 a 的 台面反射后，在上升过程当中啊，速度减小，动能增，动能减小，而机机械能中的重视能增加小球在整个运动过程中都要克服摩擦阻力做功，所以它的总机械能是减小的。 最后是关键，若克服摩擦阻力，做工消耗的机械能小于在 m 点时候的动能，他到达的最高点 n 点就比 m 高。好，这就是我们讲解的一个题目啊，咱们下次呢，再见。

网友又给我出难题啊，说杯子里拴一个乒乓球，咱们把线剪断，问乒乓球上浮过程当中整个杯子重量的变化，想拍清楚，这个肯定是要电子秤对吧？要用电子秤去测量，那怎么让他剪断这个线？ 咱们已经做出一个释放装置，可以通过遥控去释放他，对吧？这样的话就能把乒乓球释放出去。但是现在有一个小问题，这套装置啊，这个舵机容易坏，因为他泡在水里边，每次换线呀都要重新焊接，太麻烦，干脆咱们做一个 模块，画的快拆头，这样的话直接一拔一插就搞定。 改装完以后以后换舵机就会非常简单，快开头一拆就可以更换一个新的舵机，现在咱把它装进去啊。 好，这样让这个释放点位于杯子的中间，现在乒乓球已经被舵机夹住，咱们把水倒进去。 好，现在我只要搬动这个开关，他就会释放出去，注意看三二一，释放 好，现在万事俱备啊，这一次咱们用的高灵敏的秤，咱们先给他清零，待会用高速摄像机捕捉他数值变化，最终结果还是不理想， 讲秤没有捕捉到释放一瞬间的数值变化，现在看到的负六负十五，这是升上水面以后的变化， 而且频闪比较严重，这个后期还得把显示屏改装一下，像这个镜头直接捕捉不到他的数值。就在我一筹莫展的时候，有个网友的回复让我茅塞顿开，网友们你们知道该怎么办吗？

拿出刚捡好的矿泉水瓶，放入乒乓球，倒入水， 放在盘子上，发现乒乓球跳起来了，你们知道这是什么原理吗？

陪着我出发， 陪着我出发。

有趣的乒乓球，把乒乓球按进水里，一松手就浮起来，用减底的矿泉水瓶把它扣入水底，球居然跟着沉下去。拧开瓶盖，球慢慢上浮。 拧紧瓶盖，拿出水面，水都流完了，乒乓球还牢牢吸在瓶口，不掉下来，太神奇了！快带你家娃试试吧！

如何让乒乓球在水中不受浮力？那这个实验题做完了，那题怎么考？你得会啊？乒乓球不上浮是因为上表面受到水的压墙，但是下表面不受到水的压墙，用手堵住下口之后，乒乓球受到水对它下表面的压墙可要大于它上表面的压墙哦。所以乒乓球又受到浮力的作用，你学会了吗？

把一个乒乓球放水里，它会怎样呢？当然是浮上来了，但是如果我这样呢， 它贴在了瓶口上不来了，怎样才能让它浮上来呢？注意看， 他头上来了，浮在了水面。这个秘密就在于水对乒乓球的压力，堵住瓶口前，乒乓球下方没有水，只有上方的水向下的压力，乒乓球在底部上不来， 堵住瓶口以后呢，乒乓球下方也有了水，这里的水对乒乓球向上的压力大于上方的水向下的压力，这个压力差就是托起乒乓球的浮力，乒乓球最终漂在水面。所以啊，乒乓球不是自己浮上来的，而是被水压上来的，你明白了吗？ 那么考考你，潜水艇能沉能浮，是不是也靠调节这个压力差来实现的呢？评论区等你答案呦！

来，这道题，哎，问你哪边沉，哎，很多同学凭感觉啊，选这边沉，哎。问为什么不知道啊？不知道， 但是实际上选这边沉是对了啊，这就是所谓的题感，做题做多了靠感觉也能做对一部分题。那么好，咱们来分析一下这道题啊分析一下这道题。这道题主要涉及的知识点就是内力 好。什么叫内力？我不太想说过多的，呃，专业术语啊，太过于笼常。首先问你个问题，比如说这是你早晨上学称下体重，哎，这是体重秤 秤，哎，这时候称出来是不是就是你呀，对吧？那比如说你手上拎一个书包呢？哎，拎一个书包， 哎，那是不是就是你家包啊？没问题吧？没有人会分析 包的受力分析吧啊，然后称再给人一个支持力，包再给 人一个向下的力，然后人还有一个重力，没有人会这么分析吧，直接就是人家包，对吧？哎，那比如说此时此刻你将包背在肩膀上呢？哎，包背在肩膀上， 那是不是这时候你也不会去分析？你给包向上的力，包有一个向下的重力，然后包再给你一个向下的力，你再有一个向下的力，秤再给你一个向上的力，然后最后一顿分析， 哎，有没有人会这么分析？没有人会这么分析啊，还是人家包，对吧？哎。再来一个比较经典的永动机的问题，哎，什么叫永动机的问题呢？这块有个车啊，车前面呢有一个磁体啊， n 级跟 s 级 好，这个时候，哎，车前面有一个也有一个磁铁 啊，这是 n g， 这是 s g 同异性怎么样？相吸，对吧？哎，所以说有人说呀，这是永动机，那永动机这个车可以一直跑，哎，比现在的新能源电车都牛逼，哎，行不行啊？哎，不可以啊， 为什么呢？比如说你拿着这个图，哎，出去问大爷大妈，一定是不懂物理的啊，问他们说，你感觉这个车向哪跑？你一定会得到两种答案，一种是向前， 哎，为什么呀？因为这个磁铁往前吸这个磁铁，对吧？另一种答案是向后，为什么呀？因为这个磁铁再往后吸这个磁铁，哎，所以说一前一后车就是不动的，能不能明白车是不不会动的啊， 好，说了这么多呀，也就是说我们体重秤称的时候称谁？人和包，那么人和包之间的各种力我们还分不分析啊？哎，不分析啊，这就是内力，也就是说你称的是人和包， 最后人和包之间的力，不用管。能不能懂？好，来，所以说，咱先看左边这个。说了这么多，说了这么多啊，咱先看左边这个 称的是谁啊？你先明白称的是谁？称的是水呀，称的是水，水杯啊， 哎，稍等， 好，称的是谁？称的是水杯。 水球没问题吧？称的是他们仨吧，也就是说他们仨之间的力不用管。 能不能明白？用不用分析？什么浮力啊？完了，再有一个拉力，再有个重力啊？完，完了那个球再往上拉水杯用不用这么分析了？不用分析，只要是他们仨之间的力，一概不用管。所以说，哎，左边这个多沉呢， 是不是就是这杯这水加上气球啊？哎， 没问题吧？这是左边的，那右边的呢？哎，右边的比较有意思了好，还是体重秤的问题？比如说你把书包背在肩膀上，哎，这个时候你的妈妈 往上拉这个书包，我问你体重秤读数变大还是变小？ 变大还是变小？你不用着急回答，我说要收离分析或者怎么样，你就告诉我称的是谁，称的是你跟包 你的妈妈施加的外力，哎，是不是这个系统之内的？不是， 哎，能不能明白？好，所以说得出来的是多少？这一人加上这一包 减去这啦，没问题吧？体重秤的读数一定会减小，对吧？好，再来一个，好，还是你背着包， 哎，这回你干啥呢？你去拽自己的头发，哎，拽自己的头发体重秤读数会怎么样？哎， 测的是谁测的还是你和包，你和包之间，包括你自己之间所有的力全都不管，能不能明白？这个是系统之外的？好，那回到这个右边的， 哎，这是系统内还是系统外？系统外吧。好，这时候对铁球受力分析， f 浮 g 还有一个拉力没问题吧？那所以说右边就等于什么？ g 杯 加上 g 水加上 g 球减去 f 啦，没问题吧，也就是说这三个重量减去一个外力，哎，能不能明白？ g 人加 g 包减 g 减 f 啦，啊，说错了，减 f 啦，哎， g 人加 g 包减 f 啦， g 杯加 g 水加 g 球减 f 啦，哎，能不能明白，哎，所以说呀，这俩等于什么？这俩是不等于 f 符啊， 那也就是说接下来就是比 f 福跟 g 球谁大呗？好，来比较一下 f 福跟 g 乒乓球谁大啊？受力分析，重力，拉力和浮力，浮力等于重力加拉力，谁大？ 福利大，哎，所以说右边是要沉一些的啊，右边还是要沉一些的，所以说天平会向右侧下沉啊，这就是这道题。

接着呢嘛。好，停了。 什么？朵儿就放这个乒乓球底下浮起来了吗？没有，他受福利不？他受不受？受 怎么着？让他扶起来啊。把他拿起来看着啊。看好扶起来。哦哦 哦，看了吧，再松手呢啊。他就是哭的更厉害了就没了是吧？嗯。

小朋友们，今天我们来用乒乓球一次性吸管，矿泉水瓶，纸杯还有吹风机来做一个能够让乒乓球飞起来的小实验。首先我们在瓶子上切四个十字孔，将吸管插入瓶内，用彩泥将吸管固定，一次性的纸杯开一个小口，与瓶口连接，开冷风模式放在杯口上， 吸管口的空气跑的特别快，压力就变小了，球上面的空气跑的慢，压力更大，就把球挤在中间稳稳悬浮。