神奇的潜水艇

王瑞欣

018年7月，中国海军最新的“093B型”攻击型核潜艇震撼亮相.让外界对中国海军水下作战实力有了新的认识.潜水艇按排水量分为大型潜艇（2 000t以上）、中型潜艇（600 t—2 000 t）、小型潜艇（100 t— 600 t）和袖珍潜艇（100 t以下），其中核动力潜艇一般在3 000 t以上，这么大块头的潜水艇为什么能在水中自由下沉和上浮呢？

潜水艇的原理

图1所示的潜水艇有多个蓄水舱（又叫载水舱）.打开进水管，水舱里装满海水，潜水艇就会下沉：打开进气管道，用壓缩空气把水舱里的海水挤出舱外，潜水艇就开始上浮.原来.潜水艇是通过改变自重来实现下沉和上浮的.潜水艇的外形不变.即潜入水中后排开液体的体积V排不变，而海水密度一般也是不变的，由浮力公式F=p淮gV排可知，潜水艇浸没在海水中时所受的浮力也是不变的，潜水艇通过注入或排出水舱中水的方式改变自重，当GF浮时，下沉.

自制“潜水艇”

知道了潜水艇下沉和上浮的原理，下面我们自制一个“潜水艇”来演示其下沉和上浮，首先，我们需要图2、图3所示的两个小材料：针筒和带软管的水舱（下端较重且开口）.将他们安装在一起放在水槽中（如图4）.就做成了一个简易的潜水艇.然后.我们向外拉注射器.抽出空气.水就会进入水舱，水舱沉入水底：我们用注射器向水舱中注入空气.将水舱中的水排出，水舱就会浮到水面上.这是为什么呢？

相信有的同学已经猜到答案了，没错，当抽出空气时，水进入水舱，水舱所受的重力大于浮力，水舱就会沉入水底;同理，向水舱中注入空气，使水舱中的水被排出，水舱所受的重力小于浮力.水舱就会浮到水面上：向水舱中注入一定量的水，使水舱所受的重力恰好等于浮力.水舱就会悬浮在水中.

责任编辑 蔡华杰