您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识

阿基米德原理(科学史话：阿基米德和浮力定律)

阿基米德,皇冠,浮力阿基米德原理(科学史话：阿基米德和浮力定律)

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

先来一个小问题：

有一个小池塘，一艘载有石块的小船漂浮其中，如果将石块投入池塘里，那么池塘的水位会怎样变化？是上升，下降，还是不变呢？

这是一道简单的中学物理题，涉及浮力定律这一知识点，而咱们今天这篇文章就是介绍浮力定律的由来，以及一些更加深刻的思考。

公元前287年，阿基米德出生于意大利西西里岛的叙拉古，由于天资聪慧加上出生贵族，他在少年时期被送去了当时的文化中心——亚历山大城，跟随数位数学家学习（比如埃拉托塞，他是大数学家欧几里得的学生）,这段求学经历为阿基米德日后的成就奠定了基础。

相传有一次叙拉古的国王想要铸造一枚纯金的皇冠，于是让国内最好的工匠来完成这个任务，可是等到皇冠做好了以后，国王却怀疑这个皇冠是否掺了假，说是纯金的，但如何证明呢？要是再内部掺上一些其它金属怎么办？

于是国王下旨让众大臣解决此事，要知道两千多年人类的科学水平是非常落后的，这个简单的问题却让众人一筹莫展，国王无奈，于是便想到了当时的大科学家阿基米德（阿基米德同样也是这位国王的亲戚），让他来帮忙解决这个问题。

想要知道皇冠是否掺假，最直接的办法就是将皇冠切开，看其内部状况，但这样一来皇冠也就被破坏了，显然这个办法是行不通的，那么还有什么办法可以在不破坏皇冠的前提下，知道皇冠是否掺假了呢？阿基米德虽然学问非常高，但这个问题却也让其寝食难安。

随着距离向国王报告的日期越来越近，这个问题的解决还是没有眉目，多天的废寝忘食使得阿基米德胡子拉碴，衣服也是脏兮兮的，于是阿基米德决定先去洗一把澡，之后再向国王说明情况。

阿基米德伴着沉思走进洗澡的大水桶，就在他缓缓躺下，看着那慢慢溢出水桶的洗澡水时，想到这溢出的水的体积等于自己浸入水中身体的体积，突然阿基米德愣住了，转而跳出水桶，朝着皇宫狂奔而去，一边跑一边大叫：找到啦！找到啦！

来到皇宫的阿基米德欣喜的向国王说道：我终于找到问题的关键了。于是让周围的侍从取来三样东西，分别是：黄金、皇冠、白银，并且这三样东西的质量是相等的，再端来三盆水，将这三样东西放入水中，只见三个盆子中都有水溢出来，阿基米德叫侍从将三份溢出来的水分别装取起来，向国王和众大臣问道：大家看这三份水有什么不一样的地方？众人回答道：看着没什么区别啊，只是三份水的体积各有不同。

阿基米德笑道：没错，这三份水的体积都不相同，而这恰恰说明了皇冠并非纯金打造，而是内部掺了其它金属。

阿基米德进一步解释：我们都知道每种物质都有自己的密度，黄金和白银的密度是不相同的，而在质量相等的情况下，密度不同就体现为物体的体积不一样，这是很容易理解的。而物体放入水中势必要占取水中的部分体积，而这个体积自然是物体自身浸入水中的体积，同样也是溢出水的体积。

知道了这点，我们就可以借此来判断皇冠是否掺假了，因为我拿来了和皇冠等重的金块，因为都是黄金，因此大家的密度是一样的，所以体积也是一样，那么再放入水中后，溢出水的体积理应是一样的，但事实却不是这样，那么只能说明一点，皇冠并非由纯金打造。

听到这样的解释，国王以及众大众无不啧啧称赞，这样的方法实在是高。

不过阿基米德并没有就此停步，毕竟只是利用了物体排开水的体积等于自身浸入水的体积这条常识，而物体在水中受到的浮力到底与什么有关呢？

阿基米德发现当一块物体沉入水中时，如果用秤在水中称量那块物体，会发现它的重量相比于空气中减轻了，而减轻的那部分重量，恰好与溢出水的重量相等。

在经过多次实验后，阿基米德就提出了著名的浮力定律：物体在液体中受到的浮力，等于其排开液体的重量。

上面就是阿基米德发现浮力定律的故事，虽然故事的真伪性值得怀疑，但浮力定律的确是由阿基米德第一个提出，在他的著作《论浮体》有过讲解。

不过本文并未结束，在开头的几段中我们还说过有一些更加深刻思考，那么这个思考是什么呢？先再来看一则典故。

相传在三国时期，有人给曹操进贡了一头大象，曹操和百官们都没有见过这种动物，看着庞大的身躯，便想知道这头大象的重量，可是因为大象的体型过于庞大，平常用的秤都没法称量，大家都很犯难。

此时曹操年幼的儿子曹冲却说道：我有办法。

将大象带到一个小湖旁，准备一艘船，先让大象上船，此时船身定会下沉，在船身上刻下水位；之后将大象移出，再往船上增添石块，待到船身再次下降到之前刻下的水位时就停止添加石块，此时船上石块的总重量就是大象的体重。

不得不说，曹冲的方法确实非常巧妙，因此这个典故也经常出现在小朋友的普及读物种，然而这个典故时值得人们深思的，倒不是其中的奥妙原理，而是关键的一点：既然我们古代有曹冲称象，那为什么我们没有发现浮力定律呢？

有人说曹冲称象是则虚构的典故，但这并不是问题的重点，毕竟我们的文明有数千年的历史，曹冲称象中利用的方法绝对不可能仅此一家，换句话说，就相当于古人曾无数次利用了浮力去解决问题，但为什么始终都没有总结出清晰明确的浮力定律呢？

这种问题往大了讲，实际上就是著名的"李约瑟难题"：为什么近代科学没有从中国诞生呢？往小了说，从经验到本质的科学原理，我们到底中间差了哪一环？首先可以肯定的一点，我们古人是绝对不缺乏智慧的，否则辉煌的五千年文明从何谈起？

既然如此，那到底是什么导致了虽然我们有庞大的经验储备，但近代科学却为何不是从我国发展起来的呢？

---

本篇文章的内容到此结束。

谢谢各位阅读！

以后还会不断更新精心准备的通俗科普长文！

期待您的点评和关注哦！

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。