已知函数f(x)=ln(2ax+1)+x^3/3-x^2-2ax&&且在区间(3,+无穷）上为。。。这一道题知道方向，为何写不出
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。题目： 挂着重物的气球悬浮在水中，向下轻按气球一下，松手，气球将： A.在松手时刻的位置处继续悬浮
B.上浮到原高度处悬浮 C.下沉，直至容器底
D.继续下沉，然后上浮到原处 正确答案是B,但老师和试卷答案经常说是C 这是一道30年来出镜率很高的中考或高考题，然而考试给出的标准答案大多是错的。得分的人其实都错了。我以前也不明白错在哪里。现在明白了，可是不易解释，特别是难以说服较懂物理的人。 这是个有关系统的问题。恳请科学家，最好是系统科学方面的科学家来解释这个问题，最好设计出试验来。 建议大家不要过早下结论，真理的认识往往是曲折的。 如果确实如我所言，那可害人不浅，CCTV科教频道搞个片子吧，很多人会关心的。但愿我是错的。 以前在天涯论坛发过帖子，再温习一下吧。 /publicforum/content/free/1/1893401.shtml ============================================================================ 下面是去年在天涯讨论的帖子 这是本人参与第一道题争论时发的另一道题，为了方便讨论，单独摘出来了，大家拍砖吧。 ****************************************** 其实还有另一道浮力题，老师经常给出错误答案。 题目这样的： /question/.html 在一个盛水容器内挂着重物的气球悬浮在水的中间位置，当你用手将该气球稍向下移动，松手后，气球将： 悬赏分：20 - 解决时间： 14:34 A.在移动的位置处继续悬浮 B.上浮到原来位置，在悬浮 C.下沉，直至容器底 D.下沉后又上浮到原来位置 答案是B,但老师和试卷答案经常说是C ******************************************** 首先我郑重地声明：本人是应用物理专业人士，不是老师，现年40多岁，弄这个题也是因为孩子问的。我可以肯定地说，精确的答案是：“先震荡，逐渐稳定，最后回到离液面高度相同的位置，保持在原高度悬浮，水平位置可能变化。”对这个题来说，给出的答案都不太准确，B和D接近，C肯定是错误的。为什么呢？ 这是平衡原理，被破坏的平衡会尽量恢复平衡，条件是环境没改变。这个题，唯一改变的是手施加了一个力，从而改变了平衡条件，但手离开后，这个改变的条件不存在了，这个系统就要恢复过来，但是要逐渐的，所以要震荡，最后稳定在原高度继续悬浮。 我再讲讲我女儿（看来女儿物理都学得不错）问我真个问题是的情况：这是一次初中毕业考试（中考前）的试题，她答错了，不是标准的答案（下沉），但也不是我的答案，她的答案也看似有道理，至少也和标准答案一样讲得出道理，但也是错的。我告诉她我的答案，她不认可，就去问老师，老师的答案也是下沉。 这个答案真正理解的人会立刻认可，不理解的人不容易讲得通。这个岁数的孩子可能理解起来有困难，其实这是一个有关“系统”方面的问题。我不罗嗦了，专业人员一看便知，只提醒大家一句：“气球里的气体是要反抗的，不会让水无限制压缩的”。 为了说服孩子，我在鱼缸里做实验，但失败了。因为悬浮状态是很难办到的，实际上理论上可以说让重力等于浮力，但实验中是很难那么准的，稍微有点差别就上升或下降。今年春节的时候，机会来了，很巧。女儿买了一个氢气球，拿到家里就松手顶在楼下客厅棚下面了。后来微风把气球吹到楼梯口，气球就上升，到楼上一定位置停下来了，没有顶着楼上的棚，即悬浮着。我把女儿叫来，问她拉下气球的尾巴，再松手，气球会怎么样？结果是：回到原处，继续悬浮，只是水平位置稍有变化。她终于服气了。 说了这么多，我不是要对答案叫真（这个问题本来就挺复杂的，我不指望人人都理解），而是想表达这么几个意思： 1、追求真理要执着。 2、不要盲从权威。老师是学生的权威，专家是老师的权威，但权威说的也不一定对，要勇于怀疑权威。（我说的大家也可怀疑，批评，拍砖，甚至谩骂，呵呵，无所谓，但我仍然坚信我是对的，如果谁能证明我是错的，我也坚决承认，欢迎指正。） 3、要以开放的心境看待一切。要允许别人犯错误，也允许自己犯错误。 4、简单的问题不妨复杂点看待，复杂的问题也不妨简单点看待。 5、希望试卷里不要再出现这个问题。尽量不要继续误人子弟了。 关注楼主收藏转发至天涯微博 西安世园会 “天人长安 创意自然”绿色引领时尚！ 更多品牌专区&& 男同学暑假都要做的一件事 中高考结束了,男生做到这事能改变你一生!有木有49岁丈母娘，逼女婿换内裤 让男人不再说小，成就大男人梦想男人大品牌，女人更喜欢！ 让女人极致幸福(快乐)的秘密武器—美国蓝色动力让女人夜夜“尖叫”的秘密 西班牙红箭！让男人增大3-5CM，无效退款！鸿钧代发货代收货款平台 提供网络热销产品及模板，自助下单，签收即结更多&& 作者：liumangayi 回复日期： 18:32:47 回复
俺放下一个小马扎——静静滴看着你！！！ 难道还抢了一个沙发？？？ 作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 回复
楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子
手机上天涯，随时围观热点： 作者：老猫无良 回复日期： 18:43:27 回复
楼主的水平太差啊 首先气球和铁块已经形成一个悬浮平衡态了，并不是浮在水面上的。 这个时候无论什么原因造成气球变小，浮力必然不能支撑重力，唯一的结果就是沉下去。 楼主只要还学了点东西的，就应该知道，平衡有两种状态。一种能自恢复，一种不能自恢复。 这种气球和铁块的悬浮态就是那种不能自恢复的。 楼主水平太低，懒得说 作者：向钱葱 回复日期： 19:17:49 回复
作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子 —————————————————————— 同意这个说法 作者：atc00001 回复日期： 20:16:26 回复
白活40
手机上天涯，随时围观热点： 作者：dioguitar23 回复日期： 01:24:05 回复
哎 首先那个答案是对 楼上已经有人解答了 其次楼主那个气球试验也不是因为什么系统问题 很好解释 气球下降 空气密度增大 那么浮力也增大 。。 当然要上升了 恢复到原来位置了 （实际上下降由于大气压增大 可能气球体积也会变小 但是影响可以忽略不计） 不明白楼主干嘛想的那么复杂 什么系统问题 真要这么较真的话 还要考虑空气阻尼了 否则 气球永远震荡不停了。。 我认为系统是一个整体概念 它的具体分析还是根据局部推理的 只不过提炼而已 便于理解 这个两个例子很难分析吗？我不认为是错误的 楼主完全是想的过于复杂了 上面有人说平衡有两种 我赞同 不知道楼主怎么想？ 作者：茅厕咚 回复日期： 01:24:27 回复
作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子 ---------------------------------- 解释有误！！！！！ 所谓悬浮状态就是失重了！！！ 拨动气球时是惯性作用是气球走向瓶底的 宇航员练习失重也是根据这个原理来的 正确答案是C 楼上的和楼主没有一个是正确的 作者：dioguitar23 回复日期： 01:38:36 回复
作者：向钱葱 回复日期： 19:17:49 作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子 —————————————————————— 同意这个说法 -------------------- 我又想了下 觉得你这个解释错误的 首先初中物理不会考虑到压缩空气问题 其次那点增加的压强对于气球的形变影响微乎其微 应该不考虑 因此我认为出题者的原意指气球下落过程中由于体积不变所受到浮力不变 因此在下落过程中重力依然等于浮力 所以气球和悬挂的重物依然受力平衡 所以你只要给它一个初速度 它就会保持 一直往下 直到沉到 容器底部 作者：dioguitar23 回复日期： 01:42:41 回复
作者：茅厕咚 回复日期： 01:24:27 作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子 ---------------------------------- 解释有误！！！！！ 所谓悬浮状态就是失重了！！！ 拨动气球时是惯性作用是气球走向瓶底的 宇航员练习失重也是根据这个原理来的 正确答案是C 楼上的和楼主没有一个是正确的 ----------------- 你这个解释简直错误的离谱 你连什么是失重都搞不清楚 失重是指人体受力不平衡 合力指向地球 有一个向下的加速度 比如电梯刚启动往下的那种感觉就是失重的感觉 作者：dioguitar23 回复日期： 01:57:42 回复
作者：茅厕咚 回复日期： 01:24:27 作者：Eeht 回复日期： 18:40:50 楼主，你错了，答案是对的。当拨动气球向下时，由于压强变大气球体积变小，其浮力必然减小，平衡打破，气球自然下到最低。楼主不要误导小孩子 ---------------------------------- 解释有误！！！！！ 所谓悬浮状态就是失重了！！！ 拨动气球时是惯性作用是气球走向瓶底的 宇航员练习失重也是根据这个原理来的 正确答案是C 楼上的和楼主没有一个是正确的 ------------------------ 呵呵 我知道你为什么说成是失重了 因为你看宇航员是漂浮的吧。。 两者性质根本不一样 楼主例题中气球受力平衡 所以悬浮不动 而宇航员合力不为0 只受一个重力 而且靠这个重力作为向心力才能 绕地球转动 之所以看起来悬浮 那是因为宇航员和其他参照物比如飞 船内部其他物体都是以同一个向心加速度绕地球转动 两者相对静止 看起来好像是悬浮的 实际上飞船内部任何物体都是必须以特定半径 决定了特定速度这样的方式围绕地球高速转动 而宇航员之所以在水中模仿失重 只不过是模仿失重的那种感觉和运动操作能力而已 真正的模拟失重是到俄罗斯去乘坐大飞机从高空突然往下俯冲 作者：dioguitar23 回复日期： 02:30:55 回复
楼主 我忽然想到了你举例两道题本质的不同了 首先液体压强跟高度有关系 而且是线性比例关系 而液体密度跟高度没有关系 所以还是不变 因此公式浮力=pgv p是密度不变 v不变 那么浮力也不变 而大气压强和高度不是线性关系 而是非线性关系 高度不同 密度也不同 压强也随之不同 因此随着高度的降低 密度增大 所以浮力也增大 需要说说明的是 无论是液体还是气体 所谓的压强都是密度和高度共同决定 只不过液体密度和高度无关 气体密度和高度有关 所以才导致这两者情况的不同 我坚定不移的认为我的思考是正确的 因为初中这些题目都是非常典型的 我基本上没有错的 虽然过了十几年了 但是应该没忘 关键在于楼主不要想的过于复杂 初高中的物理题目都是在忽略细微之处的理想情况下考虑的 但是总体思路是绝不会有错误的 要是有重大问题 那么多的物理人才早发现了 因为物理教材的编纂好像也是经过物理学家审核的吧 作者：xzhome 回复日期： 03:00:46 回复
作者：布童哥 回复日期： 05:11:26 回复
我可以肯定地说，精确的答案是：杯具 作者：guaguayami 回复日期： 08:29:24 回复
各位大家好，我还是坚信我的答案。各位没有说服我，但很感谢大家参与，希望你能找出说服我的理由。 不过呢，我想强调一点，我不是要细究这道题的答案，我只是要借以表达一些意见，现在又多了一条意见：“真理往往掌握在少数人手里”。我不是贬低大家，绝不是那个意思，我的真正意思是：要宽容，否则会多很多个布鲁诺，那是悲剧。 我确实是应用物理专业人士，要不然我也不会跟孩子较真这么一道题，我是想通过这道题要她理解一点“系统思想”。说实话，这道题不是推理题，而是考察思考方式的。如果你去问钱学森（可惜钱老走了），我相信他会支持我的答案，而且他不会像我们这样推理，而是直接给出答案，钱老是系统工程理论的重要开创者。哪位院士看到此题，请发表意见。不过院士也有不明白的，布罗诺就是“被基督教的院士们害死的”，呵呵。 大家继续吧，我再想想怎么用一般推理的办法来解释，欢迎继续拍砖 作者：高舉红旗 回复日期： 09:03:49 回复
作者：老猫无良 回复日期： 18:43:27 楼主的水平太差啊 首先气球和铁块已经形成一个悬浮平衡态了，并不是浮在水面上的。 这个时候无论什么原因造成气球变小，浮力必然不能支撑重力，唯一的结果就是沉下去。 楼主只要还学了点东西的，就应该知道，平衡有两种状态。一种能自恢复，一种不能自恢复。 这种气球和铁块的悬浮态就是那种不能自恢复的。 楼主水平太低，懒得说 作者：高舉红旗 回复日期： 09:14:13 回复
我把女儿叫来，问她拉下气球的尾巴，再松手，气球会怎么样？结果是：回到原处，继续悬浮，只是水平位置稍有变化。她终于服气了。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 楼主你误导孩子，你孩子一松手，氢气球的总重量小于空气浮力，所以又上升了，而题中的条件是悬浮，浮力等于物体总重力。气球顶在房顶那不是浮力和气球重力的平衡，其中有房顶的限制，房顶顶着呢，也就是房顶对球有个向下的支撑力。 你不要以你昏昏使你女儿昭昭。 作者：高舉红旗 回复日期： 09:21:12 回复
作者：高舉红旗 回复日期： 09:14:13 我把女儿叫来，问她拉下气球的尾巴，再松手，气球会怎么样？结果是：回到原处，继续悬浮，只是水平位置稍有变化。她终于服气了。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 楼主你误导孩子，你孩子一松手，氢气球的总重量小于空气浮力，所以又上升了，而题中的条件是悬浮，浮力等于物体总重力。气球顶在房顶那不是浮力和气球重力的平衡，其中有房顶的限制，房顶顶着呢，也就是房顶对球有个向下的支撑力。 你不要以你昏昏使你女儿昭昭。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 哦，我看错了。对不起。那应该是这样的，由于空气很轻，加上气球里的气体过于膨胀张力，你稍稍向下拉一下，不足于打破平衡，如果在高空做个这样试验还是这样就是你对了。水的重力比较大，对气球压力也大，稍有改变就会打破平衡。这个试验应该在实验室作才行，室内环境条件不是太好 作者：sundyju 回复日期： 10:49:19 回复
虽然楼主是对的，但是这只是中学的考试，所有试题都有一个默认的条件，就是忽略外界因素，一切都是在理想状态下。如果都象你考虑的这么复杂，中学物理80%的题目都要有争议了。 就这题来说，物体原来处于平衡状态，加了一个向下的力，使之向下运动，力撤离以后，物体不受力，做匀速直线运动直到触底。答案选C。这就是中学物理。当然你深究的话，触底以后气球会反弹，再加上气球的浮力，又会带着物体向上运动，往复震荡，最后回到原来高度的位置，这是对的，但是这已经不是中学物理要考察的内容了，可以作为延伸阅读给学生讲解。 我认为根据课程讲授的内容，C和D都可以作为标准答案。如果只学到牛顿三大定律，C应该作为标准答案；如果已经学到冲量了，那么应该把D作为标准答案。LZ用专业的知识来衡量中学的内容是不正确的，学校授课要在学生的知识面以内。据个例子说，你用相对论、量子力学来衡量中学课本，你会觉得课本都是错的，然后你坚持要按相对论来解释运动规律，这不是在教学生，而是在误人子弟。 作者：散之木 回复日期： 10:59:51 回复
还是上升吧，就跟氢气球一样，然后破裂。又跑回到地面。 或者下降吧。标准答案。不要强求改变别人的观点。 人不能跟猪争执。 浮力系列充分表明天涯都是有见识的人。 都是有见识的人！ 作者：散之木 回复日期： 11:06:54 回复
忘记说， 我是支持标准答案的。 作者：guaguayami 回复日期： 11:08:07 回复
SUNdyju,你好。你还是没理解，呵呵。 我说的也是理想状态，没你想的复杂。其实是你想的复杂了。我的依据很简单：“恢复平衡”，因为手拿走后什么条件都没变，就要恢复原状。我没做任何推理，就用这一条原理做判断。 刚才查了一下维基，各位看看其中一段： http://en.wikipedia.org/wiki/Bouyant Stability A floating object is stable if it tends to restore itself to an equilibrium position after a small displacement. For example, floating objects will generally have vertical stability, as if the object is pushed down slightly, this will create a greater buoyant force, which, unbalanced against the weight force will push the object back up. 但你说的授课知识范围的意见我同意。 作者：Fangleiqhd 回复日期： 11:18:21 回复
最近怎么都跟阿基米德干上了? 作者：_快乐小虫 回复日期： 11:36:56 回复
那一个博士应该如何来教初中物理呢？或者说，我们应该怎样教育小孩呢？ 作者：青春豆ABC 回复日期： 11:44:13 回复
我不得不非常遗憾地告诉楼主，你的应用物理算是白学了！ 气球为什么会在到达一定的高度后悬浮呢？是因为大气的密度是不均匀的，越往上，大气密度越小，浮力也就越小。气球只所以会在平衡位置上下振荡，是因为它如果越过了平衡位置，就会受到一个指向平衡位置的合力。而水的密度是均匀的（如果你不钻牛角尖的话），所以悬浮在水中的物体受到的浮力和它所处的深度无关，所以不会出现气球在空气中那种振荡条件，也就不会产生振荡，只会出现一边倒的现象：要么上浮，要么下沉。而事实是越往下压力越大，气球被压缩，体积变小，所以下沉，只到沉到底为止。 楼主居然还抬出钱老来唬人，实在可笑之极！系统科学就你说的那样啊？钱老真活过来看你的高论，估计立马就又被你气回去了。 作者：者逆天_强 回复日期： 11:45:57 回复
气压，水压，潜水艇！ 作者：青春豆ABC 回复日期： 11:54:52 回复
楼主又抬出“维基”来唬人了。维基上说的是“floating(漂浮）”，不是“suspended（悬浮）”。只有漂浮的情况下才会出现楼主所说的那种状况。 作者：青春豆ABC 回复日期： 11:57:56 回复
楼主又抬出“维基”来唬人了。维基上说的是“floating（漂浮）”，不是“（suspended悬浮）”。只有在漂浮情况下才会出现楼主所说的那种情况。 作者：暴力怪叔叔 回复日期： 12:26:25 回复
这么简单还要纠结？按下去气球后，深处水的压强大，吧气球压缩了，排开的水减少，浮力减小，然后，下沉，然后累计效果叠加，不可回复！还什么啥啊？ 什么都要纠结，都不用活了，纠结也要纠结点有难度的啊！ 作者：hifidim 回复日期： 12:35:29 回复
实话说这道题目如果不是用气球悬挂重物而是改用空瓶悬挂就好多了 因为气球下沉过程随着水的压强变化肯定变形 那答案很不好说的 弄不好真的需要试验才能得出结论 作者：10牛水 回复日期： 18:06:21 回复
流~~~过~~~ 作者：guaguayami 回复日期： 11:52:55 回复
请考虑反过来会怎样： 如果向上拉一下，气球所受压力变小，体积变大，浮力变大，上浮，体积继续变大，直至到顶。 显然这是错误的。“向下按，会下沉底”的结论也是错误的。平衡态就是总是恢复到一个平衡状态。 这是考验智慧的题目，非聪明人可解答。看看你是智者，还是聪明人？ 作者：凤歌独舞 回复日期： 14:30:53 回复
我对LZ的敬仰犹如滔滔江水一发不可
楼主发言：1次 发图：0张 | 更多
信不信，由你，我反正是信了。 哈哈哈，朋友请批评吧。我就是较真。不怕挨骂。
中国人都是赵括，纸上谈兵，大谈理论，拿笔计算，却很少有人会去做实验。
答案是C，下沉
而且越沉越快
呼吁有条件的人做个实验。 时间是检验真理的标准。
实践是检验真理的标准。
我把这个问题放到国外“科学论坛”上面了，看看老外怎么说。 http://www.scienceforums.net/topic/58789-a-question-on-buoyancy-confusing-too-many-chinese/page__pid__618600#entry618600
这是在老外的科学论坛上的要论。继续讨论中。 Welcome to ScienceForums.Net! Sign In & Register Now!Welcome to ScienceForums.Net! We welcome science discussion at all levels — from beginners to researchers, covering topics from biology to computer science, and much more. Registration is fast and free, and allows you to post on the forums, so register now and join the discussions!
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#1 Yesterday, 08:35 AM ArtW
Lepton A small balloon with a stone, stably suspending in the water, gently push it down, then release, it will: •A. suspend in the position •B. go up and suspend at •C. sink to the bot •D. float to the surface of water. The right answer is __ . I think the correct answer is B, but the most Chinese people believe the answer is C. My reason is that the balloon will go back to the balanced point. I put the question on many forums in China, and I am not persuaded. This question is famous because it often appears in the important exams, for example, the BIG exam for university entrance. Unfortunately, answer C is often chosen as the correct answer even though it is wrong. It is difficult to explain, especially hard to explain for the people who know something about physics. I want to know how the people in the other countries think. This is a question about System Science, so I hope true scientists in this area give us the right answer, and show it in a test. This is a hot question now in China, so take a part in it and have fun. Thank you. If you understand Chinese, you could go to: ...1/1893401.shtml ...09.shtml#Bottom tv.cn/t...-1.html 0 Posts: 3 | Joined: Yesterday, 06:23 AM Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #2 Yesterday, 08:58 AM CaptainPanic
Organism Is the balloon at the surface, or really hanging below the surface? If you push down, the pressure becomes higher. The gas in the balloon will be compressed, the balloon will have less volume, and it will logically displace less water. Veni, vidi, modeli - I came, I saw, and I modeled it 0 Posts: 2,682 | Joined: 23-January 08 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #3 Yesterday, 09:13 AM ArtW
Lepton I mean, the balloon is below the surface, and beyond the bottom, and stops somewhere. 0 Posts: 3 | Joined: Yesterday, 06:23 AM Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #4 Yesterday, 09:47 AM swansont
Shaken, not Stirred Why do you think C is wrong? Minutus cantorum, minutus balorum, minutus carborata descendum pantorum Stop failing the Turing test! My SFN blog: Swans on Tea If I was helpful, let me know by clicking the [+] sign -& 0 Posts: 17,223 | Joined: 04-October 03 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #5 Yesterday, 10:43 AM ewmon
Baryon CaptainPanic, on 27 July 2011 - 08:58 AM, said: If you push down, the pressure becomes higher. The gas in the balloon will be compressed, the balloon will have less volume, and it will logically displace less water. Yes, as any submariner will tell you, buoyancy involves positive feedback such as the Captain has described. The answer is C, the balloon/stone will sink to the bottom of the container. The same positive feedback holds true if the object is nudged upward. Scuba divers see this with air bubbles, which continuously become larger and faster. Maintaining constant depth in a motionless submarine requires work, and some forward motion allows them to use the diving planes to aid in maintaining depth. When you have a hammer, all problems star but when you don’t have a hammer, you don’t want anything to look like a nail. 0 Posts: 528 | Joined: 24-March 10 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #6 Yesterday, 11:05 AM J.C.MacSwell
Organism ArtW, on 27 July 2011 - 08:35 AM, said: A small balloon with a stone, stably suspending in the water, gently push it down, then release, it will: •A. suspend in the position •B. go up and suspend at •C. sink to the bot •D. float to the surface of water. The right answer is __ . I think the correct answer is B, but the most Chinese people believe the answer is C. My reason is that the balloon will go back to the balanced point. I put the question on many forums in China, and I am not persuaded. This question is famous because it often appears in the important exams, for example, the BIG exam for university entrance. Unfortunately, answer C is often chosen as the correct answer even though it is wrong. It is difficult to explain, especially hard to explain for the people who know something about physics. I want to know how the people in the other countries think. This is a question about System Science, so I hope true scientists in this area give us the right answer, and show it in a test. This is a hot question now in China, so take a part in it and have fun. Thank you. If you understand Chinese, you could go to: ...1/1893401.shtml ...09.shtml#Bottom tv.cn/t...-1.html I see only two obvious stable positions for the system, stone on the bottom and balloon at the surface. In between I don't see how you can easily tune the weight/volume to a stable condition, though you could tune the temperature and temperature gradient of the water to get that affect. 0 Posts: 1,478 | Joined: 30-January 05 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #7 Yesterday, 11:22 AM imatfaal
Molecule B would only be the correct answer if the balloon/air inside was as incompressible as water. Glass spheres of a predetermined denisty can be used to ascertain temperature of a fluid - Galilean Thermometer A little learning
drink deep, or taste not the Pierian spring: there shallow draughts intoxicate the brain, and drinking largely sobers us again. - Alexander Pope 0 Posts: 732 | Joined: 28-September 10 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #8 Yesterday, 11:45 AM J.C.MacSwell
Organism imatfaal, on 27 July 2011 - 11:22 AM, said: B would only be the correct answer if the balloon/air inside was as incompressible as water. Glass spheres of a predetermined denisty can be used to ascertain temperature of a fluid - Galilean Thermometer B could be correct if the balloon was originally stably at the surface, by enough to keep the average density of the balloon/stone system above that of the water even after the &gentle& compression. 0 Posts: 1,478 | Joined: 30-January 05 Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply -------------------------------------------------------------------------------- #9 Today, 02:09 AM ArtW
Lepton Usually, the two obvious stable positions, at the surface and on the bottom, exist. Here, this question means that the system, including the balloon and air inside, the stone and water, is at a STABLE and BALANCED point. This STABLE and BALANCED point may exist, even if it is difficult to tune. At the ideal point, all forces get to the balanced values, the balloon with the stone will suspends at this point. I give you an example alike. The story happened the last winter. My daughter’s balloon quietly suspended in the air inside my house, did not touch the ceiling and kept the distance of 1 meter, and stayed there. I remembered this question I just put here today, and she met this question in her test. I asked her how the balloon would go if I pulled it down, and she gave me the answer as the most people, YES, just SINK! To the floor! She believes these two questions are the same, I also believe. What happened later? I pulled it down by the string under the balloon, and held it for several feet, and for several seconds, then release it. IT RETURNED TO THE ORIGINAL POSITION! YES! This is a real story! OK, now I make a little bit change about the question. The new one is: ================================================================================ A balloon with a string, stably suspending in the air inside a house, gently pull it down, then release, it will: •A. suspend in the position •B. go up and suspend at •C. •D. go up and stop at the ceiling. The right answer is __ . ================================================================================ Now, I have told the REAL answer, tell me why please. Thank you a lot! 0 Posts: 3 | Joined: Yesterday, 06:23 AM Back to top of the page up there ^ MultiQuote
Reply --------------------------------------------------------------------------------
Air in the balloon will resist the compression. The balloon suspends somewhere means all forces are balanced. The bigger the compression force from water is, the bigger the resisting force from air is. The bigger resisting force makes the balloon biger, and then the floating force becomes bigger, and the balloon goes up, renturns to the old place.
国际论战直播 #11 Today, 07:03 AM J.C.MacSwell
Organism ArtW, on 28 July 2011 - 02:09 AM, said: Usually, the two obvious stable positions, at the surface and on the bottom, exist. Here, this question means that the system, including the balloon and air inside, the stone and water, is at a STABLE and BALANCED point. This STABLE and BALANCED point may exist, even if it is difficult to tune. At the ideal point, all forces get to the balanced values, the balloon with the stone will suspends at this point. I give you an example alike. The story happened the last winter. My daughter’s balloon quietly suspended in the air inside my house, did not touch the ceiling and kept the distance of 1 meter, and stayed there. I remembered this question I just put here today, and she met this question in her test. I asked her how the balloon would go if I pulled it down, and she gave me the answer as the most people, YES, just SINK! To the floor! She believes these two questions are the same, I also believe. What happened later? I pulled it down by the string under the balloon, and held it for several feet, and for several seconds, then release it. IT RETURNED TO THE ORIGINAL POSITION! YES! This is a real story! OK, now I make a little bit change about the question. The new one is: ================================================================================ A balloon with a string, stably suspending in the air inside a house, gently pull it down, then release, it will: •A. suspend in the position •B. go up and suspend at •C. •D. go up and stop at the ceiling. The right answer is __ . ================================================================================ Now, I have told the REAL answer, tell me why please. Thank you a lot! I assume this is a helium filled balloon in this case? Probably one that has lost some helium and absorbed some air? Or tuned to be just the right weight? Assuming that: Air is cooler and denser near the floor and the temperature gradient and resulting density gradiant is sufficient to give the balloon (which as a system is denser than the ceiling air yet lighter than air at the floor) a net buoyant force near the floor, and net sinking force near the ceiling. Unlike the situation with the balloon in the water the pressure gradient is not sufficient to change the balloon enough to overcome the difference and the balloon finds equilibrium at it's original height or position. When I say &unlike& I am comparing it to a typical case...a water balloon/stone set up could also do this in the right conditions as per your quote that I bolded and as I mentioned in an earlier post. But typically this water balloon/stone would not be a stable setup and any displacement up or down would send it in that direction. ArtW, on 28 July 2011 - 06:17 AM, said: Air in the balloon will resist the compression. The balloon suspends somewhere means all forces are balanced. The bigger the compression force from water is, the bigger the resisting force from air is. The bigger resisting force makes the balloon biger, and then the floating force becomes bigger, and the balloon goes up, renturns to the old place. As the air resists the increased compression at greater depth, what happens to the volume? With less volume, what happens to the buoyant force? 0
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Reply -------------------------------------------------------------------------------- #12 Today, 07:52 AM
Lepton J.C.MacSwell, on 28 July 2011 - 07:03 AM, said: I assume this is a helium filled balloon in this case? Probably one that has lost some helium and absorbed some air? Or tuned to be just the right weight? Assuming that: Air is cooler and denser near the floor and the temperature gradient and resulting density gradiant is sufficient to give the balloon (which as a system is denser than the ceiling air yet lighter than air at the floor) a net buoyant force near the floor, and net sinking force near the ceiling. Unlike the situation with the balloon in the water the pressure gradient is not sufficient to change the balloon enough to overcome the difference and the balloon finds equilibrium at it's original height or position. When I say &unlike& I am comparing it to a typical case...a water balloon/stone set up could also do this in the right conditions as per your quote that I bolded and as I mentioned in an earlier post. But typically this water balloon/stone would not be a stable setup and any displacement up or down would send it in that direction. As the air resists the increased compression at greater depth, what happens to the volume? With less volume, what happens to the buoyant force? The increasing speed of the force from the air inside the balloon, is faster, than the increasing speed of the force of compression from the water, as the depth becomes greater and greater. The increasing speed of the volume, is faster, than the reducing speed of the volume, as the depth becomes greater and greater. Air is cooler and denser near the floor, yes! BUT, water is cooler and denser near the bottom, too. You know, consider the case in sea. We can assume the container is deep enough, so a stable balanced point can exist.
这么简单的问题 回家做个小实验立马就知道答案
盗版一下，中国姑娘喜欢黑叔的几大原因，1体型高大，多喜运动；2开朗幽默，能主持脱口秀；3教育程度多数偏低，有体力专长，4，有艺术细胞，会唱rap，5 自信还是自信 6，size很大，女性很需要，还要技巧做神马？？
@荒漠狼烟 17:31:10 这么简单的问题 回家做个小实验立马就知道答案 ----------------------------- 实验室很难做的，试试就知道了
悬浮这种状态是应该有个固定的水平位置的，假设这个气球是刚性的不会受到压力的影响而造成体力变化，那么当一个向下的力给它时会产生一个短暂的向下运动，但由于水越深压力越大，相应产生的浮力越大（这点跟课本上讲的不同，课本上是说未完全浸入时浮力会跟水深有关，完全浸入后不变，其实是只考虑了体力因素，未考虑水压的问题，因为由于球形的结构，在水中下半边受到的向上压力会大于上半边向下的压力，这里简单解释为浮力），而重力没有增加，所以最终会上浮并超过原位置，然后再上下震荡短暂时间后在原水平位置继续悬浮。所以我支持楼主的说法。
楼主谬论
还可以反向想一下，如果这个力不是向下给的而是向上的，它会一直浮到水面吗？显然会上浮一段，距离跟力的大小有关，但仍然会慢慢下降回到原水平位置。
气体压强产生的原因是分子热运动，而液体压强是重力产生，楼主的实验完全没有效力
其实，气球是否是刚性的对这个题没有影响，这是个系统平衡的问题
This is a simple question, but it is saying a principle for &SYSTEM&, BALANCE. This SYSTEM is originally at a balanced point, even though to get this point is difficult. Now, nothing is changed but the downwards pushing force, and then the force disappears. The system will return into BALANCE, which means the balloon will go to the original position.
LZ说得很对，真正的情况怎么可以是高中物理可以解释的！！！ 试想一下，假如这个水缸无限深，难道气球可以一直下沉么！！！
朋友们， 你一定做过这道题， 你可能做错了， 或者做对了而老师说你错了， 或者考试遇到了，你做对了却没得到分。 再做一次吧。
果壳网 直播辩论 /post/56593/
假定理想状态，这是所有物理定律的要求。比如质点，比如刚体，这个中学物理老师都会讲的。楼主你的书没有读通呀，基础不牢。
转播一下果壳网的情况 方弦 科学松鼠会成员，信息学硕... ψ 我觉得是C，我看了Science Forum的人，基本上也是C。 然后LZ在那边说受到更大的压力后气球会变大……我觉得非常无语……的确气球内的气压会变大，但是气球本身会变小……而且在题目中所处的环境，一般认为水压的变化相对于气球气压的变化忽略不计…… 引用
Clones 下沉是…… 是因为认为手使气球下降后，更高的水压让气球的体积变小，从而排开水的体积变小，无法产生足够的浮力抵消重物的重力，从而继续下沉。下沉后气球继续压缩，于是直至沉底 我不认为空气中的气球实验能解释水中的现象…… 以上 引用
ArtW 2楼可以用系统的观点考虑一下 引用
ArtW 兄弟，气球会反抗的！他不会让你一直压缩下去的 果壳里的朋友们，谁来设计个实验吧 这个实验很难做，不好做到悬浮 引用
ArtW 你们可以直接在Science Forums里发言 引用
ArtW 引用ArtW的回应：你们可以直接在Science Forums里发言 那里我也叫 ArtW 引用
Tyrael 软件工程本科生 ψ 果断做实验啊~~实验党一出谁与争锋啊 引用
Clones 引用ArtW的回应：兄弟，气球会反抗的！他不会让你一直压缩下去的 果壳里的朋友们，谁来设计个实验吧 这个实验很难做，不好做到悬浮 怎么反抗？ 你是说压缩后的气体产生更高的压强，可以高过下降的高度造成的水压的升高？你既然在考虑平衡态，为什么不考虑这两个压强也是需要平衡的？水压升高是肯定的，于是气球里的气体（当然考虑理想气体，同温情况）受压压缩，于是产生更高的压强，与水压平衡。但是平衡了以后显然气球变小了，于是排开水体积变小，于是无法与重物重力平衡…………我不明白有什么机制可以让气体压强升高的过程可以突变得比水压高，因为显然是水压升高导致的气压升高，后者没有理由可以比前者大。 引用
ArtW 9楼已经接近真理了，呵呵 引用
果壳中的大设计 为何你不给出自己理由？你说难解释起码也给出解释好让大家反驳 引用
Clones 引用ArtW的回应：9楼已经接近真理了，呵呵 求这些曲线的公式 引用
ArtW 恩 我的理由在别处帖子说过很多次了。 我昨天才知道果壳网这么好，才贴上来。 我马上整理一下我的意见，稍等，或者各位先看看其他论坛里的讨论。
可以用极限法验证：把它下拉放到海底，假设气球不会爆，那么气球体积会变小好多，那么浮力会减小好多，怎么可能回到原来的位置呀？
转果壳网直播 果壳中的大设计 引用爱丽丝的猫的回应： 至于这个问题，我倒觉得会浮起来的.... 莫非是注水的时候水从下面把气球冲上去？- - 好吧开玩笑..亮理由吧 引用
ArtW 转Science Forums
ArtW Lepton J.C.MacSwell, on 29 July 2011 - 02:00 AM, said: So it's smaller, less buoyant and attached to a weight that made it neutral buoyant when it was larger. With that weight included it now as a system is heavier than water. When I let it go, why would it rise? Just at this moment, the resisting force from air inside baloon is bigger the pressure from water. The balloon wants to be bigger. 引用
ArtW 累死我了，好几头忙活。 我是何必呢？ 引用
爱丽丝的猫 引用果壳中的大设计的回应： 莫非是注水的时候水从下面把气球冲上去？- - 好吧开玩笑..亮理由吧 注水之后相当于气球在更深的地方着句我没有看懂...不是原来是悬浮的吗？ 只是注水的话排开液体的体积没有变，所以浮力应该还是不变的吧 引用
果壳中的大设计 引用ArtW的回应：转Science Forums ArtW Lepton J.C.MacSwell, on 29 July 2011 - 02:00 AM, said: So it's smaller, less buoyant and attached to a weight that made it neutral buoyant when it was larger. With that weight included it now as a system is heavier than water. When I let it go, why would it rise? Just at this moment, the resisting force from air inside baloon is bigger the pressure from water. The balloon wants to be bigger. 你让我一个高中生情何以堪...看这贴要5分钟啊5分钟... 引用
爱丽丝的猫 引用ArtW的回应： 我可以给你看我的学历证明 呵呵 这个我没撒谎 当然我并不是说我学了这个专业就能搞明白这个题 要是真明白了 也不会到这里请教大家 我只是怀疑他有问题 担心误导了孩子们 我真心希望我是错误的 玩笑而已，楼主不必认真，只看问题就可以了 引用
ArtW 我给CCTV10发过好几次，让他们做个试验，人家一直不理我。呵呵，就算我是错的，那也得证明一下啊，要不我不服啊。 倔吧。搞学问还真的倔点。但我服从事实。 要所有人都这么倔，火车就不会追尾了。 引用
h46incon 引用爱丽丝的猫的回应： 怎么做到不注册就发言呢？ 名字空白，头像空白。 引用
ArtW 引用果壳中的大设计的回应： 你让我一个高中生情何以堪...看这贴要5分钟啊5分钟... 哥们原谅我吧 我两头写不比你看累多了啊 我真是个SB，费力不讨好，哈哈哈 引用
果壳中的大设计 引用爱丽丝的猫的回应： 注水之后相当于气球在更深的地方着句我没有看懂...不是原来是悬浮的吗？ 只是注水的话排开液体的体积没有变，所以浮力应该还是不变的吧 对于注水过程，我理解是－－在原来的能让气球悬浮的水上方加一层水，看图 引用
爱丽丝的猫 引用ArtW的回应：我给CCTV10发过好几次，让他们做个试验，人家一直不理我。呵呵，就算我是错的，那也得证明一下啊，要不我不服啊。 倔吧。搞学问还真的倔点。但我服从事实。 要所有人都这么倔，火车就不会追尾了。 要说的话，这个实验您完全可以自己做，什么事都找cctv...我再吐个槽，这又让我想起了民科...好了，吐槽结束，向楼主道歉 引用
爱丽丝的猫 引用h46incon的回应： 名字空白，头像空白。 原来如此... 引用
ArtW 两头大战，战完鬼子，战同胞。真累，也没几个人跟我一伙。 引用
Clones 引用ArtW的回应：我给CCTV10发过好几次，让他们做个试验，人家一直不理我。呵呵，就算我是错的，那也得证明一下啊，要不我不服啊。 倔吧。搞学问还真的倔点。但我服从事实。 要所有人都这么倔，火车就不会追尾了。 你这样搞肯定不行……遇到这种情况，需要自己设计实验来证明，不要寄望于别人…… 我个人认为关于气体、液体压强、浮力这些内容不是什么很困难的物理内容，相关定理原理都是经过了前人实验验证过了的。因此对于一些不直接由实验验证的，但显然属于范畴内的问题，完全可以通过数学、思维实验来解决。 引用
爱丽丝的猫 引用果壳中的大设计的回应： 对于注水过程，我理解是－－在原来的能让气球悬浮的水上方加一层水，看图 哦...我以为是日常那种“注水” 这样的话就了解了 引用
果壳中的大设计 引用ArtW的回应：转Science Forums Just at this moment, the resisting force from air inside baloon is bigger the pressure from water. The balloon wants to be bigger. 这句话跟你的观点一样（还是本来就是你？没看），我还是想说，气球里面的压强不会变得比水压大，只能时刻保持一样大 引用
ArtW 引用果壳中的大设计的回应： 对于注水过程，我理解是－－在原来的能让气球悬浮的水上方加一层水，看图 其实，上下左右怎样注水都一样。哈哈哈 引用
果壳中的大设计 引用爱丽丝的猫的回应： 哦...我以为是日常那种“注水” 这样的话就了解了 所以我回答的时候加入了“忽略水流影响” 引用
ArtW 引用果壳中的大设计的回应： 这句话跟你的观点一样（还是本来就是你？没看），我还是想说，气球里面的压强不会变得比水压大，只能时刻保持一样大 就是我 我在那里也叫 ArtW 引用
ArtW 引用果壳中的大设计的回应： 所以我回答的时候加入了“忽略水流影响” 你的答案？ 引用
@guaguayami
10:34:00 题目： 挂着重物的气球悬浮在水中，向下轻按气球一下，松手，气球将： A.在松手时刻的位置处继续悬浮 B.上浮到原高度处悬浮 C.下沉，直至容器底 D.继续下沉，然后上浮到原处 ...... ----------------------------- 为什么我觉得会触底反弹上浮至水面
转播果壳网： 最新回应 101楼
lg-thunder 加溶质 引用
果壳中的大设计 引用lg-thunder的回应： 还有更好的理想实验 就是 加速度 模拟 水压增加。 如何加速度模拟水压增加？就这里没看懂 引用
毛桃三 这个问题挺复杂的，应该会有很多前提条件吧。比如气球材料的劲度、水看作可压缩还是不可压缩，把气球下压多少等等。甚至下压时的扰动都有可能使气球附近水的物理状态产生变化，进而影响气球将来的进程。我觉得没有经过计算或实验都不好轻易下结论，最后的答案可能是各个因素博弈的结果。考试出这样的问题也许不是很妥当，但引起大家的讨论确实这个题目最大的价值。我想大家可以把前提定的更细致一点，就可以建模或实验啦。呵呵，有些混沌的感觉。。。 引用
lg-thunder 引用Clones的回应： 给我个调解水的密度的方法…… 加盐之类的可溶物质 能让水密度 增加 不是吗？ 还是 好久没弄过这个 我忘了。 引用
苑苑思无涯 微调，可以通过温度。 大调，可以通过加盐水或者淡水 引用Clones的回应： 给我个调解水的密度的方法…… 引用
lg-thunder 引用果壳中的大设计的回应：如何加速度模拟水压增加？就这里没看懂 广义相对论 有一个 类比 就是 加速度 和引力的类比 这个不难理解吧
等等 用加速度 有问题 ，这个我没想仔细 如果用加速度就相当于 把实验放在一个引力更大 或者更小的 地方进行实验 ，这个我得再仔细想想。
因为水的压力大部分来至于重力 而气球里的压力 更多的是分子热运动。 引用
果壳中的大设计 引用苑苑思无涯的回应：微调，可以通过温度。 大调，可以通过加盐水或者淡水 加热会有冷热对流，加水会把气球冲走...有影响啊 引用
清源 气球下的重物用铁块，容器底用电磁铁，通电模拟用手按下气球。 或者重物用条形磁铁，这样就能模拟按下或者拉上气球。 恩恩，召唤实验帝 引用
果壳中的大设计 引用lg-thunder的回应： 广义相对论 有一个 类比 就是 加速度 和引力的类比 这个不难理解吧 我确实没看过这个，简单解释一下？ 引用
lg-thunder 爱因斯坦用的电梯解释这个远离 在宇宙无重力条件下 你在一个以9.8米每平方秒的电梯里，此时你能感觉到和在地球上有什么不同吗？天平能正常称量，你也会感觉有东西把你往下拉，让你站在电梯上，举起东西任然需要在地球上的力量。 引用
lg-thunder 引用清源的回应：气球下的重物用铁块，容器底用电磁铁，通电模拟用手按下气球。 或者重物用条形磁铁，这样就能模拟按下或者拉上气球。 恩恩，召唤实验帝 再次简化了，水密度也不用调了，现在需要一个学材料的 找出一个好的气球 来做实验 减少气球本身材质的干扰 引用
果壳中的大设计 引用lg-thunder的回应：爱因斯坦用的电梯解释这个远离 在宇宙无重力条件下 你在一个以9.8米每平方秒的电梯里，此时你能感觉到和在地球上有什么不同吗？天平能正常称量，你也会感觉有东西把你往下拉，让你站在电梯上，举起东西任然需要在地球上的力量。 原来是这个..你意思是加速水缸来达到加压减压的目的？ 引用
lg-thunder 引用果壳中的大设计的回应： 原来是这个..你意思是加速水缸来达到加压减压的目的？ 开始是这样想的 但是很显然不好办 原理上也有点漏洞 所以当我没说过 引用
果壳中的大设计 我看到LZ在天涯发的帖子有一句话：实际上理论上可以说让重力等于浮力，但实验中是很难那么准的，稍微有点差别就上升或下降。 于是，“稍有点差别”可不可以认为是在平衡位置移动了一点（就相当于用手动了一下），既然稍有差别就上升下降，而不是往平衡位置移动，那么就应该是C吧？ 而如果偏离了平衡位置会回去，那么把气球摆在平衡位置应该很简单吧？就像把不倒翁放直很简单一个道理，因为它有回去的趋势。 引用
动感超人 争议很激烈嘛，我倾向于深到水底的答案，但也只是直觉而已。 急急如律令，果壳实验帝立即现身给大家一个准确说法吧！ 引用
gogo503 我觉得是选C,以动量守恒分析,首先汽球和挂物当一个系统,这个系统是稳定的浮在水中,接着突然受到外界手给这系统一个向下的瞬间动量,所以这系统最后是会一直向下运动直到底部吸收了. 引用
梦若速殇 还没上初中的同学表示完全被搞晕了 引用
alanwonder 作为一道高考题貌似可以选c 引用
方弦 科学松鼠会成员，信息学硕... ψ 这个还盖什么楼啊，LZ的那个什么SYSTEM就是在乱来。平衡根据能量函数在该点的二次导数，可以分成稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡，而其中只有稳定平衡才会在外来微小扰动下保持稳定。水中气球什么的，能量函数显然不符合这个（假定水体等温）……如果水体温度不变的话内能不变（气球不绝热，取稳态近似，不考虑热传递时间），动能和势能是唯一要考虑的，但是它们加起来是个常数，也就是说这个是一个随遇平衡，不会回到原来的地方。 从另一个角度来看的话，可以直接驳倒LZ的SYSTEM的那个什么东西。在无限光滑平面上的一个球，它处于0点的稳定不动平衡状态。我们轻轻一推，按照LZ的神推论，原来是在平衡位置的球，必定会回到平衡位置，也就是说推出去之后，那个小球会慢慢停下，然后奇迹般重新滚动回到原来的位置。 多么神奇的玩具啊（还真有这种玩具，不过是特别设计出来的），以后打球就不用去捡球了，反正会回到原来的位置的。 引用
sx349 现在气球和重物（系统）处于平衡位置 把气球轻拍一下 对气球而言，内能增量ΔE=Q+W 因为此处没有吸放热，Q=0 手的力对气球做正功，W&0 所以 ΔE&0，气球温度上升 根据理想气体方程 pV=nRT 首先，气球肯定是被压到更深的地方了（由题述“上浮到原高度”），根据压强公式p=ρgh，水压（外压）增大 其次，手拍了气球一下，气球发生形变，体积减小，因为T上升V减小，n、R为定值，所以气球内部气体压强也增大。 第三，此时V减小，根据浮力公式F浮=ρgV，浮力减小，不能和重力平衡，气球连带重物向下运动。 如果气体压强小于等于外压，那么显然的，气球就不停地往水下沉了。不予多加讨论了。 如果气球内部气体压强增大到很大，确实有可能使得气球的体积增大，但是也不可能像LZ说的那样回到平衡位置。 这么考虑： 因为现在气球的体积V'是小于临界平衡体积V的，所以物体受到的合外力竖直向下。如果气球体积在内压大于外压的原因下开始膨胀，那么当膨胀到大小又达到V的时候，合外力为0，这时候气球的速度还是向下的。为了要上浮，气球必须继续膨胀（就当它内压很大好了）（不能不膨胀（也就是内压=外压），原因见下一段），一直到底，速度为0。这一段称为下沉阶段。 在下沉阶段，一定不存在一个时刻使得内压=外压。如果某个时刻内压=外压了，那么因为气球还在向下运动，气球再往下去的时候，外压增大，内压要和外压平衡的话，体积就要减小，减小的结果是竖直向下的合外力进一步增大。 接下来是上浮阶段，因为我已经说了，下沉阶段是不会有一个时刻内压=外压的，而一开始我们又知道内压一定是大于外压的，所以下沉阶段内压不断减小，外压不断增大，但始终没有平衡（也可能到了最低点恰好平衡，不影响）。这时候开始上浮，外压开始减小，内压比外压大，所以内压会减小，体积会增大，竖直向上的合外力进一步增大，不断上浮。结果是体积越来越大越来越大，即便到了之前的平衡位置也不会停下来，而是会继续向上升。 引用
sx349 引用gogo503的回应：我觉得是选C,以动量守恒分析,首先汽球和挂物当一个系统,这个系统是稳定的浮在水中,接着突然受到外界手给这系统一个向下的瞬间动量,所以这系统最后是会一直向下运动直到底部吸收了. 动量守恒有问题，有阻力。 引用
我该说些什么好呢 这是平衡原理，被破坏的平衡会尽量恢复平衡，条件是环境没改变。这个题，唯一改变的是手施加了一个力，从而改变了平衡条件，但手离开后，这个改变的条件不存在了，这个系统就要恢复过来，但是要逐渐的，所以要震荡，最后稳定在原高度继续悬浮。 这个物体的环境是没有改变，他的环境不就是受力平衡吗？那如果给他一个力那么他会在另一个地方受力平衡，这个系统是恢复了，但是位置改变了，出题老师应该没想这么复杂，首先这个物体二力平衡，他可以在水中任意位置平衡，施加一个力物体的位置会改变，所以下沉，如果考虑气球下沉受水压和自身弹力的作用，那他可能是变大也可能是变小 引用
果壳中的大设计 引用我该说些什么好呢的回应：这是平衡原理，被破坏的平衡会尽量恢复平衡，条件是环境没改变。 要知道不是所有平衡被破坏了都会尽量恢复的，停在针尖上的球平衡了，被推了一下掉了也不见得会有回去的趋势 而且，气球下沉哪来的变大的可能？ 引用
aptx4869 民科了…… 引用
gogo503 浮力和重力等这些已经达到了平行一种状态,不会再有额外的力阻止这系统向下运动,直到碰撞底部,重物的动量完全给底部吸收完最后只剩下汽球的动量,这样之后我觉得就会来回上下振动运动(首先汽球当然是不会变形钢性才行) 引用sx349的回应： 动量守恒有问题，有阻力。 引用
果壳中的大设计 引用gogo503的回应：浮力和重力等这些已经达到了平行一种状态,不会再有额外的力阻止这系统向下运动,直到碰撞底部,重物的动量完全给底部吸收完最后只剩下汽球的动量,这样之后我觉得就会来回上下振动运动(首先汽球当然是不会变形钢性才行) 气球下去之后体积变小浮力变小 引用
ArtW 我游泳回来了，继续论战。先说几句话： 1. 支持某位朋友的观点，这道题太复杂，以后不要出现在高中以前的考试中，以免误导孩子们。 2.考虑一下，如果向上提拉一下气球再松开，会怎样？ 引用
果壳中的大设计 引用ArtW的回应：我游泳回来了，继续论战。先说几句话： 1. 支持某位朋友的观点，这道题太复杂，以后不要出现在高中以前的考试中，以免误导孩子们。 2.考虑一下，如果向上提拉一下气球再松开，会怎样？ 上升变成漂浮状态 记得你在天涯发的贴有”冬天的气球“这个例子吧？我同学看了之后说空气上下密度不一样，越往上空气密度越小而水则可以认为处处相等 引用
ArtW 其实气体、液体、固体都一样，上面密度小，下面密度大。我没说说谁有多深啊。你可以认为足够深。 引用
aptx4869 may I see your equation？ 引用
gogo503 如果要考虑汽球会变小(设球皮很韧不会给压破),先触底,然后来几次短距离的振动,最终会沉到底部 引用果壳中的大设计的回应： 气球下去之后体积变小浮力变小 引用
真正的当事人 引用ArtW的回应：好吧，我们来思考另一道题。和这个相似。大家也都做过。 题目其它地方都不变，只改一点：注水。 ====================================================== 挂着重物的气球悬浮在水中，向容器内缓慢注同样的水，气球将： A.在原高度处继续悬浮 B.保持与水面相同的距离处悬浮 C.下沉，直至容器底 D.继续下沉，然后上浮到原处 答案是B 注明：我是属国外教育体系的。 引用
真正的当事人 引用ArtW的回应：我游泳回来了，继续论战。先说几句话： 1. 支持某位朋友的观点，这道题太复杂，以后不要出现在高中以前的考试中，以免误导孩子们。 2.考虑一下，如果向上提拉一下气球再松开，会怎样？ 1, 我不同意，这问题原本是简单的 根本不复杂。有生活体会尝试都懂得答对的答案。除非你不是住在地球。 2 气球还是回到原来的水平位。 除非气球内的气体泄漏。
李sir 挂着重物的气球悬浮在水中，向下轻按气球一下，松手，气球将： A.在松手时刻的位置处继续悬浮 B.上浮到原高度处悬浮 C.下沉，直至容器底 D.继续下沉，然后上浮到原处 向下轻按气球一下，松手，重物和气球在手按住的时候保持系统的平衡，手一松开相当于扰动，系统向着试图改变状态的方向变化，气球应该是上浮然后再下沉恢复到原高度。 引用
ArtW 我们先不关心气球的水平位置，只研究它的垂直位置。 h=f(x1,x2,x3,...,xn) 其中，x1,x2,x3,...xn 是各个零相关变量，他们是互不影响的的，气球在那悬浮的时候各个变量都有一个值，按了他一下以后，松开，x2...xn，没变化。h也还会恢复到原值。 这些变量可以是：水的平均密度、水的密度随深度变化规律、水的温度、水的粘度、气球里的气体、气球皮的弹力特性、气球和重物的重量，等等。 不可以是：气球深度，他本来就是因变量 不可以是：按球的力度，只要没按破，或改变系统的特性，因为气球悬浮时没有这里，他本来就不是这个系统变量。 不可以是：气球所受的压力，因为他受h的影响。 不可以是：气球气体的反抗力，因为他受h的影响，还受气球皮弹性的影响。 不可以是：气球的体积，因为他受h的影响，还受气球皮弹性的影响，还受内部气体的影响。 等等，还有其他。 这是个系统，要全盘考虑，有N多变数。但只要你知道，整体有整体的规律。 考虑到整体，就把所有的变数都包括了。 x1...xn决定了h 引用
ArtW 引用真正的当事人的回应： 1, 我不同意，这问题原本是简单的 根本不复杂。有生活体会尝试都懂得答对的答案。除非你不是住在地球。 2 气球还是回到原来的水平位。 除非气球内的气体泄漏。 你有系统观，可是大部分人被所学的知识淹没了。 引用
ArtW 引用真正的当事人的回应： 1, 我不同意，这问题原本是简单的 根本不复杂。有生活体会尝试都懂得答对的答案。除非你不是住在地球。 2 气球还是回到原来的水平位。 除非气球内的气体泄漏。 其实这道题就是考察系统观的，年纪小的很不容易有系统观，你受的教育不同，你很幸运。有系统观念的人，会很容易得出答案，看完题就能给出答案。 引用
ArtW 我曾几次把这道题作为我讲座的引子（讲系统工程）。 但是学了很多系统工程的人仍然不易理解。都是知识惹的祸。 我曾说过这样的话，选C的是聪明人，选B的是智者。 这也许会得罪很多人。好吧，拍我吧。 引用
气球体积会小啊！白痴楼主！
转播Science Forums #22 Today, 06:41 AM csmyth3025
Baryon ArtW, on 29 July 2011 - 02:31 AM, said: Just at this moment, the resisting force from air inside balloon is bigger the pressure from water. The balloon wants to be bigger. The &resisting force from air inside the balloon& (pressure) is not bigger than the pressure of the surrounding water - it exactly matches the pressure of the surrounding water. The balloon will not want to be bigger unless the pressure of the surrounding water is reduced. It may be easier to envision the effect that increasing pressure will have as depth increases if you think of a rock suspended from a plastic bag containing an air bubble. If this set-up is in a submerged state - but suspended in equilibrium, it will remain where it is. This state of equilibrium is balanced on a knife-edge, though. The slightest nudge up or down will cause it to continue its motion at an escalating rate. If it rises, the reduced water pressure will allow the bubble of air to expand and thus displace more water - which means that it will be more buoyant. Conversely, if it sinks even slightly, the increased water pressure will compress the air bubble and the bubble will therefore displace less water. It will become less buoyant. Chris 0
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Reply -------------------------------------------------------------------------------- #23 Today, 07:16 AM
Quark csmyth3025, on 29 July 2011 - 06:41 AM, said: The &resisting force from air inside the balloon& (pressure) is not bigger than the pressure of the surrounding water - it exactly matches the pressure of the surrounding water. The balloon will not want to be bigger unless the pressure of the surrounding water is reduced. It may be easier to envision the effect that increasing pressure will have as depth increases if you think of a rock suspended from a plastic bag containing an air bubble. If this set-up is in a submerged state - but suspended in equilibrium, it will remain where it is. This state of equilibrium is balanced on a knife-edge, though. The slightest nudge up or down will cause it to continue its motion at an escalating rate. If it rises, the reduced water pressure will allow the bubble of air to expand and thus displace more water - which means that it will be more buoyant. Conversely, if it sinks even slightly, the increased water pressure will compress the air bubble and the bubble will therefore displace less water. It will become less buoyant. Chris When you push it down, and do not release, resisting force from air inside the balloon = pressure from water + elastic force from the skin of the balloon + pressure from your hand it is bigger than ...? 0
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确实做过这个题。答案是对的。 挂着重物的气球悬浮在水中，注意是悬浮，这是F(浮力)=F(重力)，平衡状态。 向下轻按气球一下，此时，由于水压增大，气球体积变小，相应F(浮力)减小，F(重力)不变，F(重力)&F(浮力)，平衡打破。松手，气球将往下沉。并且压力越来越大，气球越来越小，F(浮力)越来越小，最终沉到最底。
我没有做过实验，我认为楼上的说法是正确的。退一步讲，即使气球是刚性的（即气球体积不随水压变化），按照牛顿惯性定律，气球会向按下的方向一直沉到杯底。
当然是C 而且实验也并不难做。 只要找一个气球，用水灌满，并且尽量用水压撑大，不能进空气，当然如不小心撑爆了搞湿了衣服鞋，请换掉以后再买一个气球重复以上步骤。 抱着球跳进泳池，静置一段时间，注意时间不要太长，容易溺毙。放开双手，会发现气球基本悬浮在水中，用手轻轻往下一推。。。 实验结果请到这里来公布，lz也不用太惭愧。谢谢。
LZ俺不惭愧，错了我也认可的。
楼上dioguitar23网友说到要点了。楼主的确是错了，错误的根本原因在于混淆了气体与液体的区别。除了dioguitar23网友所指出的“液体密度和高度无关，气体密度和高度有关”外，气体与液体还有一个本质上的不同点，即：虽然两者都是流体，但气体可以压缩而液体几乎不被压缩，形象地说，气体“有弹性”而液体几乎“没有弹性”。因此，楼主引用气球在空气中沿垂直向运动的浮力变化表现，来解释气球在水中沿垂直向运动的浮力变化表现，必然会得出错误结论。 下面简要分析楼主的结论具体错在那里： 题述“挂着重物的气球悬浮在水中，向下轻按气球一下，松手，气球将……”的初始状态是: 未按下气球时, 球内气体压力与周边水压持平,其总重力与浮力等值，否则气球不可能悬浮在水中该位置。向下轻按气球一下，会使气球沿垂直方向下沉一段距离,此时因水的压强变大而使球内气体被压缩。球内气体被压缩的能量，来源于“向下轻按气球一下”所做的功。由于球体下沉后其周边的水压强增大并且几乎不会被压缩，这两个主要条件限制了楼主所强调的“气球里的气体反抗”。于是，下沉了一段距离、处于新位置的气球，因其总重力不变、水的密度不变但球体容积缩小，导致气球的浮力减少，形成指向水下的“重力—浮力差”（净静浮力为负值）。这个重力—浮力差会产生类似于题述“向下轻按气球”那样的效果，使得气球又继续往下沉……如此循环,直到拖着气球的“重物”接触水底为止。 反过来，把挂着重物悬浮在水中的气球向上轻提一下，松手，气球就会一直往上浮，直到部分球体露出水面、其还浸在水中的球体排开水所获得的浮力与其总重力持平为止。其原理与上述解析相同，运动方向相反。 顺带提一下：水密度平均值大致为每立方米1000kg、重力加速度大约为10，因此，10米深的水压强约相当于1个大气压；而190米深的水下，水压已经增加到20个大气压。在目前人类已探知的、地球上最深的玛利安纳海沟，其11,034米深处的查林杰海渊水压达1,100个大气压。在如此巨大的压力下，即使如楼主所坚持的“气球里的气体是要反抗的，不会让水无限制压缩”，球内气体也不太可能还维持某个能使自己重新浮上去的容积。事实上，正是气球里的气体已经无力反抗水的压力了，球内气压与周边水压处于平衡，才会有我们所讨论的这道考试题，才会形成“挂着重物的气球悬浮在水中”的状态。只有借助外力（例如轻按或轻提一下气球）才有可能打破这种平衡。 楼主“为了说服孩子，我在鱼缸里做实验，但失败了。因为悬浮状态是很难办到的，实际上理论上可以说让重力等于浮力，但实验中是很难那么准的，稍微有点差别就上升或下降”。显然楼主的实验也证明,有浮力差的情况下气球是能够在水中上升（释压）或下降（进一步受压）的,并非“气球里的气体是要反抗的，不会让水无限制压缩的”。楼主不能完成实验,仅仅是因为用普通方法不易使完全浸在水中气球的净静浮力为0而已，与所谓的“系统科学”无关。
解释“挂着重物的气球”在空气中上下运动的情况要稍微复杂一些： 如果“挂着重物的气球”处在空气中某一高度悬浮，“向下轻按气球一下，松手，气球将……”的情况，与其在水中的表现完全不同。该气球所面对的动态环境，与正处于理论压力高度上止点悬浮的可操纵浮空器--例如软式或硬式飞艇，或者不可操纵浮空器--例如0压高空气球类似。 “向下轻按气球一下”，会打破气球悬浮在空气中的平衡，使气球因获得一个向下的初始加速度而下沉。在沿垂直方向向上而来的迎风阻力，以及气球对抗周边逐渐增大的气压、力图恢复原先势能的反作用力（即楼主所说的“气球里的气体是要反抗的”）等的阻尼下，气球下沉运动的过程依次是：加速度递减下沉—匀速下沉—速度递减下沉—停止下沉。气球下沉运动克服阻力所消耗的能量，来源于“向下轻按气球一下”所做的功。当气球停止下沉时，虽然其体积因周边气压变大而被压小，但周边空气密度变大同时也补偿了气球因其体积变小而减少的浮力。此外，由于气球内压对抗周边增大的气压、力图恢复原先势能以重获平衡的反作用力仍然存在，因此球内空气会反压缩周边的空气使球体膨脹，获得一个正的净静浮力而重新上升。气球上升运动的过程依次是：加速度递减上升—匀速上升—速度递减上升—停止上升（如果没有挂着重物，气球将会持续上升，直到炸裂）。 理论上，气球停止上升时的位置，应当是其原先被轻按下沉之前所在的悬浮位置。但由于运动惯性、上升风阻以及温度变化和气流扰动等的影响，实际情况是气球可能会在该位置附近上下震荡或水平飘移。这种震荡是收敛的，趋向平衡。 同理，如果对“挂着重物、处在空气中某一高度悬浮的气球”往上轻推一下，气球会作出与上述过程相反的运动，趋向下降恢复原先的悬浮状态与位置。 显而易见，楼主所述的这道关于“挂着重物悬浮在水中的气球……”的物理中考、高考试题，其标准答案(C)是正确的，并没有象楼主所说的那样，“误导了几代中国人的思维！”。
题外话： 在目前各类物理书籍教材关于浮力的讨论和解释中，的确存在将尚未完善的假设当成真理来误人子弟的现象，这是因为：就象牛顿提出万有引力定律却未破解万有引力的成因和本质一样，几千年前阿基米德发现浮力定律时也未能解释浮力定律的真正成因与内在联系。于是，千百年来人们对浮力定律的本质作出了种种假设，比较有代表性的例如“上、下压差说”、“分子热运动说”、“作用力与反作用力说”等等。这些假设虽然都各有其道理，但深入讨论却经不起推敲了。因此，人类对浮力定律成因的探谜还任重道远，不能将现有的、关于浮力定律成因的各种学说和假设当成事物的本质。
自以为是,气球内的压强和水压的平衡是准静态过程,也就是说p1(t)=p2(t),永远不会出现气压大于水压的情况
这是个系统差比效应.
大家好！我又回来了。周六、日没上网，为了孩子学习，网都断掉了，所以没有及时回应，抱歉哦。 回来后看到大家仍在讨论，已经爬到了近300楼，还有很多专业人士参加，非常感谢，也非常感动。特别感谢271楼的科学松鼠会的会员沐右博士，还给出了详细的推导，贴上那些公式也很麻烦的，你辛苦了。不过，说实话，我已经看不懂了，就算原来还看得懂的话，或者说已经看不进去了，老了吧。呵呵。 这两天我也想了想怎样解释这个问题。那我就试试吧。 *关于贴这道题的初衷 先说说来龙去脉，暂不说科学问题，也算聊聊天，让大家也体会一下我的感受。 两、三年前，我女儿上初中，物理考试考了这道题。当然，标准答案就是大多数人认可的那个，当时我也没有异议。不过女儿做错了，已不记得她的答案是什么，但还记得她错的原因是马虎了，而不是与我意见相同。既然孩子做错了，我也得琢磨一下吧，况且自己本来就是学应用物理专业的（我是学勘查地球物理的，现在不搞了。86年入学，本科，当年被评为优秀毕业生，可能学得不好，大家见笑了，但我始终严肃对待学术问题，能力也许差点，但学习的态度不差吧）。一琢磨就发现了问题，我提出了我的看法，然后就和她讨论，又和老师、同事、朋友等讨论，大多人不同意我的意见。讨论的结果和在这里与大家讨论的差不多。 到了冬天（女儿考试时是夏天），有一天一进家门，发现一个气球悬浮在楼梯口半空中（那里上下空间较大，容易满足悬浮条件），我问女儿拉一下会怎样，她说下沉呗，结果是恢复了原高度。她不解，我就给他讲了气象观测上使用的定高气球的原理。她说知道这个，但对水里的气球还是有疑问，她说，水的密度不变啊！我说变啊！她说理想状态啊！我说那也不能太理想而不尊重事实啊！结果谁也说服不了谁。 后来，2010年天涯有一道物理题大家讨论的很热闹，我就想起这道题了，就把它贴出来了，但是我还是没说服大家，大家也没说服我，逐渐就停了，但我没死心。前几天，又有一
