潜水艇（动画版）

小伙伴们，你们认识这个大家伙吗？这是潜水艇。

它们在水中上浮，下沉，或者悬浮在水中航行。非常厉害。同一个潜水艇，在水中居然由这样多的状态。那么这些状态又是怎样产生的呢？

做一个受力分析就明白了。在水中时，潜水艇只受到两个力的作用，一个是向下的重力，一个时向上的浮力。

当浮力大于重力时，潜水艇就会上浮，当浮力等于重力时，相互抵消。潜水艇就悬浮在水中了。而重力大于浮力时，潜水艇就会下沉。

看到这里，就有小伙伴要问了，虽然知道了潜水艇在水中各种状态产生的原因。但潜水艇又是怎样改变重力与浮力大小的呢？

比如有这样一块石头，扔到水里，立马就沉下去了，这时，比石头还重的轮船却稳稳的浮在水面上，为什么会这样呢？这时因为排水量的不同，排水量越多，浮力就越大。

这块石头的排水量就是它自己的体积，产生的浮力小于重力，自然就沉下去了，而轮船虽然更重，但排水量却很大，产生的浮力大于重力，所以浮在水面上。

潜水艇有有一个能控制自身排水量大小的装置，水箱。水箱能够自由的吸水或者排水。水箱吸水时，排水量减小，潜水艇开始下沉。而水箱开始排水时，排水量变大，潜水艇就上浮了。这就是潜水艇在水中能自由上浮下潜的秘密了。

今天我们就来研究一下潜水艇的秘密吧。

实验中，潜水艇的水箱就是针筒了。一开始针筒内充满空气，排水量大，所以潜水艇会浮在水面上，不会下沉。

而当我们推动推杆，压缩空气，并用钉子拴住针筒后，针筒的排水量变小。放入水中后，就会下沉。

当我们用棉线拔出钉子，排水量再次变大，于是就从水底浮上来了。

接下来，让我们回顾一下潜水艇的发展史。最早提出潜水艇这一概念的据说是大发明家达芬奇，1620年人类历史上第一艘潜水艇准确的说是一艘能潜水的船，由荷兰物理学家科尼利斯德雷尔制造。

是由涂有油脂的牛皮作为密封材料，内部有一个羊皮缝制的气囊作为压载水舱，由人力滑动船桨行驶能潜水3-5米，被看作是现代潜艇的原始雏形。

时间到了美国独立战争时期，美国人戴维特布什内尔研制了一艘名为海龟的潜水艇。他有两根通气管，上浮时打开 下沉时关闭，艇内空气能够让船员呼吸半小时。同时潜水艇下方还设有压载舱 能够控制潜艇上浮下沉。

时间来到了19世纪中叶，德国人威廉鲍尔制成了火焰号潜艇，他采用了脚踏轮作为带动螺旋桨转动的动力源。可惜的是火焰号潜艇示航时，一头载入水底。

1861年美国南北战争时，美国人霍勒斯亨莱和麦克林沃森一起研发了亨莱号潜艇。由手摇曲柄连接浆片作为动力来源，亨莱号 装有压载物和压载水仓来控制潜艇的沉浮，亨莱号在一次进攻中与休斯顿号巡洋舰同归于尽。

时间来到了19世纪末，爱尔兰人约翰霍兰发明了现代潜艇的鼻祖霍兰号潜艇。 他全长14米，排水量19吨 装有以45马力的汽油发动机和电动机组成的双动力系统，还装载能够发射的鱼雷管，是正真意义上的第一艘现代潜艇。