水面为什么能浮硬币?
初二 说明文 1182字 182人浏览 肥胖是种美德

在6.1儿童节中我和同学参加了一个科学活动,那里有许多有趣的科学实验。其中一个实验吸引了我的注意力。把一塑料尺子竖放(或侧放)在水面时,发现尺子迅速下沉了;而当他把尺子平放在水面时,即可发现尺子漂在水面上。

竖放(或侧放)尺子在水面上时,尺子下沉,是由于尺子所受的浮力小于它自身的重力而引起的;那又为什么在平放尺子时,它却是漂浮在水面上,若按物体的浮沉条件,物体漂浮时浮力可是等于重力的呀。这两者岂不自相矛盾了吗问题症结在哪里呢

这个活动要求参加者用棉纸把缝衣针垫起放在水面上,当棉纸被水浸湿下沉后,观察现象并说明原因,很多参加者认为缝衣针浮在水面是由于液体表面张力作用的原因,以为针受重力、浮力和液体表面张力三者相平衡而使针能漂在水表面上。我很好奇带着问题问工作人员“什么是液体的表面张力呢”精彩内容,尽在百度攻略:http://gl.baidu.com

工作人员告诉我液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时,因为外部空气和蒸气分子对它的斥力很小。不起显著作用。它只受到内部分子的吸引力,因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大,使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大,一些动能大的分予就可能冲出吸力范围,成为蒸气分子,结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏,分子之间的距离就比较大、正是由于液面分子分布较内部稀疏,分子间距,分子间引力占优势而产生了液体表面张力,由此可知,液体表面的张力实质是分子间相互作用的合力,它指向液体内部,可见托起硬币的力不可能是液体表面张力。

她们先让我先做一个实验:在一盛有水的烧杯的水面平放一张滤纸,把一枚面值一角的硬币平放在滤纸上,待滤纸被浸湿而下沉后,发现硬币仍漂在水面上。注意观察硬币周围会发现水面向下凹陷,而硬币并未浸入水中,只是漂在水表面上。由此可见,此时硬币并未受到浮力作用。那是什么力与重力相平衡而使硬币漂在水面上呢

由上一实验现象可知,水面向下凹陷,发生了形变,从而产生了一个与形变方向相反的弹力——支持力,这就如在一个吹气的气球上放上一个物体,由于物体的重力而使气球形变(向下凹陷),而产生了竖直向上的支持力一样。是这个与重力大小相等、方向相反的支持力使硬币漂在水表面上。(上面几个实验中的塑料尺子、缝衣针漂在水面上与此相同)精彩内容,尽在百度攻略:http://gl.baidu.com

为什么侧放或竖放尺子、缝衣针以及硬币时,它们都将沉到水底呢我们还是以硬币为例,当它侧放或竖放时,液面的受力面积很小,压强很大,压力作用效果显著;这与穿高跟鞋踩在沙地,鞋跟将陷入沙中一样,硬币陷入了水中,从而打破了水面的弹性形变,使水表面对它的支持力不复存在。此时硬币只受浮力和重力作用,而由于重力大于浮力,所以硬币很快就下沉到水底了。而平放时,对水面压强很小,就不会发生上述现象,而使硬币浮在水表面上保持平衡。在自然界中,也有许多相类似的现象。有些小昆虫可以在水面上跑来跑去或停留在水面上,不致于陷入水里,也是同样的道理。