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高中實驗小論文:水面為什么能浮硬幣?

時間:2024-10-26 07:35:33 作文 我要投稿
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高中實驗小論文:水面為什么能浮硬幣?

  在學(xué)習(xí)和工作中,大家都接觸過論文吧,借助論文可以有效訓(xùn)練我們運用理論和技能解決實際問題的的能力。寫起論文來就毫無頭緒?以下是小編收集整理的高中實驗小論文:水面為什么能浮硬幣?,僅供參考,希望能夠幫助到大家。

高中實驗小論文:水面為什么能浮硬幣?

  在研究物體的浮沉條件時,有個同學(xué)無意中發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:把一塑料尺子豎放(或側(cè)放)在水面時,發(fā)現(xiàn)尺子迅速下沉了;而當(dāng)他把尺子平放在水面時,即可發(fā)現(xiàn)尺子漂在水面上。

  豎放(或側(cè)放)尺子在水面上時,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;那又為什么在平放尺子時,它卻是漂浮在水面上,若按物體的浮沉條件,物體漂浮時浮力可是等于重力的呀。這兩者豈不自相矛盾了嗎?問題癥結(jié)在哪里呢?

  在高中物理教材第一冊“固體和液體的性質(zhì)”一章中,有一個小實驗:要求學(xué)生用棉紙把縫衣針墊起放在水面上,當(dāng)棉紙被水浸濕下沉后,觀察現(xiàn)象并說明原因,很多同學(xué)認(rèn)為縫衣針浮在水面是由于液體表面張力作用的原因,以為針受重力、浮力和液體表面張力三者相平衡而使針能漂在水表面上。

  那么就讓我們先來認(rèn)識一下液體表面張力吧。

  什么是液體的表面張力呢?

  液體表面附近的分子由平衡位置向外運動時,因為外部空氣和蒸氣分子對它的斥力很小。不起顯著作用。它只受到內(nèi)部分子的吸引力,因此使它恢復(fù)到平衡位置的作用力就沒有在液體內(nèi)部時大,使得表面層里的分子振動的振幅要比液體內(nèi)部分子的振幅大,一些動能大的分予就可能沖出吸力范圍,成為蒸氣分子,結(jié)果形成表面層里的分子分布比液體內(nèi)部的分子分布稀疏,分子之間的距離就比較大(r>r0)、正是由于液面分子分布較內(nèi)部稀疏,分子間距r>r0,分子間引力占優(yōu)勢而產(chǎn)生了液體表面張力,由此可知,液體表面的張力實質(zhì)是分子間相互作用的合力,它指向液體內(nèi)部,可見托起硬幣的力不可能是液體表面張力。那么讓我們再來看看浮力吧。

  先讓我們先做一個實驗:在一盛有水的燒杯的水面平放一張濾紙,把一枚面值一角的硬幣平放在濾紙上,待濾紙被浸濕而下沉后,發(fā)現(xiàn)硬幣仍漂在水面上。注意觀察硬幣周圍會發(fā)現(xiàn)水面向下凹陷,而硬幣并未浸入水中,只是漂在水表面上。由此可見,此時硬幣并未受到浮力作用。那是什么力與重力相平衡而使硬幣漂在水面上呢?

  由上一實驗現(xiàn)象可知,水面向下凹陷,發(fā)生了形變,從而產(chǎn)生了一個與形變方向相反的彈力——支持力,這就如在一個吹氣的氣球上放上一個物體,由于物體的重力而使氣球形變(向下凹陷),而產(chǎn)生了豎直向上的支持力一樣。是這個與重力大小相等、方向相反的支持力使硬幣漂在水表面上。(上面幾個實驗中的塑料尺子、縫衣針漂在水面上與此相同)

  為什么側(cè)放或豎放尺子、縫衣針以及硬幣時,它們都將沉到水底呢?我們還是以硬幣為例,當(dāng)它側(cè)放或豎放時,液面的受力面積很小,壓強很大,壓力作用效果顯著;這與穿高跟鞋踩在沙地,鞋跟將陷入沙中一樣,硬幣陷入了水中,從而打破了水面的彈性形變,使水表面對它的支持力不復(fù)存在。此時硬幣只受浮力和重力作用,而由于重力大于浮力,所以硬幣很快就下沉到水底了。而平放時,對水面壓強很小,就不會發(fā)生上述現(xiàn)象,而使硬幣浮在水表面上保持平衡。在自然界中,也有許多相類似的現(xiàn)象。有些小昆蟲可以在水面上跑來跑去或停留在水面上,不致于陷入水里,也是同樣的道理。

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