一、生活现象――实验的动机
在日常生活中,我们经常会发现:水、饮料还有酒等液体如果慢慢地沿着杯壁往下倒,倒满后不会溢出来,会在杯口上形成一个圆弧形水丘。
二、实验体验
第一个实验:
工具:高115CM,直径9CM的杯子(大杯)一个;高14.3CM,直径6CM的杯子(小杯)一个;尺子一把。
材料: 一角硬币40个,一元硬币16个,回形针几枚。纯净水一满杯。
实验过
1. 将大杯装满水(刚好到杯口),然后把一角硬币轻轻地贴着杯壁往下投,试着把所有硬币投进去。到水开始溢出为止。
2. 将回形针轻轻贴着水面放上去,观察发生的现象。
3. 测量水高出杯口的高度。
4. 小杯也按1.2.3的步骤进行。
比较结果:
大杯可放入40个一角的硬币,10个一元的硬币,水丘高4毫米,可将2枚回形针浮在水面上。
小杯只能放入37枚一角硬币,水丘高3毫米,不能将回形针浮起。
第二个实验:
工具:高115CM,直径9CM的杯子(大杯)一个;高14.3CM,直径6CM的杯子(小杯)一个;尺子一把,一根小棒。
材料: 一角硬币40个,一元硬币16个,回形针几枚,水一满杯,几滴洗发露。
实验过程:
1. 将水倒进大杯子,滴上几滴洗发露,用小棒搅拌,让洗发露完全溶解在水中。
2. 将搅拌好的水倒入小杯,用手抹去水面的泡沫。
3. 轻轻贴着杯壁往下投一角硬币,一直到有水溢出为止。
4. 测量水高出杯口的高度。
比较结果:
杯中可放入28枚一角硬币,水面弧形的水丘不明显,也不能将回形针浮在水面上。
三、原因探究
上网查找得知,水中有一种叫水分子的东西,每个水分子就相当于每一个小朋友一样,手拉着手,就绷得很紧,水不容易流出,还会形成水膜,水膜表面就有很强的张力,在一定程度下,它非但不会让水超出杯口而不至于溢出,反而能将回形针浮起。这3个实验都说明了水有强大的张力。
当然水膜表面的张力大小与容器的大小有关,所以在第一个实验中,大杯和小杯的表现就不一样了,水丘的高度不一样,水膜的承载能力也不同。
另外,水还有一个很强的特性――溶解性。它能溶解许许多多物质。这些溶解于水的物质,成为一种杂质,削弱了水分子之间的吸引力,因此才有了第二个实验产生的现象。
四、设想
由实验和资料可推测,水质越纯,表面膜的强度就越高。极纯水表面膜的分子结构是非常严密的,分子之间的吸引力非常强。世界上如果有这样一个纯水湖,人们完全可以在湖面上散步,甚至可在上面行驶。假如能用这种水膜制作衣服,它将是绝好的防弹衣,即使在枪林弹雨中也会安然无恙。