探究縫衣針“浮”在水面的奧秘

四川省通江縣第三中學(xué) 李懷昌 任衛(wèi)東

一、發(fā)現(xiàn)問題

金屬的縫衣針能夠放在水面上而不下沉？兩位同學(xué)就此進行了激烈的討論，一位同學(xué)說，他可以將縫衣針浮在水面上而不下沉，另一位同學(xué)則堅決不相信，他們誰也不能說服誰。于是，他們找到了我們，讓我們當(dāng)裁判。我們笑而不語。在我們的指導(dǎo)下，同學(xué)們決定用科學(xué)實驗去驗證。

二、實驗器材

普通縫衣針、礦泉水、洗潔精、牙簽、餐巾紙、普通敞口透明水杯、小燒杯。

三、實驗過程

將礦泉水500 mL，分別倒入甲、乙普通敞口透明水杯中備用，液面距離杯口2 cm左右。

實驗1：將一根普通縫衣針豎直放到普通敞口透明水杯（甲）中，觀察實驗現(xiàn)象。

實驗2：1.在實驗桌上先將一根普通縫衣針平放在干燥的餐巾紙上，然后用雙手捏住餐巾紙的四個角，輕輕地把餐巾紙平放到普通敞口透明水杯（乙）中的水面上，接著慢而輕地用牙簽把餐巾紙去掉，使餐巾紙沉入杯底，觀察實驗現(xiàn)象。

2.5分鐘后，倒一些洗潔精到小燒杯中，用牙簽尖端在洗潔精上蘸一下，并將一滴洗潔精輕輕地滴到普通敞口透明水杯（乙）中的水面上，觀察實驗現(xiàn)象。

四、實驗結(jié)果

實驗1：縫衣針迅速跌落到甲杯底部。

實驗2：步驟1 觀察發(fā)現(xiàn)，乙杯中縫衣針靜靜地漂浮在水面上，并沒有像傳言所說的會掉入水中（如圖1）；步驟2 觀察發(fā)現(xiàn)，乙杯中縫衣針迅速跌落到杯底部。

圖1

五、實驗原理

實驗1：縫衣針的重量大于水所產(chǎn)生的浮力，針與水的接觸面小，所以甲杯中的縫衣針會下沉到杯底。

實驗2：水表面的分子之間有一種相互吸引的力，稱為表面張力，能夠把水分子一個一個吸引在一起，形成一個薄面。即在水的薄面上放上針，這種張力大于縫衣針的重量，可以托住原來應(yīng)該下沉的縫衣針，所以乙杯中的縫衣針漂浮在水面上。

那原先漂浮在水面上的縫衣針為什么在滴加洗潔精后會沉入杯底呢？我們首先需要知道，洗潔精之所以能夠去油去污，是因為它含有一種專門用來破壞水的表面張力的成分。把洗潔精滴入水中以后，水面的那層薄膜就被撕破了，水面的張力即被破壞了。清潔劑降低了水的表面張力，于是乙杯中的縫衣針就輕而易舉地落到水中去了。

六、水的表面張力在生活中的運用

1.最常見的就是洗完手之后關(guān)掉水龍頭，還有點水留在水龍頭口，欲滴未滴的樣子，這就是水的表面張力在和地球引力做斗爭。

2.下雨天，荷葉上滾動的一顆顆水珠團在一起，而不是像潑在地面上一樣癱成一片。

3.在小池塘或者河邊，會看見一些水黽，它們居然會“水上漂”，行走在水面上！同樣大小的水黽要比水還輕，而且它們按在水面上的腳是不會破壞水面的表面張力的。（如圖2）

圖2

通過這次探究實驗，同學(xué)們知道了生活中處處有科學(xué)，科學(xué)與我們的生活密切相關(guān)。科學(xué)真奇妙，學(xué)習(xí)能知道！