“空氣有質量”實驗思考

◎浙江省寧波市實驗小學301班 趙樂川

實驗有區別

“空氣有質量嗎”是教科版小學三年級上冊科學課本中的一個實驗，蘇教版小學科學課本中也有類似的實驗。

通過比較，我發現這兩版課本中的實驗存在差異。蘇教版小學科學課本中的實驗是：用電子天平測質量，通過對比未充氣的皮球質量和充滿氣的皮球質量，證明空氣是有質量的。而教科版小學科學課本中的實驗是：往放在簡易天平一端的充滿氣的皮球里再打入20筒空氣，通過增加回形針或綠豆之類的小物體的數量來調平天平，間接證明打入皮球的空氣有質量。除了稱量用的天平不一樣外，這兩個實驗關鍵的區別還在于初始狀態的皮球是否充滿氣。

奇怪的結果

如果皮球的初始狀態為未充氣，每打入20筒空氣，就用電子天平進行稱量，會有什么有趣的發現呢？

我準備好實驗材料——電子天平、未充氣的皮球、底座、打氣筒，開始做實驗。

圖1 實驗材料和實驗記錄表

首先打開電子天平的開關，將未充氣的皮球和底座放在電子天平上，待皮球放穩后點擊“去皮”，這時，電子天平顯示“0”，我將數據記錄在實驗記錄表上。然后，用打氣筒往皮球里打入20筒氣，電子天平依然顯示“0”。

莫非課本上的實驗不嚴謹？我帶著疑問繼續做實驗。當我用打氣筒往皮球里打了5次氣，也就是打入100筒氣后，稱量結果還是“0”，可皮球已經接近充滿氣的狀態。好奇怪的實驗結果！

我繼續做實驗。電子天平顯示的數據終于不再是“0”，皮球的質量也隨著打入的氣體增多而增加。被打入220筒氣后，皮球比沒充氣時重了4克多。

圖2 皮球增重量隨打入的氣體量變化曲線圖

我又做了2次實驗，結果還是差不多。在皮球充滿氣前，電子天平一直顯示“0”，表明皮球的質量沒有變化；皮球充滿氣后，增重非常明顯。是不是哪個環節出錯了呢？

浮力在“搞鬼”

我通過查閱資料，終于知道了皮球質量變化的奧秘，原來是浮力在“搞鬼”。

萬噸輪船可以浮在水面上，熱氣球可以載人飄浮在空中，都是因為浮力。物體所受的空氣浮力等于它排開空氣的重力。皮球慢慢變大，受到的浮力也隨之增大，所以電子天平幾乎感受不到皮球變重。而充滿氣后，皮球受到的浮力基本不變，這時被打入皮球的空氣才能被稱量出來。

看來蘇教版小學科學課本中的實驗不夠嚴謹，而教科版小學科學課本拓展實驗中一袋空氣的質量由于受到浮力影響也無法被準確地稱量出來。

圖3 教科版小學科學課本中關于空氣質量的拓展實驗

為了消除浮力的影響，“空氣有質量”實驗應該選用體積不變的容器，如充滿氣的皮球、硬質塑料瓶、玻璃瓶等。

“盡信書，則不如無書。”科學在于不斷探索求新，實踐是檢驗真理的唯一標準。