探究水面上物体相互吸引或排斥的原因.doc

探究水面上物体相互吸引或排斥的原因-科学论文探究水面上物体相互吸引或排斥的原因 徐奕然 一、问题的提出 每次过生日，家人都会为我准备生日蛋糕。当灯光熄灭，黑暗中突然亮起的烛光，总是带给我无比的喜悦和幸福。蜡烛油一滴一滴的滴落，让我感到非常有趣。有一次，我把燃着的蜡烛拿起，让蜡油一滴一滴滴入盛满水的玻璃杯中。忽然，我发现了一个神奇的现象：滴落在水里的蜡油瞬间凝结后，它们有的会很快地聚集在一起，有的却怎么也聚集不到一块儿，似乎有一种神奇的魔力将它们分开。为什么同样滴落在水面上的蜡块，有的可以聚合在一起，而有的相互排斥呢？其他浮在水面上的物体相互之间也会这样吗？我决定好好探究一番。 我找来了家里常见的缝衣针、订书针、硬币、火柴梗等物件，想做个小实验，观察一下它们在水面上是相互吸引还是排斥，探讨一下浮在水面上的小物体相互吸引和排斥的奥秘。 二、探究不同小物体吸引和排斥的奥秘 （一）实验目的 通过观察浮在水面上的物体相遇时产生吸引还是排斥的现象，探讨其中的奥秘。 （二）实验器材 相同的一次性透明塑料杯5只；适量自来水；竹制牙签l根；小号缝衣针3根；1分硬币3枚；常用工字型订书钉3枚；火柴梗3小段；红蜡烛1支；打火机1个。 （三）实验过程 1在5只塑料杯中分别加入同样多的自来水。 2在4只塑料杯中分别放入缝衣针2根、1角硬币2枚、订书钉2枚、火柴梗2小段。为保证小物体都能漂浮在水面，摆放时，先把这些小物体放在小块面巾纸上，然后一起放在水面上，面巾纸吸满水掉入水中后，这些物体就会漂浮在水面上。 3用小牙签轻轻拨开每只水杯水面上漂浮的物体，仔细观察并做好记录。 4用同样方法将几种小物体分别交叉放人装有其他小物件的杯中，观察不同物体之间出现的是吸引还是排斥现象，做好相应记录。 5用打火机点燃红蜡烛，将蜡油滴入另一只塑料杯的水中，形成大小差不多的小蜡块。用小牙签一边轻轻拨弄蜡块，一边作好观察记录。 （四）实验记录 经过多次实验，用牙签将漂浮在水面上的小物体彼此靠近之后产生的现象记录下来（见表1）。 （五）现象分析 1从实验记录可以看出： 缝衣针与缝衣针、硬币与硬币、订书钉与订书钉、火柴梗与火柴梗之间时都是相互吸引吸引在一起的。 缝衣针、硬币、订书钉这三种小物体彼此之间也是相互吸引吸引在一起的，它们分别与火柴梗靠近时都排斥，呈分离状态。 入水凝结的蜡块相遇时会产生吸引或排斥两种现象。 2结果分析 以上现象的产生，其原因在于水的表面张力。 液体与气体相接触时，会形成一个表面层，在这个表面层内存在的相互吸引力就是表面张力，它能使液面自动收缩。表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的。这是由于处于液体表面层中的分子比液体内部稀疏，它们受到指向液体内部的力的作用，使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜，有收缩趋势，从而使液体尽可能地缩小它的表面面积。正是这种原因，当把几根缝衣针放在水面上时，它们聚在一起。几枚订书钉放在水面上时，它们也是聚在一起。把几枚硬币放在水面上时，把一小段一小段火柴梗放在水面上，他们同样也会因此聚在一起。 为什么缝衣针、硬币、订书钉这三种小物体彼此之间是相互吸引的，而它们分别与火柴梗靠近时却是排斥的呢？。 通过仔细观察，我发现：缝衣针、硬币、订书钉这几样小物体漂浮在水面上时，其边缘的水面是凸起的（如图1所示），而火柴梗漂浮在水面上时，它边缘的水面是凹陷的（如图2）。由此可见，边缘的水面形状相同的两个小物体相遇时，在水面张力的作用下，它们就会吸引在一起。当边缘的水面形状不同的两个小物体相遇时，在表面张力的作用下它们就会排斥（面积最小）。 凝结在水面的小蜡块，有的聚合在一起，有的不能聚合，为什么呈现出了不同的情形呢？观察发现，凝结在水面的蜡块，有的呈边缘厚中间薄的凹形，有的呈中间厚边缘薄的凸形，这样，蜡块边缘的水面的形状也呈凹或凸的两种情形。所以，当它们彼此相遇时，有的是相互排斥，有的是相互吸引的。 三、探究不同小物体在靠近塑料杯壁时吸引或排斥的奥秘 （一）实验目的 通过观察漂浮在水面上的不同物体接近塑料杯壁时的吸引与排斥现象，进一步探究其中的奥秘。 （二）实验器材 相同的一次性透明的塑料杯5只；适量的自来水；竹制牙签1根；小号缝衣针2根；1角硬币2枚；常用工字型订书钉2枚；火柴梗2小段；红蜡烛1支；打火机1个。 （三）实验过程 1将5只塑料杯分别注入半杯自来水，把缝衣针、硬币、订书钉、火柴梗、蜡块放入杯中，让它们都漂浮在水面。 2用小牙签分别将缝衣针、硬币、订书钉、火柴梗拨动去靠近塑料杯壁，观察记录现象。 3往上述杯中加自来水直到水满但不溢出为止，注意让小物体依然漂浮在水面上。然后重复前面的实验，记录小物体靠近塑料杯边缘时的现象（见表2）。 （四）实验现象记录 （五）现象分析 1实验现象梳理 缝衣针、硬币、订书针与火柴梗产生的现象相反。半杯水和满杯水的情况下，产生的现象也相反。 2结果分析 通过观察发现：其一，漂浮在水面上的火柴梗的边缘水面，其形状与缝衣针、硬币、订书针在水面漂浮时边缘的水面形状刚好相反，是凹下的；其二，杯中是半杯水时，水面中心低，边缘是凹下去的（见图3），而满杯水时，水面中心高，边缘是凸起的（见图4）。 由此可以得到结论：小物体漂在水面时，其边缘的水面形状与杯中水面形状相同的，在小物体接近杯壁时，在表面张力作用下，小物体会靠近杯壁，它们相互吸引；当小物体的边缘水面形状与杯中水面的形状相反时，在表面张力的作用下，小物体会被排斥而远离杯壁。 对于蜡块，因为蜡油在滴入水中瞬间凝结的形状不一样，它们在水中时边缘水面有两种情况：一种与缝衣针、硬币、订书针等边缘的水面相同，是凸起的（见图5）；另一种与火柴梗边缘的水面相同，是凹下的（见图6）。于是也出现了两种情形：水面形状相同的，在表面张力的作用下会相互吸引靠近；水面形状不同的，在相遇时，只能使水面的面积更大，在表面张力的作用下，它们会相互排斥而分开。 四、结论 1小物体漂浮在水面时，在水的表面张力的作用下，会出现相互吸引或排斥的情形。 2同类物体之间常常相互吸引在一起，不同类物体之间常常相互排斥而分离。 3蜡油滴入水中时，由于凝结的蜡块形状有凹凸两种形状，它们漂浮在水面时边缘的水面呈凸或凹两种情形，在水面张力的作用下，这些不同形状的蜡块之间也呈现出两种不同的运动情形。同一形状的蜡块相互吸引，不同形状的蜡块相互排斥。 五、体会 1只要注意观察，生活中处处都有科学的影子。所以，我们不仅要养成观察的好习惯，更要勤于动脑、勇于实践、大胆探究。实验中要注意仔细观察，认真记录，除了查阅书籍资料，还要多向他人请教。 2这虽是个小实验，但还有很多值得探究