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来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/30 10:04:08
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求初一科学小论文一篇
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在研究物体的浮沉条件时,有个同学无意中发现了一个有趣的现象：把一塑料尺子竖放(或侧放)在水面时,发现尺子迅速下沉了；而当他把尺子平放在水面时,即可发现尺子漂在水面上.
竖放(或侧放)尺子在水面上时,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；那又为什么在平放尺子时,它却是漂浮在水面上,若按物体的浮沉条件,物体漂浮时浮力可是等于重力的呀.这两者岂不自相矛盾了吗?问题症结在哪里呢?
在高中物理教材第一册“固体和液体的性质”一章中,有一个小实验：要求学生用棉纸把缝衣针垫起放在水面上,当棉纸被水浸湿下沉后,观察现象并说明原因,很多同学认为缝衣针浮在水面是由于液体表面张力作用的原因,以为针受重力、浮力和液体表面张力三者相平衡而使针能漂在水表面上.
那么就让我们先来认识一下液体表面张力吧.
什么是液体的表面张力呢?
液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时,因为外部空气和蒸气分子对它的斥力很小.不起显著作用.它只受到内部分子的吸引力,因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大,使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大,一些动能大的分予就可能冲出吸力范围,成为蒸气分子,结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏,分子之间的距离就比较大(r>r0)、正是由于液面分子分布较内部稀疏,分子间距r>r0,分子间引力占优势而产生了液体表面张力,由此可知,液体表面的张力实质是分子间相互作用的合力,它指向液体内部,可见托起硬币的力不可能是液体表面张力.那么让我们再来看看浮力吧.
先让我们先做一个实验：
在一盛有水的烧杯的水面平放一张滤纸,把一枚面值一角的硬币平放在滤纸上,待滤纸被浸湿而下沉后,发现硬币仍漂在水面上.注意观察硬币周围会发现水面向下凹陷,而硬币并未浸入水中,只是漂在水表面上.由此可见,此时硬币并未受到浮力作用.那是什么力与重力相平衡而使硬币漂在水面上呢?
由上一实验现象可知,水面向下凹陷,发生了形变,从而产生了一个与形变方向相反的弹力——支持力,这就如在一个吹气的气球上放上一个物体,由于物体的重力而使气球形变(向下凹陷),而产生了竖直向上的支持力一样.是这个与重力大小相等、方向相反的支持力使硬币漂在水表面上.( 上面几个实验中的塑料尺子、缝衣针漂在水面上与此相同 )
为什么侧放或竖放尺子、缝衣针以及硬币时,它们都将沉到水底呢?我们还是以硬币为例,当它侧放或竖放时,液面的受力面积很小,压强很大,压力作用效果显著；这与穿高跟鞋踩在沙地,鞋跟将陷入沙中一样,硬币陷入了水中,从而打破了水面的弹性形变,使水表面对它的支持力不复存在.此时硬币只受浮力和重力作用,而由于重力大于浮力,所以硬币很快就下沉到水底了.而平放时,对水面压强很小,就不会发生上述现象,而使硬币浮在水表面上保持平衡.在自然界中,也有许多相类似的现象.有些小昆虫可以在水面上跑来跑去或停留在水面上,不致于陷入水里,也是同样的道理.