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一片叶子对水的影响

发布时间:2014-03-09 19:21:30  

一片叶子对水的影响

——水的表面张力

王露

盐道街学校外语试验初2011级8班

摘要: 由于物态的不同,分子的间隙不同,所以作用力也不同,而导致水储存较多的表面能,所以在晃动水杯时,水易溅出,而铺一片面积大的叶子会减小水的表面能,所以水不易溅出。

关键词:表面张力;温度;界面;表面能;摩擦力

引言:在一次和同学用纸杯收集水样时,由于走得过急,水样溅了出来,于是我便放了一片叶子上去,这样做也是在一本叫《点拨》的书上看到的,之后水果然没有开始晃动的那么猛烈,于是我便想探究这是为什么?我便用几个象棋和水温不同的墨水溶液,控制变量,完成了试验,并分析得出水的表面张力和温度与界面有关。

1 实验前的理论分析

1.1 摩擦力的影响

如图一当手给水杯一个向右的力F时,水杯会向右运动。由于惯性水会往左倾斜,因为水具有流动性,所以水会往左运动,那么水便会给水杯壁一个力,力的左右时相互的,所以水杯也会给水一个向右的力,所以水才会出来左右晃动的现象,现在放一个木块上去,由于水向左运动时,同样给木块一个向左的力F2,带动木块向左运动,力的作用时相互的,所以有一个向右的摩擦力f,力f便可以阻止水向左运动,所以木块和水的摩擦力也会对水的晃动程度有所影响。

1.2 分子间力的作用不同

由于物体不同,而分子之间的间隙也不同,分子之间的作用力不同,如图二 空气分子的间隙时大于水分子之间的间隙的,所以在界面的水分子下面和左右都受到了相同的吸引力,但是在水分子得上面却只受到了很小的吸引力,所以分子受到的合理不为0,合力的方向垂直指向液体内部,所以水的表面有自动缩小的趋势(这就是为什么雨滴是呈球形),而具有能量又由于水具有流动性,所以会左右晃动得特别厉害,而放上木块后,如图三,界面BC上的水分子受到水分子向下的吸引力小于受到木块向上的吸

引力,而界面BD与EC受到向右和向左的吸引力大于向左和向右水分子对其的吸引力,所以那里的水分子会往木块聚焦能量,从而消减小了液面具有的能量,所以晃动得就不厉害。

2 进行试验

2.1 试验问题的提出

① 水晃动的程度与水温有关 ②与液体密度有关 ③与漂浮在液体上物体的质量有关 ④与漂浮在液体上物体与水接触的面积有关 ⑤ 与漂浮在液体上的物体的种类有关

2.2 试验仪器的准备

我从老师那找来了一个铁架台和一根筷子,自己找了一根绳子,又从老师那借来了五个大小相同的象棋,通过测量象棋的直径为2.6cm,半径为1.3cm,所以面积为13.5cm2,同时又从老师那里拿到一个弹簧测力计,测出象棋重0.1N,因为G=mg 所以质量为0.01kg,于是我就做了一个长5cm宽2.7cm贴上透明胶后重0.01kg的纸块,又从班上借了一个小桶,一瓶黑墨水和尺子,还有几个小纸块,从化学老师那拿了些NaCl,从物理老师那借了支酒精温度计,粉笔。试验器材准备完毕。

2.3 试验开始

2.3.1 探究猜想(1)—与温度有关

①先把筷子固定在铁架台上,然后再把线绑在小桶上

②接一半水在小桶里,到一盖子的黑墨水进去

③然后在液面以上的桶壁旁贴一个小纸块

④测出此时温度为26℃

⑤然后把它挂在筷子上

⑥将小桶倒起一定高度用直尺记录下小桶最低处得水平高

度,用粉笔在铁架台上画出,如图四

⑦然后释放水桶,在水桶停止后取下小纸块测量出液体溅起

的高度(就是纸块打湿的高度)并记录数据

之后把废水倒掉,重复②—③部,不过接的水是经过饮水

机加热后的水,测出此时温度为53℃,然后重复⑤—⑦ 测

出数据并记录,倒掉废水。

2.3.2 探究猜想(2)—液体的密度有关

重复②然后再在水里加入足量Nacl,用筷子搅拌,直

至完全溶解,然后再重复④~⑦,得出数据,倒掉废水。 2.3.3 探究猜想(3)—与漂浮在液体表面得质量有关

用胶将两枚象棋,上下帖在一起,然后重复②再将这两个象棋放入小桶中再重复③-⑦,得出数据,取出两个象棋组。

只放入一个象棋重复③-⑦,得出数据,取出象棋。

2.3.4 探究猜想(4)—与漂浮在液面上物体与液体的接触面有关

再用两个象棋把他们并排在一起贴上。放入液体中,重复3—7,得出数据,取出象

棋。

2.3.5 探究猜想(5)—漂与浮在也提上的物体的种类有关 把自制纸块放入重复③-⑦ 。得出数据,取出纸块

整理桌面,收拾器材。 2.4 数据的整理与分析 2.4.1 数据的整理

2.4.2 数分据析

对比1、2,说明猜想1 成立,结合理论分析可知:由于水的温度不同,水分子的间隙不同,所以具有的内力也不同,从而温水界面的合力不同与冷水,在左右晃动时水的的弧度也不同。

对比1—3。说明猜想2成立,结合理论分析可知:由于液体的密度不同,分子与分子间的间隙不同,所以盐水界面的合力不同于水,所有在液体左右晃动时,盐水的弧度要小一些, 对比4、5,说明猜想3成立,但影响因素特别小,结合理论分析是:由于摩擦力对水流动时阻挡,而当接触面粗糙程度不变时,物体的质量越大摩擦力越大,所以对水的阻力越大 对比5、6,说明猜想4成立,因为物体和液体的接触面上可以改变原来界面的合力,而接触面越大,改变合力时面积越大,对液体液面具有的能量改变也很大。所以液体溅起的弧度会有所改变

对比5、7说明猜想5不成立,几乎没什么影响

3 结论

通过查找质料,知道了界面具有运动缩小的趋势。这收缩力称为表面张力,而在水杯晃动时由于惯性,所以其表面扩大,有许多内部水分子移到表面,就必须克服这种体系做工称为表面工。而这样分散体系便存着较多的表面能。所以会晃动得很厉害,而温度界面液体本身都会影响到表面能的大小,而本试验的猜想3 主要时通过对摩擦力的分析得出的。这就解释了为什么放上一片叶子之后水晃动得没有原来厉害的原因了。通过试验告诉我们,以后提水和抬水的时候,若水过满,可以找表面积较大的轻质物体如大树叶放在上面,可以防止水

溅出。

最后,此试验测量工具不是很精确和并没有进行多次试验,取平均值可能会造成比较大的误差,这个值得改进,还有此研究对象是否还与大气压和液体表面和的大小有关,这值得继续探究。

致谢:

在论文撰写过程中,得到王秋彦老师指导,在实验时得到洪郢雪同学的帮助,器材的准备上得到班上和化学老师的帮助,同时小冯叔叔也帮助我完成了word文档,在论文格式和参考资料借助了百度。所以在这儿分别对以上人及团体表示感谢。

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