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关于液体表面张力的错误认识 |
[物理学专业论文] 高中物理教材第一册“固体和液体的性质”一章中,一个小实验要求学生用报纸把缝衣针漂浮在水面上，井说明缝衣针被水的表面托住的原因。许多学生甚至有的教师都认为缝衣针是受重力和液体表面张力作用而平衡，使缝衣针被水的表面托住。并画出了如图1所示的受力图。也有些教学资料并说缝衣针是受到了重力、浮力和液体表面张力的作用而平衡。其受力如图2所示。其实，这两种说法都是不妥的．缝衣针并没有受到液体表面张力的作用，也没有受到浮力作用.
我们知道，由于液体表面层（即液体跟空气接触处的薄层）里分子的分布密度比液体内部的小分子间的距离比液体内部大，因此分子间的相互作用表现为引力，使油面各部分之间相互吸引。这种引力叫液体表面张力。由此可知，液体表面张力是一部分液体表面与另一部分液体表面之间的相互作用，是作用在液体表面的。它的施力物体和受力物体都是液面，所以缝衣针不可能受到表面张力的作用。由于表面张力能使液体表面的分子都相互牵引着，不容易随便脱离，并形成一层薄膜；就好像一张拉紧的橡皮膜一样。这一现象我们可以通过实验来证实．向一玻璃杯中轻轻地注入清水（玻璃杯口要保持干燥）当水面与杯口相平后轻轻地将硬币逐个投入玻璃杯中。这时水面会不断涨高直至高出玻璃杯边缘并且呈鼓起的状态，而水不会溢出，就好像水面包着一张橡皮膜一样，这是由于水的表面张力作用使水面形成了一层薄膜,这层薄膜阻止了水的外溢．继续加入硬币，水面不断鼓起，当硬币加到一定的数量后水的表面薄膜鼓到无法支撑时，水才会溢出杯口；就好像气球被不断地充气，到达一定程度时会爆炸一样。当用棉纸托着缝衣针一同放在水面上后纸渐渐地被水浸透沉了下去缝衣针却仍然漂在水面上这时候仔细观察缝衣针，会发现缝衣针周围的水面已经向下凹陷（如果压一枚壹角的硬币来代替缝衣针，下凹的弯月面会更加明显）。这是由于水表面的薄膜在缝衣针对它的压力的作用下……
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| 投稿人：gtr |
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最后编辑：pjnj |
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