硬币为什么能浮在水面上？.doc

硬币为什么能浮在水面上？外出旅游常看到许多景点的泉水边、池塘里漂浮着一枚枚硬币而且大多是一角硬币。听导游说许一个愿轻轻的放入一枚硬币如果此枚硬币能浮在水面上你许的愿望就能实现。我想这终究只能是一个美好的给人以希望、给人以期待的游戏罢了。在《上虞县志》也记载“舜井年久湮没1984年易地重修位于百官镇龙山头西麓、上虞宾馆南侧引百官名泉龙王塘水入井泉水甘澄能浮铝质硬币。书法家费新我题写井碑。”那么硬币为什么能漂浮在水面上呢？是不是因为受到浮力的缘故？是不是这些水真的很特殊呢？其实硬币能漂浮在水面上不是因为受到浮力的缘故。我们可以用天平和卡尺测量常见几种硬币的质量和外形大小其体积式子中D是硬币直径H是硬币厚度。测量数据如表一。表一：常见硬币的质量和外形大小根据阿基米德浮力定律F=ρgV排和重力计算公式G=mg我们可以估算常见几种硬币所受到的重力和在水中受到的最大浮力。计算时g取9.8N/kgρ取1.0×103kg/m3计算结果见表二。表二：常见几种硬币所受重力与水中最大浮力比较在上面的浮力估算中排开液体的体积就是这个硬币的体积计算得到的浮力是硬币受到浮力的最大值。因为硬币表面有许多凹陷我们在计算中将其看做一个简单的圆柱体忽略了它的凹陷。根据上面的估算我们不难发现无论何种硬币它在水中所受的浮力一定比重力要小很多显然硬币能漂浮在水面上不可能是因为它受到浮力的缘故。事实上一旦我们将硬币没入水中硬币就会立即下沉到池底而不会再慢慢漂浮起来或者在水中悬浮着。泉池里漂浮着的大多是1角硬币是因为这种硬币的质量最小所受重力最小。自然它是所有常见硬币中最容易浮在水面上的一种硬币。那么硬币究竟是靠什么才能漂浮在水面上的呢？在家里我通过几次尝试也终于将一枚1角的铝合金硬币漂浮在水面上了如图1所示。在灯光下仔细观察我发现平静的水面很像一层绷紧的弹性橡皮膜。在硬币一侧轻轻施加一个力当这层“膜”一旦被压破硬币就会马上沉入水中。我想可能正是这层像绷紧的橡皮膜支撑了硬币如图2所示。图11角铝合金硬币浮在水面上图2水面像一张绷紧的弹性橡皮膜为了验证自己的想法我通过上网查阅资料、请教老师终于大致明白了硬币之所以能浮在水面上的真正原因。原来不光是水面其他液体也一样由于液体表面层的分子比液体内部的分子要稀疏些也就是分子间的距离比较大分子间存在相互吸引的引力正是因为液体表面层分子存在这种引力所以宏观上就产生一种叫表面张力的作用表面层就好像是一层绷紧的弹性橡皮膜自然就能支撑一些轻小的物体了。要把硬币轻松放在水面上不下沉有哪些技巧呢？通过多次尝试我发觉关键要做到“平、轻、稳”就是放硬币时要保证硬币与水面相平、用力要轻、手要稳。如果有必要还可以把硬币在头皮上摩擦几下使硬币表面涂上一层油脂这样可能也会有助于实验成功。还有一个方便的办法就是用一小张吸水的纸（如餐巾纸）托着硬币一起平稳地放入水中随着纸的吸水下沉硬币就稳稳的浮在水面上了。液体表面存在表面张力的现象其实在生活中也是很常见如一些昆虫能停在水面上（如图3）叶上的露珠总成球形（如图4）等等。图3停在水面上的昆虫图4叶子上呈球形的露珠液体的表面张力在日常生活中也有很多应用例举如下：在家煮豆浆的时候豆浆很容易沸出来淌的到处都是而且往往以为豆浆沸腾了就熟了其实豆浆较难煮熟。这是因为豆浆的表面张力很大一加热就产生气泡而且气泡不容易破裂造成剧烈沸腾的假象使人以为已经烧开了煮熟了。要避免这种情况我们可以在豆浆里加几滴食用油以破坏豆浆的表面张力这样豆浆就不会溢锅了也不会出现剧烈沸腾但豆浆还没煮熟的情况。玻璃管的裂口往往是很尖锐的很容易伤人。我们可以把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔利用其表面张力它的尖端就会变圆避免伤人。如图5所示。布制的伞面尽管能看得见纱线间的缝隙但由于存在水的表面张力伞面却不会漏雨水。我们可以在普通方法配制的肥皂液中加入少许砂糖和一包茶叶这样配置的肥皂液就能吹出超级肥皂泡了甚至还能把这些泡泡捧在手上玩呢！这是因为含有糖和茶水的肥皂膜的表面张力大大增强了所以肥皂泡不易破裂。表面张力的用途远不止以上所谈到的这些在生物学、医学中它也有着广泛的应用玩具制造厂也常利用它生产出各种有趣的玩具。