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面上的硬币800字

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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? 我曾看过一个小实验: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。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。


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