奇妙的表面張力

曹遠強

卷卷老師：講述科學小實驗的導師，中學物理教師，同學們眼中無所不能的“神人”，因為頭發天生卷曲而得此別名。

小 璇：卷卷老師的女兒，初二學生，喜歡動手實踐來解答心中的“為什么”。

小 博：與小璇同齡的鄰居家的孩子，人小膽大，好奇心非常重。

小 斐：小博的雙胞胎妹妹，既喜歡看熱鬧，又喜歡親手嘗試一探究竟。

假期里，卷卷老師一家回到了山村老家度假。

這天，卷卷老師正在翻閱一份報紙。忽然，他猛地一抖報紙，發出一聲感嘆：“太不像話了，這也能拿來騙人！”

原來他看到了一則新聞《縫衣針能在水上漂，老太太被騙掏腰包》：一位老太太遇到一個會“法術”的騙子，發功使鋼針漂在水面上，騙取老人的信任，然后以給外地打工的孩子消災為名，將老人的1000元積蓄騙走了。

“爸爸，縫衣服的鋼針真的能漂在水面上嗎？”這則新聞引起了小璇的好奇心。

“能，這不是什么法術，是科學，是液體表面張力的原因。”

“表面張力是怎么回事？”

“三言兩語說不清楚，我給你做幾個實驗。其實那個騙子就是做了個科學小實驗，把老人給蒙了。”

小璇很感興趣，非常期待當物理老師的爸爸也來施展一下“法術”。

卷卷老師吩咐道：“你向你媽媽要兩根縫衣針，再用碗舀一碗水，放在院子里的石桌上。”

小璇趕快去準備東西，飛快地擺放在石桌上。

【實驗器材】 縫衣針、訂書針、小紙片、水、蠟燭、肥皂。

【實驗內容】 實驗過程一：

1.撕一塊小紙片，把小紙片平放在水面上。

2.把一枚縫衣針輕輕放在漂浮于水面的紙上。

隨著時間的推移，紙片會慢慢變濕而沉入水中，令人驚奇的是，由鋼做成的縫衣針卻沒有沉下去（見圖一）。這是為什么？

真的，小璇見證了奇跡。她問卷卷老師：“訂書針也可以嗎？” 卷卷老師沒有正面回答，而是要求小璇用訂書針再做一下實驗。小璇用訂書針按上述實驗過程又做了一次，她等待著紙片浸透后下沉，終于看到訂書針也穩穩地漂浮在水面上（見圖二）可是她覺得等待的時間太長了，于是卷卷老師將實驗進行了改進。

實驗過程二：

1.把干燥的縫衣針在蠟燭上摩擦，使針的表面擦上一層蠟。

2.小心地把針平放在水面后松手，針漂浮在水面上。

哈，又成功了！小璇歡呼起來，這次不用等那么長時間了。

小璇的歡呼聲吸引來了鄰居家的小博和小斐。

見三個孩子好奇地盯著漂在水面上的縫衣針和訂書釘，卷卷老師給他們講解了其中的道理。

卷卷老師接著解釋道：“縫衣針上抹上蠟，是為了讓水不容易浸潤針的表面，這樣液體表面在針體的下面，靠著表面張力，針就被托住了，如果一旦液面跑到針上面，針就會下沉。”

三個人仔細觀察，真的發現針的上面并沒有水。

調皮的小博禁不住用胖胖的小手指一戳縫衣針，水漫過針體，針沉下去了。

卷卷老師說：“還可以在針的附近滴上一點肥皂水，肥皂水表面張力變小，針也會下沉。你們都試一試。”小博、小斐和小璇興致勃勃地做著實驗。

卷卷老師說：“為了驗證液體的表面張力，我再做幾個小實驗給你們看。”

【實驗器材】 紙、蠟燭、水。

【實驗內容】

1.在一張紙上，灑上一些水滴，紙很快濡濕了，出現了一個個斑點。

2.另外取一張紙鋪在桌面上，用蠟燭在上面摩擦，使紙的表面形成蠟層。

3.同樣灑一些水，發現這些水收縮成小球，用嘴吹一下，小球會滾動（如圖三）。

卷卷老師說：“有句話叫作‘水滿則溢，水雖然滿了，要溢出來也不是很容易，你們接著看下面這個小實驗。”

【實驗器材】 玻璃杯、水、硬幣。

【實驗內容】

1.在玻璃杯里加滿水，使水面與杯口面相平。

2.慢慢向杯中放硬幣，一個接一個，可以看到放了幾個硬幣后，水并沒有溢出。

3.仔細觀察，發現水面已經凸起，形成了一個“小水丘”（如圖四）。

小博和小斐還在往杯子里放大頭針等小東西。喜歡思考的小璇說：“這幾個實驗讓我們對液體的表面張力雖然有了一些了解，可‘表面張力不是一種力嗎？怎么體現這種力呢？”

卷卷老師：“小璇這個問題問得好，液體的表面張力就是指液體表面存在著一種使表面拉緊的力，也可以說是使表面盡量收縮的力。下面我再做一個實驗來體現這種力。”

【實驗器材】 一根鐵絲、棉線、肥皂水、針。

【實驗內容】

1.把鐵絲彎成一個環。

2.將棉線系在環的兩端，不要使棉線過緊，讓它略微松弛。

3.把環和棉線浸入肥皂液中，取出時環上就留下了一層肥皂液薄膜，這時薄膜上的棉線仍是松弛的（如圖五）。

4.用針刺破棉線一側的薄膜，發現棉線被另一側的薄膜拉緊了（見圖六）。

啊，真好玩！三個孩子開始不斷沾肥皂水，用針來刺上面的膜，玩得不亦樂乎。

“老師做了這么多小實驗，真好玩，關于表面張力的小實驗你還能做嗎？”小博以興奮的語調挑戰道。

卷卷老師說：“我還能給水流打結。”

“什么，給水流打結？水流又不是繩子怎么打結？真新鮮！”

于是卷卷老師又給大家做了下面這個小實驗。

【實驗器材】 純凈水塑料瓶、水、錐子。

【實驗內容】

1.用錐子在瓶底扎幾個小孔，再在瓶蓋上扎幾個小孔。

2.瓶蓋上的小孔相距約5毫米，將瓶子裝上水，倒置使瓶蓋朝下，會有幾條水流。如圖八。

3.用手輕輕從瓶蓋小孔上滑過，觀察水流，發現它們匯合成了一股水流（見圖九）。

4.注意不能使水流太急，否則不容易成功。

【原理解析】 這是因為水有表面張力的原因。表面張力是液體表面存在的一種使液面張緊的力，它總是使液體表面保持較小的表面積。

【原理解析】 這是因為水不能浸濕蠟紙，由于表面張力的原因，使水的表面形成球形，這與露珠的形成是一樣的。

【原理解析】 這是因為當只有一側有液體時，原來的平衡被打破，液體由于表面張力的作用，會收縮，因此把棉線拉緊了（如圖七） 。

【原理解析】 液體的表面張力，有使水面縮小的特性，因此水流匯合在一起。