用雞蛋進行的浮力實驗

于琴　陳怡

生活中越來越多的日常用品被用作實驗器材，如蠟燭、乒乓球、吹風機、吸管、回形針、水果、電池等，數不勝數，我們不可小覷這些隨處可見的小材料，它們卻蘊含了大量的實驗價值.如果與初高中物理教學相結合，不僅能夠實現教學目標，也能夠培養學生的發現與創新的能力，這也正是我們素質教育所倡導的培養模式.挖掘這些材料的實驗價值，用來演示杠桿原理，探究浮力大小等等，實現了課程資源的開發，大大豐富了物理實驗的教學資源.

目前，生活化教學已成為物理實驗的流行趨勢.我們可以看到許多自制教具被應用到課堂教學中，有些應用可能還不成熟，也逐漸有不少研究人員發現問題，并對實驗裝置作出改進.本文將實驗的關注點聚焦在日常中觸手可得的雞蛋上，充分挖掘它在浮力的知識點上的實驗價值.論述將從兩個方面展開：一是定性實驗，讓雞蛋來演繹物體的浮與沉；二是定量實驗，定量探究浮沉狀態下需滿足的條件.在論述中，將全面介紹各實驗的器材與步驟，以及實驗裝置上的改進，旨在向讀者傳達實驗的材料是可替代的，實驗能在保證不失本真的條件下更加簡單.也希望鼓勵讀者能夠善于發現，勤于思考，為實驗資源的開發獻出自己的智慧.

1演繹浮與沉

在煮雞蛋的過程中，我們看到不管是生雞蛋還是熟雞蛋都是沉在水底，當然也有少數的雞蛋能浮在水面，當然這樣的雞蛋說明是變質的.那么如何讓一只正常的雞蛋浮起來呢？可以采取下面的方法.

1.1加溶劑，增大溶液的密度

常見的方法就是向水里加鹽，可以增加溶液的密度.食鹽中的主要成分是氯化鈉，氯化鈉的溶解性會隨著溫度的不同有些差異，0 ℃時100 mL的清水中能溶解35.7 g，20 ℃時能溶解36 g，相差也不是很大.實驗中，當向300 mL的清水中加了6湯匙的鹽顆粒（一湯匙大約為15 g）時，熟雞蛋從杯底浮起來，此時杯底還有少量未溶解的食鹽.根據氯化鈉的溶解度可知這并不是說明溶液達到飽和，而是因為隨著溶液濃度的增加，食鹽溶解的速度變慢了.將熟雞蛋從溶液中取出，輕輕放入一顆生雞蛋，發現在同樣濃度的鹽溶液中，生雞蛋還是下沉狀態，這直觀地驗證了生雞蛋要比熟雞蛋重.此實驗除了可以演示雞蛋的沉浮狀態，也提供了一種判別生雞蛋與熟雞蛋的方法.

1.2改變雞蛋自身的重力

通過改變生雞蛋自身的重力也能實現下沉、懸浮、漂浮三種狀態.

實驗可以用一根鐵絲將蛋殼上戳個小孔，大約直徑為5 mm，考慮到蛋內液體的特殊性，孔徑要適當，既能倒出蛋清，也要避免水的進入.由于蛋殼的完整性，根據阿基米德原理，雞蛋在水中受到的浮力幾乎保持不變，但隨著蛋清蛋黃被倒出，自身的重力在不斷減小，當重力等于浮力時，可以實現懸浮狀態；重力繼續減小，就可以讓蛋殼漂浮在水面上.

這種演繹浮與沉的方法較調配鹽水來說，實驗所需的材料減少，操作的步驟也很簡單，將雞蛋液體的可流動性應用在實驗上.

2探究浮沉條件

在以上定性實驗的基礎上，也可以實現定量的實驗探究，探究物體浮與沉所要滿足的條件.準備的實驗材料有：300 mL的水、食用鹽、熟雞蛋、湯匙、測力計、兩只塑料杯、塑料袋.

2.1實驗裝置的改進

原有的實驗裝置中必須要用到量筒或是天平，來測量排出液體的體積或質量.在調配食鹽水時，除了溶液底部有未完全溶解的鹽顆粒，也只能大約估計一湯匙的容量，因此不能精確知道食鹽的量，所以在計算溶液密度時誤差較大，而這細小的誤差對于雞蛋來說是不可忽略的.那么，如果使用天平直接測量排出液體的質量則可以避免量筒的誤差，但是天平一般是實驗室用品，如何用日常的材料來取代天平.除了測液體質量的方法外，也可以直接測量液體的重力.根據已有的實驗器材，測力計是可以派上用場的.只要在盛接排出液體的杯子上套上一只塑料袋，用彈簧測力計直接測塑料袋里液體的重力即可（塑料袋的重力可忽略）.

2.2實驗數據采集與比較

先后調制兩種不同濃度的鹽水，使雞蛋處于懸浮與漂浮的狀態（圖1）.

根據阿基米德原理，浸在液體中的物體所受到的浮力等于排開液體的重力，塑料袋的作用替代了原先的托盤天平，再一次說明了實驗材料的可替代性，替代后的材料使原實驗更加生活化也更加簡單化.

本文對雞蛋可以進行的浮力實驗作了系統的概述，從實驗器材的可替代性、實驗步驟的簡單化和實驗的生活化，激發學生對實驗探究的興趣，將生活與課堂相聯系，讓理論與實際相結合，培養學生物理學科思維與探究創新精神.