水的力量
水是如何运动的?为什么水珠是圆形的?为什么一些物体能浮在水面上而另一些却不能?为什么天会下雨?物质溶于水中时会发生什么?
水
水同其他液体一样,本身没有形状,它可以占据任意能容纳它的空间。
水往低处流,这是地球引力的作用。当水下落时,能产生巨大的能量,可以用来发电。
水还能通过植物根系被慢慢地、一点点地向上传遍植物的枝干,维持植物的生命。
接下来的几个游戏将展示水的许多其他特性:水的渗透能力、水的压力,以及水受热时的运动情况。
水是如何运动的?
水往高处流
你需要准备:
● 1根约20厘米长带叶子的芹菜
● 1个玻璃瓶
●水
● 蓝墨水或红墨水
游戏步骤:
1.把水倒入玻璃瓶内,滴入几滴墨水给水上色。
2.把芹菜放入染上色的水中。然后将玻璃瓶置于温暖的地方。
发生了什么呢?
几小时后,芹菜梗及叶子呈现出墨水的颜色。
原因解答:
如果你切开芹菜梗,你就会发现它是由很多“小管子”组成的。水通过这些小管子流到芹菜叶子上,就像被吸上去一样。这种现象就叫做毛细作用。植物就是利用这一作用用其根系从土壤中吸取水分,然后将其一直运送到叶片上。用类似的方法,你也能将白色的花朵染上颜色。
水中绽放的纸花
你需要准备:
● 1张白纸
● 水彩笔
● 剪刀
● 装上水的水盆
游戏步骤:
1.先用水彩笔在纸上勾勒出下图的图形,描出上面的线,然后把它剪下。
2.将花瓣沿虚线折好。
3.把弄好的纸花小心地放在水上。
发生了什么呢?
慢慢地,花开了。
原因解答:
水通过毛细作用渗入纸内部的纤维中,这使纸内部纤维膨胀。折线部分渐渐张开,纸花就绽放了。
你能增强水的力量吗?
水的重量
你需要准备:
● 2个塑料瓶
● 1个钉子
● 胶带
●水
游戏步骤
1.如图所示,用钉子在一个瓶子上竖着钻一排小孔,在另一个瓶子上横着钻一圈小孔(在成年人的监护下进行)。
2.用胶带封住两个瓶上的孔。
3.给两个瓶子装上水,撕下瓶上的胶带。
发生了什么呢?
水从横着打有一圈孔的瓶子中向四周喷出,而且喷出的距离相同。但从竖着打有一排孔的瓶子中,水喷出的距离不同,离瓶底越近的孔里喷出的水越远。
原因解答:
装在瓶里的水对瓶内壁产生很大的压力,所以当它从孔中喷出时,力量很大。这种力量因为靠近底部的水的重量增大而加大,喷出的水就更远。
深海探险
深海潜水器是可下潜的水下船只,用于深海探险和研究。深海潜水器船身内装有发动机和蓄水箱,当深时,这些蓄水箱逐渐地装满水,使船内压力和外部海水压力保持平衡。深海潜水器船身下是一个圆球,用于船员在里面对深海巨大水压的钢板做成在1960年,雅克·皮卡尔(深海潜水器发明者奥古斯特·皮卡尔之子)与美国海军少尉沃什乘坐“德里雅斯特3号”深深海进行观察,它由能承受海潜水器下潜到水下11022米的太平洋海底。
简易喷泉
你需要准备:
● 1个橡胶管
● 胶带
● 眼药水瓶滴嘴
● 漏斗
●水
游戏步骤:
1.用胶带将漏斗缠在橡胶管一头,将眼药水瓶滴嘴缠在另一头。
2.用手指捏住滴嘴,入橡胶管中(在水池
3.放低有眼药水瓶滴嘴的一端橡胶管,松开手。
发生了什么呢?
水从眼药水瓶滴喷出。漏斗那端抬得越眼药水瓶滴嘴喷出越高。
原因解答:
漏斗处的水受到的大气压力大于橡胶管中水的重量,这使橡胶管中的水从眼药水瓶滴嘴喷出。漏斗抬得越高,水也喷得越高,这是因为管内水的落差变大。同理,把一个物体抬得离地面越高,它的势能就越大。
水的天然力量
几个世纪以来,人们一直利用水来驱动水车。水的这种力量源于水的落差或是水下暗流的作用。水电站就是利用水从高山上流下时产生的能量发电。
为何热量能使水运动?
水和热量
你需要准备:
● 1个透明的容器
● 1个有盖子的小瓶
● 彩色墨水
●水
游戏步骤:
1.往容器内加水。
2.在小瓶中滴入几滴墨水,然后再倒入热水(在成年人的帮
助下),盖上瓶盖。
3.把小瓶放入
冷水中,置于容器底部。去掉瓶盖。
发生了什么呢?
染了墨水的水跑到容器中水的上部,在水面上散开。过一会儿后,这些有颜色的水开始下沉,并同其余的水融合。
原因解答:
和其他物体一样,水是由微小的可移动的粒子构成,它们就是水分子。热量会加速水分子的运动,使它们相互分散开。随着水分子的分散,它们不再像以前那样密集地排列在一起,水因此也变得更轻。这就是染了色的热水漂在冷水上的原因。随着热量的传播,冷水和热水的温度开始接近,染了色的热水逐渐下沉,并开始同冷水混合。
在汤锅中,水是如何被加热的
汤锅一般是用铝或铁做的。铝和铁都是很好的热导体,能很好地聚热和散热。被加热时,锅底的水最先受热,开始上升,较冷的水降到锅底受热后也开始上升。这种上升和下降运动使热量在锅内的水中传导,这种运动就叫做对流。空气中,热量也以相同的方式实现流动。
潜水员为何穿潜水衣
水同空气一样,不是很好的导热体,不能很好地聚热和散热。潜水员的潜水衣中有含水夹层,其他的水接触不到潜水员的皮肤,潜水员就不会丧失身体的热量。潜水衣是用不导热的材料制作的,能保存热量,避免其散发。
洋流
帆船在冷暖洋流中航行。这些水流穿流于大海中,影响着海洋的状态和整个世界的气候。风和海水间的温度差,以及含盐量的不同都能产生洋流。寒流(密度大、质量大)来自地球南北两极地区的海域,在海水下部流动;暖流(密度小、质量轻)来自热带和赤道地区的海域,在海水上部流动。洋流与海水混合,把氧气带到海洋底部,并把矿物盐均匀地带给海中生物。洋流还影响它流经的沿岸地区的气候和温度,比如,从加勒比海流向欧洲的墨西哥湾暖流使沿岸地区气候温暖;来自加拿大北部的拉不拉多寒流使美国大西洋沿岸气候变冷,冬季更加严寒。
水的表面张力
水是液体,能流动,并能让物体沉入其中。水分子使水运动,但水分子不会完全分开,它们每时每刻都相互吸引。
水面的水分子没有其他水分子从其上方吸引,因此结合得更加紧密。水面的这种张力使一些小动物能在水面行走,我们能吹肥皂泡泡也是得益于此。
为什么水珠是圆形的?
水上漂浮
你需要准备:
● 镊子
●针
● 杯子
●水
游戏步骤:
1.往杯中加满水。
2.用镊子夹住针,将针轻轻地放在水面上。
发生了什么呢?
针漂浮在水面上(针也可能沉入杯底,多试几次,你必须将针轻轻地水平放下)。
原因解答:
水面的水分子会形成一种膜,能够支撑住较轻的物体。这种使水分子联结在一起的力量叫水的表面张力。当你倒了满满一杯水,仔细观察水面,你会发现,沿着杯口,水面向上微微鼓了起来,构成一个曲面,这正是水的表面张力的作用。它紧紧拉拽着水面,就如同一个袋子般装着水。如果水很少的话,水的表面张力就使水形成圆圆的水滴。
隔水膜
你需要准备:
● 手绢
● 皮筋
● 杯子
●水
游戏步骤:
1.把手绢浸入水中,然后拧干。
2.往杯中倒满水。
3.把手绢充分展开罩在杯口上,用皮筋紧紧地扎住。
4.把杯子快速翻转过来。
发生了什么呢?
杯中的水被手绢挡住,就好像手绢不透水似的。
原因解答:
手绢被弄湿后,纤维间都充满了水。水的表面张力使湿手绢变成一层不透水的隔膜。类似的例子还有:湿头发会粘在一起;湿沙子可用来雕塑却不会坍塌。这都是因为纤维或颗粒间的空隙被水填满,并相互联结在一起。
在水面行走
水虱和水黾生活在水塘中,它们柔软细长的腿上长满了细茸毛,使它们能在水面跳跃、滑行、搜寻猎物而不会沉下去。水面的张力使它们脚下形成一个向水面下方弯曲的膜,这个膜足以些小昆虫的体重。
肥皂对水的影响
水中的小孔
你需要准备:
● 滑石粉
●水
● 肥皂水
● 1个水池或水盆
游戏步骤:
1.在水池或水盆
2.把滑石粉撒在水面上。
3.将手指插入水中,就像在水面上打孔一样。
发生了什么呢?
滑石粉会体现水的表面张力。因此,当你将手指插入水中时,水的表面张力会使“小孔闭合”。
原因解答:
水的表面张力很强,当你将手指插入时,水面只是暂时被穿破。
4.将指尖沾上肥皂水(注意别让肥皂水滴入盆里的水中),将沾上肥皂水的手指靠近水池或水盆边缘插入水中。
5.用沾了肥皂水的指头在撒了滑石粉的水面钻孔。
发生了什么呢?
你第一次将沾了肥皂水的指头伸入有滑石粉的水中时,水面的滑石粉会散开。但从第二次开始,手指就能在水面留下小洞。
原因解答:
肥皂水会降低你手指钻入处水的表面张力,而水面其他地方张力仍会很强,紧紧地吸住滑石粉。水面上产生的小孔不会合上,因为小孔处的肥皂水使水分子不能结合,水面也无法恢复到以前的状态。如果你想重复实验,你需要把水换掉。
肥皂船
你需要准备:
● 1个水盆或水池
● 1张卡片
● 剪刀
● 肥皂水
●水
游戏步骤:
1.往水盆或水池中加水。
2.用剪刀将卡片剪成三角形。当水面平静后,把剪好的三角形放在池角或盆边,朝向水面中心。
3.将指尖沾上肥皂水,把指头轻轻放入三角形后面的水中。
发生了什么呢?
三角形向对面漂了过去。
原因解答:
开始三角形不动,因为它四面都受到水分子的吸引。肥皂水降低了三角形后面的水的表面张力,三角形前面的水的表面张力仍然很强,因此就能将三角形拽向前方。(若想重复实验,先换掉盆中的水)。
肥皂的工作原理
仅靠水很难清除衣物、碗碟和皮肤上的污垢——尤其这些污物很油腻时。在清除污垢方面有两种主要类型的分子,一种可以吸附污垢;另一种溶于水,并阻止水分子相互结合——这就是肥皂为什么能在水中将脏东西分解并洗去的原理。之后,污垢就扩散到水中并被倒掉。
肥皂泡是怎么形成的?
同心半球
你需要准备:
● 肥皂水(最好在冰箱中放1小时)
● 吸管
● 1个光滑的面板(如玻璃板、塑料或钢板)
游戏步骤:
1.首先,擦湿面板。
2.然后,用吸管沾上肥皂水,吹一个泡泡,并将它慢慢放在面板上,肥皂泡会变成一个半球形。
3.将吸管沾上肥皂水(外部吸管的表面也要沾上肥皂水)小心地将吸管插进第一个肥皂泡,慢慢地在里面再吹一个泡泡。
4.用同样的方法吹第三个泡泡(注意:别让泡泡相互重叠粘住)。
发生了什么呢?
每个新泡泡都出现在上一个的中心,并使之前的泡泡变得更大。
原因解答:
泡泡中有空气。新泡泡挤开上个泡泡内的一些空气,由于肥皂泡的表面伸缩,所以上一个泡泡会变得更大。多做几次这种实验,你就发现你能吹出各种各样的泡泡。试着将一个泡泡放在另一个的表面,看看会有什么变化。
泡泡水的配方
想吹持续时间最长的泡泡,你就要试试以下的配方,看看哪个最好。
* 600克水+200克清洁剂+100克甘油。
* 600克蒸馏水+300克甘油+50克去污剂+50克氨水。配好的液体需先放上几天,过滤然后再放入冰箱12小时才能使用。
* 300克水+300克洗洁剂+2勺糖。
* 4勺肥皂渣加入400克热水中(最好能使肥皂完全溶解)。把配好的溶液放1周,再加2勺糖。
蹦蹦跳跳的泡泡
你需要准备:
● 1件毛衣或羊毛围巾
● 肥皂水(最好能在冰箱里冰镇一下)
● 1个吸管
● 乒乓球拍(托盘或硬皮书也行)
游戏步骤:
1.把毛织品缠在拍子上
2.吹一个肥皂泡,让它落到拍子上。
3.轻轻移动球拍,使肥皂泡弹起来。
发生了什么呢?
肥皂泡安然无恙地的落在拍子上,并了起来。
原因解答:
泡泡的表面由水和肥皂构成,十分有弹性,并可曲伸,落在毛织物上能悬在它表面而不会破裂。如果你想在冷天做这个实验,把上面用到的东西拿到户外,这时泡泡会被微微冻住,看上去像一个水晶球。
有方形的泡泡吗?
肥皂泡表面的张力使它能向外伸展到最大程度。但泡泡表面总趋向闭合,使泡泡内壁接触的空气比外表面的少,也就使泡泡表面成球体。所以,要天然地吹一个其他形状的泡泡是不可能的。但利用铁丝,可以吹出奇形怪状的泡泡。如果泡泡弹性足够的话,吹出方形、金字塔形的泡泡都是有可能的。