对一道分子引力问题的异议与探讨

胡世龙

（柘汪中学，江苏 赣榆 222113）

人教版9年级物理教材第13章第1节分子热运动“动手动脑学物理”栏目的一道习题，笔者对教学参考用书所给的答案存有异议.现将原题摘录如下，并将笔者进行的实验探究过程和一点想法付诸于笔端，与编者及广大读者商榷.

图1

题目.设法把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面（例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板），读出测力计的示数.使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板（图1所示）.弹簧测力计的示数有什么变化？解释产生这个现象的原因.

参考答案：弹簧测力计的示数会变大；因为玻璃板与水的接触面之间存在分子引力.

笔者认为，弹簧测力计的示数会变大的直接原因不是玻璃板下表面和水之间分子相互吸引产生的，而是水分子之间相互吸引产生的结果.当然，笔者并不否认玻璃板与水的接触面之间存在分子引力的事实.为了支持上面观点的正确性，笔者仔细地进行实验探究，具体的操作过程如下.

图2

当提着弹簧测力计缓慢的向上拉动玻璃板时，我们可以清楚地观察到弹簧测力计的示数逐渐变大，如图3所示.但前提条件是玻璃板与水面没有分离开来，弹簧测力计的示数就应该是玻璃自身的重力与水分子之间的引力之和，从而可以判断出水分子之间引力的大小.当继续向上提玻璃板直至它脱离水面时，玻璃板的下表面仍然会沾有一层水膜，这也充分的说明了弹簧测力计克服的力并不是玻璃和水分子之间引力，而是水分子与水分子之间存在相互作用的吸引力.由于玻璃板与水分子之间的引力比水分子与水分子之间的引力大很多，最后是在水分子之间拉开的，所以实际上弹簧测力计示数增大的直接原因就是水分子与水分子之间引力的作用造成的.

问题1.弹簧测力计的示数是否受大气压强的影响？

事实上，大气压强不但作用在玻璃板上面，而且也作用在水面上.根据帕斯卡定律可以知道，水面上所受的大气压强经过水能够传递到玻璃板的下表面.故玻璃板的上下两面同时受到大气压强的作用，而且大小相等、方向相反.所以，大气压强对玻璃板的作用力可以相互抵消，对弹簧测力计的示数变化没有任何影响.因此，可以完全排除大气压对弹簧测力计示数的影响.

图3

图4

问题2.水分子之间的引力与玻璃板下表面面积大小是否有关？

猜想：水分子之间的引力大小可能与玻璃板下表面面积大小有关.

器材：量程为0～10N弹簧测力计1支，3块厚度完全相同的玻璃板下表面面积分别为100cm2、200cm2、400cm2，细线若干，1个大水槽和水.

实验步骤：

（1）将下表面面积为100cm2的玻璃板用细线系好，悬挂在弹簧测力计的挂钩上，将其下表面和水槽中水面充分接触.

（2）如图3，缓慢向上提弹簧测力计，当玻璃板刚好离开水面前，记下此时弹簧测力计的示数F1.

（3）如图4，当弹簧测力计提着玻璃板离开水面后，记下弹簧测力计的示数F2，即玻璃板自身与其下表面沾有少许水的总重力.

（4）用另两块玻璃板分别进行实验，记下测量的数据填入表1中.

表1

归纳小结：水分子之间相互作用的引力的大小与玻璃板下表面面积大小有关.玻璃板下表面面积越大，水分子之间相互作用的吸引力也越大，成正比例关系.