奇妙的表面张力

曹远强

卷卷老师：讲述科学小实验的导师，中学物理教师，同学们眼中无所不能的“神人”，因为头发天生卷曲而得此别名。

小 璇：卷卷老师的女儿，初二学生，喜欢动手实践来解答心中的“为什么”。

小 博：与小璇同龄的邻居家的孩子，人小胆大，好奇心非常重。

小 斐：小博的双胞胎妹妹，既喜欢看热闹，又喜欢亲手尝试一探究竟。

假期里，卷卷老师一家回到了山村老家度假。

这天，卷卷老师正在翻阅一份报纸。忽然，他猛地一抖报纸，发出一声感叹：“太不像话了，这也能拿来骗人！”

原来他看到了一则新闻《缝衣针能在水上漂，老太太被骗掏腰包》：一位老太太遇到一个会“法术”的骗子，发功使钢针漂在水面上，骗取老人的信任，然后以给外地打工的孩子消灾为名，将老人的1000元积蓄骗走了。

“爸爸，缝衣服的钢针真的能漂在水面上吗？”这则新闻引起了小璇的好奇心。

“能，这不是什么法术，是科学，是液体表面张力的原因。”

“表面张力是怎么回事？”

“三言两语说不清楚，我给你做几个实验。其实那个骗子就是做了个科学小实验，把老人给蒙了。”

小璇很感兴趣，非常期待当物理老师的爸爸也来施展一下“法术”。

卷卷老师吩咐道：“你向你妈妈要两根缝衣针，再用碗舀一碗水，放在院子里的石桌上。”

小璇赶快去准备东西，飞快地摆放在石桌上。

【实验器材】 缝衣针、订书针、小纸片、水、蜡烛、肥皂。

【实验内容】 实验过程一：

1.撕一块小纸片，把小纸片平放在水面上。

2.把一枚缝衣针轻轻放在漂浮于水面的纸上。

随着时间的推移，纸片会慢慢变湿而沉入水中，令人惊奇的是，由钢做成的缝衣针却没有沉下去（见图一）。这是为什么？

真的，小璇见证了奇迹。她问卷卷老师：“订书针也可以吗？” 卷卷老师没有正面回答，而是要求小璇用订书针再做一下实验。小璇用订书针按上述实验过程又做了一次，她等待着纸片浸透后下沉，终于看到订书针也稳稳地漂浮在水面上（见图二）可是她觉得等待的时间太长了，于是卷卷老师将实验进行了改进。

实验过程二：

1.把干燥的缝衣针在蜡烛上摩擦，使针的表面擦上一层蜡。

2.小心地把针平放在水面后松手，针漂浮在水面上。

哈，又成功了！小璇欢呼起来，这次不用等那么长时间了。

小璇的欢呼声吸引来了邻居家的小博和小斐。

见三个孩子好奇地盯着漂在水面上的缝衣针和订书钉，卷卷老师给他们讲解了其中的道理。

卷卷老师接着解释道：“缝衣针上抹上蜡，是为了让水不容易浸润针的表面，这样液体表面在针体的下面，靠着表面张力，针就被托住了，如果一旦液面跑到针上面，针就会下沉。”

三个人仔细观察，真的发现针的上面并没有水。

调皮的小博禁不住用胖胖的小手指一戳缝衣针，水漫过针体，针沉下去了。

卷卷老师说：“还可以在针的附近滴上一点肥皂水，肥皂水表面张力变小，针也会下沉。你们都试一试。”小博、小斐和小璇兴致勃勃地做着实验。

卷卷老师说：“为了验证液体的表面张力，我再做几个小实验给你们看。”

【实验器材】 纸、蜡烛、水。

【实验内容】

1.在一张纸上，洒上一些水滴，纸很快濡湿了，出现了一个个斑点。

2.另外取一张纸铺在桌面上，用蜡烛在上面摩擦，使纸的表面形成蜡层。

3.同样洒一些水，发现这些水收缩成小球，用嘴吹一下，小球会滚动（如图三）。

卷卷老师说：“有句话叫作‘水满则溢，水虽然满了，要溢出来也不是很容易，你们接着看下面这个小实验。”

【实验器材】 玻璃杯、水、硬币。

【实验内容】

1.在玻璃杯里加满水，使水面与杯口面相平。

2.慢慢向杯中放硬币，一个接一个，可以看到放了几个硬币后，水并没有溢出。

3.仔细观察，发现水面已经凸起，形成了一个“小水丘”（如图四）。

小博和小斐还在往杯子里放大头针等小东西。喜欢思考的小璇说：“这几个实验让我们对液体的表面张力虽然有了一些了解，可‘表面张力不是一种力吗？怎么体现这种力呢？”

卷卷老师：“小璇这个问题问得好，液体的表面张力就是指液体表面存在着一种使表面拉紧的力，也可以说是使表面尽量收缩的力。下面我再做一个实验来体现这种力。”

【实验器材】 一根铁丝、棉线、肥皂水、针。

【实验内容】

1.把铁丝弯成一个环。

2.将棉线系在环的两端，不要使棉线过紧，让它略微松弛。

3.把环和棉线浸入肥皂液中，取出时环上就留下了一层肥皂液薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的（如图五）。

4.用针刺破棉线一侧的薄膜，发现棉线被另一侧的薄膜拉紧了（见图六）。

啊，真好玩！三个孩子开始不断沾肥皂水，用针来刺上面的膜，玩得不亦乐乎。

“老师做了这么多小实验，真好玩，关于表面张力的小实验你还能做吗？”小博以兴奋的语调挑战道。

卷卷老师说：“我还能给水流打结。”

“什么，给水流打结？水流又不是绳子怎么打结？真新鲜！”

于是卷卷老师又给大家做了下面这个小实验。

【实验器材】 纯净水塑料瓶、水、锥子。

【实验内容】

1.用锥子在瓶底扎几个小孔，再在瓶盖上扎几个小孔。

2.瓶盖上的小孔相距约5毫米，将瓶子装上水，倒置使瓶盖朝下，会有几条水流。如图八。

3.用手轻轻从瓶盖小孔上滑过，观察水流，发现它们汇合成了一股水流（见图九）。

4.注意不能使水流太急，否则不容易成功。

【原理解析】 这是因为水有表面张力的原因。表面张力是液体表面存在的一种使液面张紧的力，它总是使液体表面保持较小的表面积。

【原理解析】 这是因为水不能浸湿蜡纸，由于表面张力的原因，使水的表面形成球形，这与露珠的形成是一样的。

【原理解析】 这是因为当只有一侧有液体时，原来的平衡被打破，液体由于表面张力的作用，会收缩，因此把棉线拉紧了（如图七） 。

【原理解析】 液体的表面张力，有使水面缩小的特性，因此水流汇合在一起。