探究缝衣针“浮”在水面的奥秘

四川省通江县第三中学 李怀昌 任卫东

一、发现问题

金属的缝衣针能够放在水面上而不下沉？两位同学就此进行了激烈的讨论，一位同学说，他可以将缝衣针浮在水面上而不下沉，另一位同学则坚决不相信，他们谁也不能说服谁。于是，他们找到了我们，让我们当裁判。我们笑而不语。在我们的指导下，同学们决定用科学实验去验证。

二、实验器材

普通缝衣针、矿泉水、洗洁精、牙签、餐巾纸、普通敞口透明水杯、小烧杯。

三、实验过程

将矿泉水500 mL，分别倒入甲、乙普通敞口透明水杯中备用，液面距离杯口2 cm左右。

实验1：将一根普通缝衣针竖直放到普通敞口透明水杯（甲）中，观察实验现象。

实验2：1.在实验桌上先将一根普通缝衣针平放在干燥的餐巾纸上，然后用双手捏住餐巾纸的四个角，轻轻地把餐巾纸平放到普通敞口透明水杯（乙）中的水面上，接着慢而轻地用牙签把餐巾纸去掉，使餐巾纸沉入杯底，观察实验现象。

2.5分钟后，倒一些洗洁精到小烧杯中，用牙签尖端在洗洁精上蘸一下，并将一滴洗洁精轻轻地滴到普通敞口透明水杯（乙）中的水面上，观察实验现象。

四、实验结果

实验1：缝衣针迅速跌落到甲杯底部。

实验2：步骤1 观察发现，乙杯中缝衣针静静地漂浮在水面上，并没有像传言所说的会掉入水中（如图1）；步骤2 观察发现，乙杯中缝衣针迅速跌落到杯底部。

图1

五、实验原理

实验1：缝衣针的重量大于水所产生的浮力，针与水的接触面小，所以甲杯中的缝衣针会下沉到杯底。

实验2：水表面的分子之间有一种相互吸引的力，称为表面张力，能够把水分子一个一个吸引在一起，形成一个薄面。即在水的薄面上放上针，这种张力大于缝衣针的重量，可以托住原来应该下沉的缝衣针，所以乙杯中的缝衣针漂浮在水面上。

那原先漂浮在水面上的缝衣针为什么在滴加洗洁精后会沉入杯底呢？我们首先需要知道，洗洁精之所以能够去油去污，是因为它含有一种专门用来破坏水的表面张力的成分。把洗洁精滴入水中以后，水面的那层薄膜就被撕破了，水面的张力即被破坏了。清洁剂降低了水的表面张力，于是乙杯中的缝衣针就轻而易举地落到水中去了。

六、水的表面张力在生活中的运用

1.最常见的就是洗完手之后关掉水龙头，还有点水留在水龙头口，欲滴未滴的样子，这就是水的表面张力在和地球引力做斗争。

2.下雨天，荷叶上滚动的一颗颗水珠团在一起，而不是像泼在地面上一样瘫成一片。

3.在小池塘或者河边，会看见一些水黾，它们居然会“水上漂”，行走在水面上！同样大小的水黾要比水还轻，而且它们按在水面上的脚是不会破坏水面的表面张力的。（如图2）

图2

通过这次探究实验，同学们知道了生活中处处有科学，科学与我们的生活密切相关。科学真奇妙，学习能知道！