引入背景:
生活中我们看到小鸡、小鸭在饮水时,总是先低下头喝一下水后又将头抬起来,将水咽下去后又将头低下去再抬起来,如此反复。我们能否做一只也会饮水的“小鸡”或“小鸭”呢?
实验器材:
两块塑料泡沫,一把小刀,一根牙签,两根吸管,药棉,一满杯水,一些垫的东西(比如方盒之类的)。
实验步骤:
(1)将一块泡沫用小刀从中间削出一道凹槽出来,另一端保留一个倾斜的底,如图93所示。(2)将牙签按图93所示穿进泡沫,调整好重心,调到用两指头托住牙签两端时,泡沫无底的一端稍高一些就行了。(3)扯一团药棉用水浸泡一下后再捏干,然后将其拉长,使其长度比图93所示泡沫稍长一些,再放入泡沫的凹槽中,并将无底的一端的药棉拉出2~3cm(代替小鸡的嘴),凹槽中的药棉尽量拉伸到接近底部位置,这就相当于做好了一个“小鸡”或“小鸭”。(4)将两根吸管的一端用小刀分别钻一个小洞,洞的大小要能使牙签在里面可以自由转动,然后将两吸管竖直插入另一块泡沫中(两吸管间的距离要比“小鸡”的宽度稍大一些)。(5)将穿在泡沫上的牙签的两端分别穿进吸管的小孔,组装成如图94所示。再将装水的杯子用东西垫起来,使得小鸡的嘴(药棉)能没入水中。(6)接下来就是观察所发生的现象。
图93
图94
实验现象:
我们会看到小鸡不一会就抬起头,过一两秒就又低下头“喝水”,喝几秒钟之后又抬起头,过一两秒,又低下头喝水,如此循环,这动作跟小鸡喝水简直是一模一样,并且这一系列动作一直要延续到喝不到杯子中的水为止。
原理剖析:
这主要是利用了毛细现象。由于湿的药棉相当于无数根毛细管,当药棉的前端——“小鸡嘴”浸没在杯子中的水里时,水就会沿着毛细管上升并流动到小鸡的“肚子”里,即集中到有斜底的这一端。当聚集在斜底处的水达到一定程度时,原来的平衡就被打破,斜底一端就会下沉,这相当于小鸡抬起了头,同时斜底一端的水就会从底部流出,如图94所示。当底部的水流出后,斜底这一端又会升起,“小鸡”又回到原来的平衡状态,即又低下头接着喝水,过几秒钟又抬起头,如此循环。
说明:
(1)此实验中最为关键的是调整“小鸡”转轴的位置(为便于调整,采用泡沫来做小鸡是最好操作的,因为牙签的位置可以任意调整。再一个是因为泡沫比较轻),要调到底部稍重一点,就会失去平衡而放出水,放出水后又要能自动回到原来的平衡状态。所以在调整过程中,还可以适当调整药棉的伸缩情况。(2)上面是为了说清楚原理,所以小鸡是裸露的,而且在水里面滴了红墨水。如果是要增加美观和神秘感,可将小鸡密封,并做适当的装饰和美化。(3)此实验可以在学习了液体的毛细现象后,作为毛细现象实际应用的实验探究。当然,也可以在其他场合作为趣味实验来演示。
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