有趣的液体悬浮实验

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1 实验创新背景

在学生学完《浮力》这章之后，多数老师会发现一个问题，由于学生接触的都是在均匀溶液中固体的悬浮实验，而对液体的悬浮比较陌生，导致学生思维上对阿基米德原理及悬浮条件的理解不够全面.

为了解决上面的问题，笔者利用自己在学校开展的校本课程这个平台，以提高学生学习兴趣，拓展学生思维，加深学生对浮力知识的理解为目的，设计了这个实验.

选择什么液体来做悬浮实验是至关重要的，颜色太浅不行，密度过大过小也不行.后来笔者在家里发现了颜色金黄的菜籽油，抱有试一试的态度去做了菜籽油悬浮实验，没想到竟然非常成功，这个实验也让我的学生们非常震撼.

由于实验取材方便、廉价，操作非常简单，因此很容易推广.它对于培养学生的创新思维有极大的作用，实现了新课程从生活走向物理的理念.

2 实验创新作品设计与研制

2.1 所需材料

长方体水槽、酒精、水、胶头滴管、菜籽油、烧杯.

2.2 实验步骤

（1）将油滴到水面上，由于水和油的密度相差比较大，油滴表面张力起的作用较小，会形成如图1所示的油膜，这是我们不希望看到的.如图1所示.

（2）为了解决这个问题，我们可以向水中滴入适量酒精，使溶液密度略大于油的密度，再将油滴到溶液表面，由于液体表面张力的作用，实验现象如图2所示.[HJ]

（3）如果继续向溶液中注入酒精，溶液的密度会继续减小，总有一个时刻溶液与油的密度相同，油滴悬浮，但却发现油滴并不是正球，而是像一个被压扁了的球，这也不是我们想看到的.如图3所示.

（4）这时将油滴打碎，发现所有小油滴都在一个水平面上，如图4所示.

这说明酒精溶液并不均匀，为什么会出现这种现象呢？唯一合理的解释是在溶液中有一层我们看不到的油膜，将酒精溶液分成上下两部分.下面一部分密度较大，而上面溶液密度较小.此时油滴也处于静止状态，浮力等于所排开液体的重力，即使溶液不均匀，也适用.

（5）继续做该实验.如图5.

如何才能让溶液混合均匀，恰好使油滴处于悬浮状态呢？用胶头滴管从上层溶液取液体，注入下层溶液.再从下层溶液取液体，注入上层溶液.多次重复，上下溶液密度将逐渐接近.但溶液密度很难正好等于油滴密度.直到油滴逐渐上移，如图6.

说明液体密度大于油滴密度，需向溶液中继续注入适量酒精，在用胶头滴管将上下部分溶液混合均匀.（注入酒精时应从器壁从上注入.误区是用敝颈漏斗直接注到下面，由于酒精密度小，

再浮上来，混合效果好.从上面直接注入，酒精会由于惯性作用冲到下面，再由于浮力漂到上面，相当于混合两次，效果更好.）最后效果如图7所示.

此时油滴呈正球状，处于悬浮状态.这说明两个问题：①溶液基本混合均匀了，密度刚好等于油滴密度；②液体出于自然状态，由于表面张力的作用，呈正球状.铅球和弹丸可以根据这个原理，从高处释放熔融状态的铅熔液，由于完全失重，相当于处于自然状态，成正球状.落地之前遇冷凝固，变为正球状的铅球.

（6）同理，做上步实验时，若油滴下移，向溶液中注入适量水，重复上步，直到油滴成正球状.

3 实验创新作品教学

3.1 教学中的应用

本实验可以作为课堂演示实验，其操作方便、效果明显，可以带给课堂一抹亮色.也可以留给学生想象的空间，作为 [LL]课后探究实验，并组织学生展示自己的成果.这样可以让学生体验到成功的喜悦，为物理教学带来生机.在本实验结束的时候，老师一定要进行小结和提升.要求学生们在以后学习物理时，一定要多思考多发现，尤其是要搞清楚每个所学的基本规律适用的条件是什么？能否通过实验来验证？实验的困难是什么？如何克服？在我们的物理教学中最重要的是科学方法的教育，我们可以借助一个创新的实验，引导学生要做一个眼光犀利、善于发现、动手和创新的人.

3.2 实验教学效果

本实验新颖，蕴含知识丰富.与学生原先的思维定势发生严重冲突，通过这个实验从固体悬浮到液体悬浮的思维模式，使学生的发散性思维得到锻炼.相信在以后的学习中，学生会受到本实验的影响，勤于思考和发散思维，对将来的学习定有用处.

4 实验创新作品使用说明

实验调试比较吃力，提前测定油的密度，使所配置的溶液密度略大于油的密度，有利于压缩实验时间.

5 实验创新展望

5.1 实验创新作品存在的不足

很难做到溶液完全混合均匀，一般最后也只是近似均匀.

5.2 实验创新作品的改进

实验也可以将油滴注入酒精底部，然后逐渐加水.