1 “不听话”的小圆片
(1)用小刀从硬泡沫块上削下一小块薄片,加工成圆形(直径Φ4mm左右).在一个饮料瓶盖中,先装半盖子水,把泡沫小圆片放入盖中心.这时会看到小圆片先从中间慢慢向盖子边缘移动,快要到达边缘时,小圆片加速运动到边缘,并尽力要往盖壁上爬,最后,小圆片一部分在水里,一部分在水和盖壁的交界处的盖子上(露出液面).如果用牙签把小圆片“推”到瓶盖中间的水里,它仍然要往盖壁处加速运动,且尽力往盖壁上爬,不管你怎样“推”,都将无济于事.如图1a所示.
(2)往瓶盖内继续加水,直到加满后“堆”成凸面,这时会看到小圆片移动到瓶盖中水的凸面中心处不动.你用牙签将它往瓶盖边缘方向“推”,那是非常困难的,你把它推到边缘时,只要放开牙签,它立刻加速回到瓶盖中心的水里停着不动,如图1b所示.
发生上述现象的原因是小圆片在水里受到表面张力的作用.液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此,凹液面对下面的液体施加拉力,凸液面对下面的液体施加压力,轻巧的浸润物体(相对与水)在这些表面张力的作用下,就出现了上述现象.
(3)在表面张力作用下,液体表面有收缩到最小的趋势,在体积相等的各种形状的物体中,球形物体的表面积最小.用一张纸在溶化的石蜡溶液(或植物油)中浸过之后(成为蜡纸或油纸),在蜡纸(或油纸)上滴入水滴.较大的水滴的形状是扁平的,这是由于水滴受到重力的影响,对于小的水滴,重力的影响比表面张力的作用小得多,水滴仍
呈球形.在蜡纸,油纸或油漆桌面上滴入水滴后,也可做上述(2)中的实验.
在生活中,我们看到没有盖子的装水容器壁和水的交界面,喝茶水杯的壁和茶水的交界面,放置数天后,在交界面出现污垢的原因就是由于液体的表面张力引起的.
2 一杯“三液面”
(1)取一个35OmL的透明塑料饮料瓶,截去2／3后成一水杯.将(废红蜡烛)放在蒸发皿中加热成液体(注意温度不能太高).把上述加工成的小水杯倾斜放置,将蜡烛液体倒入小杯中又倒出来,使其在杯壁上“镀”一层蜡,长从杯底到杯口,宽度lcm左右.
(2)实验：将水倒入上述“特制”的水杯中,用肉眼就能看到“镀”蜡部分的水面在杯壁处呈凸面,没有“镀”蜡部分呈凹面,而凹凸水面高度差有2mm左右,水杯中心部分的水面呈水平面.
(3)检验：将上述的“小圆片”放在杯中心部分的水面上,则“小圆片”基本不动,说明这部分的水面基本上是水平的,如图2中的a所示.将小圆片“推”向“镀”蜡杯壁处,放开小圆片,则小圆片要朝杯中心方向运动,如图2中的b所示.将小圆片慢慢“推”向没有“镀”蜡部分的杯壁方向,快到杯壁时,可看到小圆片快速向杯壁处靠拢,并粘贴在杯壁处,如图2中的c所示.
出现上述三种情况的原因是：对饮料杯来说,水是浸润液体,由于水浸润饮料杯,则杯壁附近的液面向上弯曲,故小圆片向杯壁处靠拢；对于“镀”在饮料杯上的石蜡来说,水是不浸润液体,杯壁附近的液面向下弯曲,故小圆片要朝杯中心方向运动；而水杯中心部分的水面基本是水平的,故小圆片基本不动.
