一起来玩儿吧:游戏中的科学和知识
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水的力量

水是如何运动的?为什么水珠是圆形的?为什么一些物体能浮在水面上而另一些却不能?为什么天会下雨?物质溶于水中时会发生什么?

水同其他液体一样,本身没有形状,它可以占据任意能容纳它的空间。

水往低处流,这是地球引力的作用。当水下落时,能产生巨大的能量,可以用来发电。

水还能通过植物根系被慢慢地、一点点地向上传遍植物的枝干,维持植物的生命。

接下来的几个游戏将展示水的许多其他特性:水的渗透能力、水的压力,以及水受热时的运动情况。

★水是如何运动的?

水往高处流

你需要准备:

● 1根约20厘米长带叶子的芹菜

● 1个玻璃瓶

● 水

● 蓝墨水或红墨水

游戏步骤:

1.把水倒入玻璃瓶内,滴入几滴墨水给水上色。

2.把芹菜放入染上色的水中。然后将玻璃瓶置于温暖的地方。

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发生了什么呢?

几小时后,芹菜梗及叶子呈现出墨水的颜色。

原因解答:

如果你切开芹菜梗,你就会发现它是由很多“小管子”组成的。水通过这些小管子流到芹菜叶子上,就像被吸上去一样。这种现象就叫作毛细作用。植物就是利用这一作用用其根系从土壤中吸取水分,然后将其一直运送到叶片上。用类似的方法,你也能将白色的花朵染上颜色。

水中绽放的纸花

你需要准备:

● 1张白纸

● 水彩笔

● 剪刀

● 装上水的水盆

游戏步骤:

1.先用水彩笔在纸上勾勒出下图的图形,描出上面的线,然后把它剪下。

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2.将花瓣沿虚线折好。

3.把弄好的纸花小心地放在水上。

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发生了什么呢?

慢慢地,花开了。

原因解答:

水通过毛细作用渗入纸内部的纤维中,这使纸内部纤维膨胀。折线部分渐渐张开,纸花就绽放了。

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★你能增强水的力量吗?

水的重量

你需要准备:

● 2个塑料瓶

● 1个钉子

● 胶带

● 水

游戏步骤:

1.如图所示,用钉子在一个瓶子上竖着钻一排小孔,在另一个瓶子上横着钻一圈小孔(在成年人的监护下进行)。

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2.用胶带封住两个瓶上的孔。

3.给两个瓶子装上水,撕下瓶上的胶带。

发生了什么呢?

水从横着打有一圈孔的瓶子中向四周喷出,而且喷出的距离相同。但从竖着打有一排孔的瓶子中,水喷出的距离不同,离瓶底越近的孔里喷出的水越远。

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原因解答:

装在瓶里的水对瓶内壁产生很大的压力,所以当它从孔中喷出时,力量很大。这种力量因为靠近底部的水的重量增大而加大,喷出的水就更远。

深海探险

深海潜水器是可下潜的水下船只,用于深海探险和研究。深海潜水器船身内装有发动机和蓄水箱,当深海潜水器下潜时,这些蓄水箱逐渐地装满水,使船内压力和外部海水压力保持平衡。深海潜水器船身下是一个圆球,用于船员在里面对深海进行观察,它由能承受深海巨大水压的钢板做成。在1960年,雅克·皮卡尔(深海潜水器发明者奥古斯特·皮卡尔之子)与美国海军少尉沃什乘坐“德里雅斯特3号”深海潜水器下潜到水下11 022米的太平洋海底。

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简易喷泉

你需要准备:

● 1个橡胶管

● 胶带

● 眼药水瓶滴嘴

● 漏斗

● 水

游戏步骤:

1.用胶带将漏斗缠在橡胶管一头,将眼药水瓶滴嘴缠在另一头。

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2.用手指捏住滴嘴,同时将水从漏斗中灌入橡胶管中(在水池上进行)。

3.放低有眼药水瓶滴嘴的一端橡胶管,松开手。

发生了什么呢?

水从眼药水瓶滴嘴喷出。漏斗那端抬得越高,眼药水瓶滴嘴喷出的水越高。

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原因解答:

漏斗处的水受到的大气压力大于橡胶管中水的重量,这使橡胶管中的水从眼药水瓶滴嘴喷出。漏斗抬得越高,水也喷得越高,这是因为管内水的落差变大。同理,把一个物体抬得离地面越高,它的势能就越大。

水的天然力量

几个世纪以来,人们一直利用水来驱动水车。水的这种力量源于水的落差或是水下暗流的作用。水电站就是利用水从高山上流下时产生的能量发电。

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水的表面张力

水是液体,能流动,并能让物体沉入其中。水分子使水运动,但水分子不会完全分开,它们每时每刻都相互吸引。

水面的水分子没有其他水分子从其上方吸引,因此结合得更加紧密。水面的这种张力使一些小动物能在水面行走,我们能吹肥皂泡泡也是得益于此。

★为什么水珠是圆形的?

水上漂浮

你需要准备:

● 镊子

● 针

● 杯子

● 水

游戏步骤:

1.往杯中加满水。

2.用镊子夹住针,将针轻轻地放在水面上。

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发生了什么呢?

针漂浮在水面上(针也可能沉入杯底,多试几次,你必须将针轻轻地水平放下)。

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原因解答:

水面的水分子会形成一种膜,能够支撑住较轻的物体。这种使水分子联结在一起的力量叫水的表面张力。当你倒了满满一杯水,仔细观察水面,你会发现,沿着杯口,水面向上微微鼓了起来,构成一个曲面,这正是水的表面张力的作用。它紧紧拉拽着水面,就如同一个袋子般装着水。如果水很少的话,水的表面张力就使水形成圆圆的水滴。

隔水膜

你需要准备:

● 手绢

● 皮筋

● 杯子

● 水

游戏步骤:

1.把手绢浸入水中,然后拧干。

2.往杯中倒满水。

3.把手绢充分展开罩在杯口上,用皮筋紧紧地扎住。

4.把杯子快速翻转过来。

发生了什么呢?

杯中的水被手绢挡住,就好像手绢不透水似的。

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原因解答:

手绢被弄湿后,纤维间都充满了水。水的表面张力使湿手绢变成一层不透水的隔膜。类似的例子还有:湿头发会粘在一起;湿沙子可用来雕塑却不会坍塌。这都是因为纤维或颗粒间的空隙被水填满,并相互联结在一起。

★肥皂对水的影响

水中的小孔

你需要准备:

● 滑石粉

● 水

● 肥皂水

● 1个水池或水盆

游戏步骤:

1.在水池或水盆中灌入水。

2.把滑石粉撒在水面上。

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3.将手指插入水中,就像在水面上打孔一样。

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发生了什么呢?

滑石粉会体现水的表面张力。因此,当你将手指插入水中时,水的表面张力会使“小孔闭合”。

4.将指尖沾上肥皂水(注意别让肥皂水滴入盆里的水中),将沾上肥皂水的手指靠近水池或水盆边缘插入水中。

5.用沾了肥皂水的指头在撒了滑石粉的水面钻孔。

原因解答:

水的表面张力很强,当你将手指插入时,水面只是暂时被穿破。

发生了什么呢?

你第一次将沾了肥皂水的指头伸入有滑石粉的水中时,水面的滑石粉会散开。但从第二次开始,手指就能在水面留下小洞。

原因解答:

肥皂水会降低你手指钻入处水的表面张力,而水面其他地方张力仍会很强,紧紧地吸住滑石粉。水面上产生的小孔不会合上,因为小孔处的肥皂水使水分子不能结合,水面也无法恢复到以前的状态。如果你想重复实验,你需要把水换掉。

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蹦蹦跳跳的泡泡

你需要准备:

● 1件毛衣或羊毛围巾

● 肥皂水(最好能在冰箱里冰镇一下)

● 1个吸管

● 乒乓球拍(托盘或硬皮书也行)

游戏步骤:

1.把毛织品缠在拍子上。

2.吹一个肥皂泡,让它落到拍子上。

3.轻轻移动球拍,使肥皂泡弹起来。

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发生了什么呢?

肥皂泡安然无恙地落在拍子上,并弹了起来。

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原因解答:

泡泡的表面由水和肥皂构成,十分有弹性,并可曲伸,落在毛织物上能悬在它表面而不会破裂。如果你想在冷天做这个实验,把上面用到的东西拿到户外,这时泡泡会被微微冻住,看上去像一个水晶球。

有方形的泡泡吗?

肥皂泡表面的张力使它能向外伸展到最大程度。但泡泡表面总趋向闭合,使泡泡内壁接触的空气比外表面的少,也就使泡泡表面成球体。所以,要天然地吹一个其他形状的泡泡是不可能的。但利用铁丝,可以吹出奇形怪状的泡泡。如果泡泡弹性足够的话,吹出方形、金字塔形的泡泡都是有可能的。

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