對一道分子引力問題的異議與探討

胡世龍

（柘汪中學(xué)，江蘇 贛榆 222113）

人教版9年級物理教材第13章第1節(jié)分子熱運動“動手動腦學(xué)物理”欄目的一道習(xí)題，筆者對教學(xué)參考用書所給的答案存有異議.現(xiàn)將原題摘錄如下，并將筆者進行的實驗探究過程和一點想法付諸于筆端，與編者及廣大讀者商榷.

圖1

題目.設(shè)法把干凈的玻璃板吊在彈簧測力計的下面（例如用吸盤吸住玻璃板或用細線綁住玻璃板），讀出測力計的示數(shù).使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板（圖1所示）.彈簧測力計的示數(shù)有什么變化？解釋產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因.

參考答案：彈簧測力計的示數(shù)會變大；因為玻璃板與水的接觸面之間存在分子引力.

筆者認(rèn)為，彈簧測力計的示數(shù)會變大的直接原因不是玻璃板下表面和水之間分子相互吸引產(chǎn)生的，而是水分子之間相互吸引產(chǎn)生的結(jié)果.當(dāng)然，筆者并不否認(rèn)玻璃板與水的接觸面之間存在分子引力的事實.為了支持上面觀點的正確性，筆者仔細地進行實驗探究，具體的操作過程如下.

圖2

當(dāng)提著彈簧測力計緩慢的向上拉動玻璃板時，我們可以清楚地觀察到彈簧測力計的示數(shù)逐漸變大，如圖3所示.但前提條件是玻璃板與水面沒有分離開來，彈簧測力計的示數(shù)就應(yīng)該是玻璃自身的重力與水分子之間的引力之和，從而可以判斷出水分子之間引力的大小.當(dāng)繼續(xù)向上提玻璃板直至它脫離水面時，玻璃板的下表面仍然會沾有一層水膜，這也充分的說明了彈簧測力計克服的力并不是玻璃和水分子之間引力，而是水分子與水分子之間存在相互作用的吸引力.由于玻璃板與水分子之間的引力比水分子與水分子之間的引力大很多，最后是在水分子之間拉開的，所以實際上彈簧測力計示數(shù)增大的直接原因就是水分子與水分子之間引力的作用造成的.

問題1.彈簧測力計的示數(shù)是否受大氣壓強的影響？

事實上，大氣壓強不但作用在玻璃板上面，而且也作用在水面上.根據(jù)帕斯卡定律可以知道，水面上所受的大氣壓強經(jīng)過水能夠傳遞到玻璃板的下表面.故玻璃板的上下兩面同時受到大氣壓強的作用，而且大小相等、方向相反.所以，大氣壓強對玻璃板的作用力可以相互抵消，對彈簧測力計的示數(shù)變化沒有任何影響.因此，可以完全排除大氣壓對彈簧測力計示數(shù)的影響.

圖3

圖4

問題2.水分子之間的引力與玻璃板下表面面積大小是否有關(guān)？

猜想：水分子之間的引力大小可能與玻璃板下表面面積大小有關(guān).

器材：量程為0～10N彈簧測力計1支，3塊厚度完全相同的玻璃板下表面面積分別為100cm2、200cm2、400cm2，細線若干，1個大水槽和水.

實驗步驟：

（1）將下表面面積為100cm2的玻璃板用細線系好，懸掛在彈簧測力計的掛鉤上，將其下表面和水槽中水面充分接觸.

（2）如圖3，緩慢向上提彈簧測力計，當(dāng)玻璃板剛好離開水面前，記下此時彈簧測力計的示數(shù)F1.

（3）如圖4，當(dāng)彈簧測力計提著玻璃板離開水面后，記下彈簧測力計的示數(shù)F2，即玻璃板自身與其下表面沾有少許水的總重力.

（4）用另兩塊玻璃板分別進行實驗，記下測量的數(shù)據(jù)填入表1中.

表1

歸納小結(jié)：水分子之間相互作用的引力的大小與玻璃板下表面面積大小有關(guān).玻璃板下表面面積越大，水分子之間相互作用的吸引力也越大，成正比例關(guān)系.