“空氣有質(zhì)量”實(shí)驗(yàn)思考

◎浙江省寧波市實(shí)驗(yàn)小學(xué)301班 趙樂(lè)川

實(shí)驗(yàn)有區(qū)別

“空氣有質(zhì)量嗎”是教科版小學(xué)三年級(jí)上冊(cè)科學(xué)課本中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，蘇教版小學(xué)科學(xué)課本中也有類似的實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)比較，我發(fā)現(xiàn)這兩版課本中的實(shí)驗(yàn)存在差異。蘇教版小學(xué)科學(xué)課本中的實(shí)驗(yàn)是：用電子天平測(cè)質(zhì)量，通過(guò)對(duì)比未充氣的皮球質(zhì)量和充滿氣的皮球質(zhì)量，證明空氣是有質(zhì)量的。而教科版小學(xué)科學(xué)課本中的實(shí)驗(yàn)是：往放在簡(jiǎn)易天平一端的充滿氣的皮球里再打入20筒空氣，通過(guò)增加回形針或綠豆之類的小物體的數(shù)量來(lái)調(diào)平天平，間接證明打入皮球的空氣有質(zhì)量。除了稱量用的天平不一樣外，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵的區(qū)別還在于初始狀態(tài)的皮球是否充滿氣。

奇怪的結(jié)果

如果皮球的初始狀態(tài)為未充氣，每打入20筒空氣，就用電子天平進(jìn)行稱量，會(huì)有什么有趣的發(fā)現(xiàn)呢？

我準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料——電子天平、未充氣的皮球、底座、打氣筒，開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)。

圖1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)記錄表

首先打開(kāi)電子天平的開(kāi)關(guān)，將未充氣的皮球和底座放在電子天平上，待皮球放穩(wěn)后點(diǎn)擊“去皮”，這時(shí)，電子天平顯示“0”，我將數(shù)據(jù)記錄在實(shí)驗(yàn)記錄表上。然后，用打氣筒往皮球里打入20筒氣，電子天平依然顯示“0”。

莫非課本上的實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)謹(jǐn)？我?guī)е蓡?wèn)繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我用打氣筒往皮球里打了5次氣，也就是打入100筒氣后，稱量結(jié)果還是“0”，可皮球已經(jīng)接近充滿氣的狀態(tài)。好奇怪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果！

我繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。電子天平顯示的數(shù)據(jù)終于不再是“0”，皮球的質(zhì)量也隨著打入的氣體增多而增加。被打入220筒氣后，皮球比沒(méi)充氣時(shí)重了4克多。

圖2 皮球增重量隨打入的氣體量變化曲線圖

我又做了2次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果還是差不多。在皮球充滿氣前，電子天平一直顯示“0”，表明皮球的質(zhì)量沒(méi)有變化；皮球充滿氣后，增重非常明顯。是不是哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)了呢？

浮力在“搞鬼”

我通過(guò)查閱資料，終于知道了皮球質(zhì)量變化的奧秘，原來(lái)是浮力在“搞鬼”。

萬(wàn)噸輪船可以浮在水面上，熱氣球可以載人飄浮在空中，都是因?yàn)楦×ΑＮ矬w所受的空氣浮力等于它排開(kāi)空氣的重力。皮球慢慢變大，受到的浮力也隨之增大，所以電子天平幾乎感受不到皮球變重。而充滿氣后，皮球受到的浮力基本不變，這時(shí)被打入皮球的空氣才能被稱量出來(lái)。

看來(lái)蘇教版小學(xué)科學(xué)課本中的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，而教科版小學(xué)科學(xué)課本拓展實(shí)驗(yàn)中一袋空氣的質(zhì)量由于受到浮力影響也無(wú)法被準(zhǔn)確地稱量出來(lái)。

圖3 教科版小學(xué)科學(xué)課本中關(guān)于空氣質(zhì)量的拓展實(shí)驗(yàn)

為了消除浮力的影響，“空氣有質(zhì)量”實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用體積不變的容器，如充滿氣的皮球、硬質(zhì)塑料瓶、玻璃瓶等。

“盡信書(shū)，則不如無(wú)書(shū)?！笨茖W(xué)在于不斷探索求新，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。