潘浩,資深科學(xué)老師,“大潘科學(xué)實驗站”自媒體平臺創(chuàng)始人,桐廬縣科學(xué)組大組成員,桐廬縣骨干教師。曾獲“2019浙江教育年度新聞人物”稱號,被評為2022年第三季度“杭州好人”、桐廬縣戰(zhàn)“疫”青年標(biāo)兵、桐廬縣首屆“最美科技工作者”、桐廬縣優(yōu)秀教師。
大潘:小美,你看,這是什么?
小美:給我一個支點,我可以撬起整個地球。這不就是阿基米德提出的杠桿原理嗎?
大潘:今天我們要做的實驗就和杠桿有關(guān)。
小美:杠桿實驗?難道我們要翹起地球嗎?哈哈!
大潘:那倒不是,我們要在不碰到杠桿的前提下,使杠桿重的一端的物體翹起來。
水、圓柱形馬克筆或圓柱形木條、同樣的量杯兩只、攪拌棒、紅綠色素兩種、直尺一把。
1.分別往兩只量杯中倒入70毫升和60毫升清水,并滴加紅色和綠色的色素予以區(qū)別。
2.以圓柱形馬克筆或圓柱形木條為支點,將直尺的中心部位架在筆上或木條上。
3.將兩只量杯分別放置在直尺兩端,由于盛有紅色液體的量杯中液體較多(水越多越重),輕松翹起了盛有綠色液體的量杯。
4.嘗試將手指伸入被翹起的盛有綠色液體的量杯中,觀察兩只量杯的情況(注意手指不要觸碰杯壁)。
當(dāng)往盛有綠色液體的量杯中伸入一根手指時,兩只量杯的位置未發(fā)生明顯的變動;
當(dāng)伸入兩根手指時,兩只量杯的位置也未見變化;
當(dāng)伸入三根手指時,盛有紅色液體的量杯翹了起來,且手指越往下,盛有紅色液體的量杯翹得越高。
根據(jù)阿基米德原理(浮力定律),伸入水中的手指會受到水的浮力作用,手指伸入得越深,伸入水中的手指數(shù)量越多,綠色液體的水位就會越高,手指受到的浮力就越大。
根據(jù)牛頓第三定律,相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力,總是大小相等,方向相反。水對手指有浮力作用,同時手指對水也有反作用力,且浮力越大,手指對水的反作用力就越大,正是這股反作用力使另一端盛有紅色液體的量杯翹了起來。