1、硬币为什么能浮在水面上？ 陈路平上虞市实验中学初二（9）班外出旅游常看到许多景点的泉水边、池塘里漂浮着一枚枚硬币，而且大多是一角硬币。听导游说，许一个愿，轻轻的放入一枚硬币，如果此枚硬币能浮在水面上，你许的愿望就能实现。我想这终究只能是一个美好的给人以希望、给人以期待的游戏罢了。在 上虞县志也记载“舜井，年久湮没，1984 年易地重修，位于百官镇龙山头西麓、上虞宾馆南侧，引百官名泉龙王塘水入井，泉水甘澄，能浮铝质硬币。书法家费新我题写井碑。”那么硬币为什么能漂浮在水面上呢？是不是因为受到浮力的缘故？是不是这些水真的很特殊呢？其实，硬币能漂浮在水面上不是因为受到浮力的缘故。我们可以用天平和卡尺测
2、量常见几种硬币的质量和外形大小，其体积，式子中 D 是硬币直径，H 是硬币厚度。测量数据如表一。表一：常见硬币的质量和外形大小硬币种类 1 角(不锈钢) 1 角(铝合金) 5 角(黄铜合金) 1 元(钢芯镀镍)质量 m（ 10-3kg）2.5 2.2 3.8 6.05直径 D（ 10-3m） 19 22.5 20.5 25厚度 H（ 10-3m） 1.5 2.4 1.65 1.85体积 V(10-7m3) 4.25 9.54 5.44 9.08根据阿基米德浮力定律 F=gV 排 和重力计算公式 G=mg，我们可以估算常见几种硬币所受到的重力和在水中受到的最大浮力。计算时，g 取 9.8N/kg
3、，取 1.0103kg/m3，计算结果见表二。表二：常见几种硬币所受重力与水中最大浮力比较硬币种类 1 角(不锈钢) 1 角(铝合金) 5 角(黄铜合金) 1 元(钢芯镀镍)重力 G(N) 0.0245 0.0216 0.0372 0.0593浮力 F(N) 0.00417 0.009349 0.005331 0.008898G/F 5.88 2.31 6.98 6.66在上面的浮力估算中，排开液体的体积就是这个硬币的体积，计算得到的浮力是硬币受到浮力的最大值。因为硬币表面有许多凹陷，我们在计算中将其看做一个简单的圆柱体，忽略了它的凹陷。根据上面的估算，我们不难发现无论何种硬币，它在水中所受的
4、浮力一定比重力要小很多，显然硬币能漂浮在水面上不可能是因为它受到浮力的缘故。事实上，一旦我们将硬币没入水中，硬币就会立即下沉到池底，而不会再慢慢漂浮起来或者在水中悬浮着。泉池里漂浮着的大多是 1 角硬币是因为这种硬币的质量最小，所受重力最小。自然它是所有常见硬币中最容易浮在水面上的一种硬币。那么，硬币究竟是靠什么才能漂浮在水面上的呢？在家里，我通过几次尝试也终于将一枚 1 角的铝合金硬币漂浮在水面上了，如图 1 所示。在灯光下仔细观察，我发现平静的水面很像一层绷紧的弹性橡皮膜。 在硬币一侧轻轻施加一个力，当这层“膜”一旦被压破，硬币就会马上沉入水中。我想可能正是这层像绷紧的橡皮膜支撑了硬币，如
5、图 2 所示。图 1 1 角铝合金硬币浮在水面上 图 2 水面像一张绷紧的弹性橡皮膜 为了验证自己的想法，我通过上网查阅资料、请教老师，终于大致明白了硬币之所以能浮在水面上的真正原因。原来不光是水面，其他液体也一样，由于液体表面层的分子比液体内部的分子要稀疏些，也就是分子间的距离比较大，分子间存在相互吸引的引力，正是因为液体表面层分子存在这种引力，所以宏观上就产生一种叫表面张力的作用，表面层就好像是一层绷紧的弹性橡皮膜，自然就能支撑一些轻小的物体了。要把硬币轻松放在水面上不下沉，有哪些技巧呢？通过多次尝试，我发觉关键要做到“平、轻、稳”，就是放硬币时要保证硬币与水面相平、用力要轻、手要稳。如果
6、有必要，还可以把硬币在头皮上摩擦几下，使硬币表面涂上一层油脂，这样可能也会有助于实验成功。还有一个方便的办法就是用一小张吸水的纸（如餐巾纸）托着硬币，一起平稳地放入水中，随着纸的吸水下沉，硬币就稳稳的浮在水面上了。液体表面存在表面张力的现象其实在生活中也是很常见，如一些昆虫能停在水面上（如图 3），叶上的露珠总成球形（如图 4）等等。图 3 停在水面上的昆虫 图 4 叶子上呈球形的露珠液体的表面张力在日常生活中也有很多应用，例举如下：在家煮豆浆的时候，豆浆很容易沸出来，淌的到处都是，而且往往以为豆浆沸腾了就熟了，其实豆浆较难煮熟。这是因为豆浆的表面张力很大，一加热就产生气泡，而且气泡不容易破裂
7、，造成剧烈沸腾的假象，使人以为已经烧开了，煮熟了。要避免这种情况，我们可以在豆浆里加几滴食用油，以破坏豆浆的表面张力，这样豆浆就不会溢锅了，也不会出现剧烈沸腾但豆浆还没煮熟的情况。玻璃管的裂口往往是很尖锐的，很容易伤人。我们可以把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，利用其表面张力，它的尖端就会变圆，避免伤人。如图 5 所示。布制的伞面尽管能看得见纱线间的缝隙，但由于存在水的表面张力，伞面却不会漏雨水。我们可以在普通方法配制的肥皂液中加入少许砂糖和一包茶叶，这样配置的肥皂液就能吹出超级肥皂泡了，甚至还能把这些泡泡捧在手上玩呢！这是因为含有糖和茶水的肥皂膜的表面张力大大增强了，所以肥皂泡不易破裂。表面张力的用途远不止以上所谈到的这些，在生物学、医学中它也有着广泛的应用，玩具制造厂也常利用它生产出各种有趣的玩具。
