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神奇的公平杯

作者:青少年宫少科班董舒洋 来源:本站原创点击数: 发布时间:2020-08-09 09:59
萧山区青少年宫少科班 董舒洋(高桥小学)
        你见过这样一种杯子吗?它能稳稳地装下一定量的水,但要是超出了规定水位哪怕一点点,杯子就会自动把你倒的水毫不留情地全部放光!你一定会说:“我才不信呢!”接下来我要告诉你:这个杯子确实存在,而这可是古代人发明的哦!嘿嘿,不知道了吧!
一、古人的智慧——公平杯
        在一节科学课上,老师问我们:“同学们,你们觉得是古代人聪明,还是现代人聪明?”“现代人,绝对是现代人!因为我们现代人创造了高科技!”大家都这样觉得。老师的嘴角露出一丝神秘的微笑,继续说道:“今天,你们要与古代人比一比!它们发明了一种杯子,水少能装,水多漏光。看你们能不能猜到它的原理与构造!”这下可把我们难倒了。有同学在杯底挖了一个洞,但不管装多少水都会漏完(图①);有同学想在杯底上挖洞后,加上一个塞子,水多了就能把塞子给压下去,但这种杯子太难制造了(图②);而我在杯身上挖个洞,插入管子(图③),但这种杯子不能让水漏完啊,怎么办呢?
这时,老师发话了:“哈哈,看来在造杯子这方面,你们还是比不上古人啊!这种杯子运用了虹吸原理,能装水,又能漏水,它就是神奇的公平杯哦(图④)!接下来,我们就来做一只。”

 
 
二、制作公平杯
        准备材料:纸杯、锥子、弯头吸管、胶带、热熔胶枪
制作步骤:
1.用锥子在纸杯底部的中间扎一个洞。
材料:纸杯、锥子
 

2.将弯头吸管弯曲成“U”形,用胶带固定。
材料:胶带、弯头吸管
 

 3.将“U”形管的长端插入纸杯洞内,短端碰到杯底。
材料:“U”形弯头吸管(第2步)、有洞纸杯(第1步)
 

4.用热熔胶将纸杯洞的空隙密封。                        
材料:第3步成品、热熔胶枪
 

        做好了杯子,我们还要试一试它的性能如何,是不是真的那么神奇。我往杯子里开始灌水,当水没有没过“U”形管的顶部时,看似会漏水的杯子竟滴水不漏,稳稳盛住了水!我继续往杯子里加水,当水没过了“U”形管的顶部一点点,杯子就立刻开了闸,水全部都顺着管子流走了!这是为什么呢?
        原来,往杯子里倒水时,杯内的水位和杯内短管的水位同时升高,这时,长管里是没有水的,水就不会向外流出的;而水一旦超过了“U”形管的顶部,在大气压的作用下,水就会从长管里流出来。由于“U”形管的长管在外面,虹吸现象就发生了,杯子内的水一直要到流完为止。
三、探究公平杯
        做出了公平杯,又知道了它的原理,但我还是很好奇:用怎样的吸管才能让水流得更快呢?我想:应该是又粗又长的管子流得快。因为这种管子能装更多的水,水多了,“U”形管两边的压力差变大,水就会流得更快啦!为了验证这种想法,我做了两组对比实验:
1.长管VS短管
        我拿出管子长短不同的两只公平杯,堵住管口,装上同样多的水。计时员一声令下:“开始!”我们同时放开管口,只见两只杯里的水以几乎相同的速度往下流。过了二十秒左右,长管杯里的水已经全部流完了,而另一只短管杯里还装着不少水呢!预测正确!
比赛结果:


 
 
2.粗管VS细管
        这回,我准备了管子长短一样、粗细不同的两只公平杯,重复上一回的操作。可结果却让我大跌眼镜:粗管杯里的水并没有整管地流下来,而是沿着一测管壁缓缓地流!结果不用说,看吧:

       
        人们常说:“眼见为实,耳听为虚。”学科学也是如此,有了问题,要自己动手做实验解决,才能更好地理解原因!
                                        2020.8.8
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