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用双圆筒构建曲面狭缝展示毛细现象液面曲线

自上次用实验手段成功实现玻璃板狭缝中的反比例液面曲线之后,一直为装置的稳定性不佳而担忧,竖直的玻璃板容易倾倒,倾倒后容易破碎,用夹子夹持固定又有碍观瞻。

为了提高实验装置的稳定性,完美设计了一个全新的实验。用大小相近而又有所差别的玻璃圆筒,相互嵌套在一起,利用筒间的渐变缝隙进行毛细实验,既能呈现液面曲线,又能保持良好的稳定,多好。

但是,理想很丰满,现实很骨感。玻璃是水良好的浸润材料,但是高质量、高精度的玻璃圆筒却非常难以获得,到某宝上一问,两段直径和高度均为10cm的玻璃圆筒,竟然开价400元人民币。

后来退而求其次,网购了三段有机玻璃(亚克力)材质的透明圆筒,开价35元,还不包邮,邮费15元由买家承担。

也就是说,本实验装置的成本价是50元人民币。

遗憾的是,实验发现,水几乎不浸润有机玻璃,实验效果不理想。

这难不倒人,网上检索发现,酒精可以浸润有机玻璃,如果在水中兑一些酒精,效果是不是好一些呢?那是显然的。

在培养皿中加入酒精与水的混合溶液,滴入蓝墨水,将酒精与水的混合物染色。

将玻璃筒相互嵌套,一侧紧靠在一起,另一侧留有狭缝,将两筒一并放入溶液中,液面在缝隙中上升,形成液面曲线。

考虑到培养皿中溶液的颜色影响观察,将玻璃筒取出,小心地放置在玻璃板上静置,可以清晰地看到缝隙中的液面曲线。

遗憾1:水中兑入酒精之后,实验效果确实明显了许多,但是存在染色溶液“挂壁”现象,长时间静置也不能使玻璃筒干净、平滑和通透。

遗憾2:大尺寸的有机玻璃圆筒表面光洁度和平整度不够,无法与玻璃板的平整度相比,液面曲线的平滑程度不太理想。

遗憾3:玻璃材质不需要兑入酒精,挂壁现象就会消失,玻璃筒就会通透,但是玻璃材质的圆筒很贵。

开展这样一个土掉渣的科学探究活动,就如此费时、费心、费力、又费钱,如果是一些科技含量高的探究活动,付出的代价就更高。


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