對(duì)水果浮沉現(xiàn)象的探究

吳柳燕，張殷，唐昌國(guó)

1廣西師范大學(xué)；2桂林理工大學(xué)附屬小學(xué)

對(duì)水果浮沉現(xiàn)象的探究

吳柳燕1，張殷1，唐昌國(guó)2

1廣西師范大學(xué)；2桂林理工大學(xué)附屬小學(xué)

水果是一種人們常見(jiàn)的食物，本文以水果為研究對(duì)象，先探究大小相同的橙子浮沉情況不同的原因，并從中發(fā)現(xiàn)橙子沉浮的另一個(gè)有趣的現(xiàn)象，從而引發(fā)對(duì)不同品種的梨以及不同種類水果在水中沉浮情況的探究。

水果；浮沉；探究

一、探究大小相同的橙子浮沉情況不同的原因

洗橙子的時(shí)候發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)大小差不多大的橙子在水里的沉浮狀態(tài)完全不一樣。這引發(fā)了對(duì)此現(xiàn)象的探究。

探究物體的浮沉有兩種方法：第一種是比較物體重力與浮力大小關(guān)系。這需要測(cè)量物體重力與浮力的大?。撼茸又亓梢酝ㄟ^(guò)電子稱稱出質(zhì)量，再乘上當(dāng)?shù)刂亓铀俣染涂梢缘玫?；橙子浮力可以利用排水法測(cè)出橙子排開(kāi)液體的重力。但是這種方法用于測(cè)量上浮的橙子比較困難，因?yàn)橐婚_(kāi)始它受到的浮力與最終靜止在水面上的時(shí)候的浮力是不一樣的。

由于第一種探究方法存在以上的問(wèn)題，于是想到第二種探究物體浮沉的方法：比較橙子的密度與水的密度。由于物體的密度是一種屬性相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)像浮力那樣隨著物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而發(fā)生改變。想得到橙子的密度ρ橙需要測(cè)量橙子的質(zhì)量m與體積v,橙子的質(zhì)量用電子稱稱出來(lái)，而橙子的體積通過(guò)排水法可測(cè)出來(lái)（注意測(cè)量浮在水面上的物體體積時(shí)需要將其壓沒(méi)到水里），再根據(jù)公式ρ=M∕V計(jì)算出橙子的密度ρ橙。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是將橙子放入水中，所以將算出橙子的密度與水的密度1 g∕cm3進(jìn)行比較：1號(hào)橙子的密度ρ橙=1.06大于水的密度，所以它沉在水底，2號(hào)橙子的密度ρ橙=0.92小于水的密度，所以它浮在水面上，可看出計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象相吻合。

二、橙子沉浮另一個(gè)有趣現(xiàn)象的探究

前面利用物理知識(shí)整體地探究橙子浮沉的原因，接下來(lái)將繼續(xù)深入探究橙子沉浮的另一個(gè)有趣現(xiàn)象：將原本浮在水面上的2號(hào)橙子的皮剝掉，再將其放入水中，會(huì)看到橙肉下沉、橙皮上浮的現(xiàn)象。這現(xiàn)象說(shuō)明橙肉的密度比水的密度大，而橙皮的密度比水的密度小。橙皮就像游泳圈一樣“保護(hù)”著2號(hào)橙子不下沉。水果中有以上有趣現(xiàn)象的水果還有：橘子、香蕉、柚子、山竹等。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：它們果肉內(nèi)部主要成分是糖類,導(dǎo)致果肉整體密度比水大。而果皮松軟并附著許多小氣孔，因此導(dǎo)致果皮的密度比水小。以下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證了這一原因：橙皮一開(kāi)始放入水里是浮在水面上，這是由于橙皮上有很多氣孔，但是經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上，水會(huì)充滿這些氣孔，導(dǎo)致橙皮的質(zhì)量變重，這時(shí)橙皮所受的重力大于浮力，它就會(huì)沉下去。

三、探究不同品種的梨在水中沉浮情況

不同品種的梨在水中的浮沉情況會(huì)一樣嗎？將蘋果梨、雪花梨、貢梨和香梨放入水中做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是四種梨中只有雪花梨沉到水底，其他三種梨都是漂浮在水面上。是什么導(dǎo)致它們的沉浮的情況不一樣呢？四種梨的浮沉情況不同肯定是由于它們密度不同，要得到梨的密度可以測(cè)出梨的質(zhì)量m與體積v,再根據(jù)公式ρ=M∕V計(jì)算出梨的密度ρ梨，計(jì)算結(jié)果只有雪花梨的密度ρ梨=1.02比水的密度大，所以只有它沉到水底，其他三種梨密度計(jì)算結(jié)果比水的密度小，所以它們浮在水面上。但是如果要具體地分析這四種梨的哪個(gè)部分引起它們的密度的變化，就還需要進(jìn)一步的探究。

為了進(jìn)一步探究影響這四種梨的浮沉的因素，需要將梨分為梨皮、梨肉和果心三部分。然后分別對(duì)以上三個(gè)部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：將四種梨的皮削到水里，發(fā)現(xiàn)四種梨的皮都是沉下去的。

實(shí)驗(yàn)2：將四種梨的果肉削到水里，除了蘋果梨的果肉是浮的，其他梨的果肉都是沉下去的。

實(shí)驗(yàn)3：將四種梨的果肉吃完后，將它們的果心丟到水里，除了雪花梨是沉下去的，其他梨的果心都是浮起來(lái)的。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以猜想梨的浮沉與果心有很大關(guān)系，因?yàn)楣牡母〕燎闆r與四種梨的浮沉情況一致性是最大的。為了探索其中到奧秘，將四種梨的果心切開(kāi)，切開(kāi)后發(fā)現(xiàn)只有雪花梨和蘋果梨果心的里面是相對(duì)實(shí)心的，而貢梨和香梨這兩種梨核與核之間空隙很大，里面所含有空氣比較多會(huì)使這兩種梨的整體密度變小，最終導(dǎo)致它們能浮在水面上。雖然蘋果梨也是實(shí)心的，但是從實(shí)驗(yàn)2中可知它的果肉是浮起來(lái)的，這是因?yàn)樗墓夂乃直容^少，導(dǎo)致整個(gè)蘋果梨也是浮在水面上的。

關(guān)于果心的空隙大導(dǎo)致物體整體密度變小的水果還有大芒果，很多人認(rèn)為大芒果比較重就應(yīng)該沉下去，而小芒果比較輕就會(huì)浮上來(lái)，但是做實(shí)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象剛好與上面的猜想相反。只要仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)大芒果與小芒果除了大小不同之外，還有一個(gè)最大的不同就是它們的果心不同，吃過(guò)小芒果的人都會(huì)知道它的果心是扁扁的很薄的一層，里面的縫隙很小，但是大芒果就不一樣，它的果心鼓鼓的，剖開(kāi)會(huì)發(fā)現(xiàn)里面不是緊實(shí)的，而是有一定的空隙，這就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)大芒果密度變小，最終反而浮在水面上。

四、探究不同種類水果在水中的沉浮情況

將蘋果、梨、番石榴和橙子放入水里，梨沉在水底，其他的三種水果都浮在水面上，而且這三種水果浮出水面的高低各不相同。沉在水底的梨密度肯定比水大，所以梨應(yīng)該是這四種水果之中密度最大的，那其他三種水果如何比較它們的密度大小嗎？只要利用前面提到的測(cè)量方法是可以分別計(jì)算出它們密度大小，然后再進(jìn)行比較。但是這種方法很繁瑣，能否只通過(guò)四種水果在水中的浮沉情況直接判斷呢？

其實(shí)可以根據(jù)這三種水果浮出水面的高低來(lái)判斷它們密度的大小。實(shí)驗(yàn)中浮在最上面的是蘋果，它也是這三種水果中露出水面最多的，因此它的密度最小，接著就到橙子，它浮出水面的高度沒(méi)有蘋果的多，但是比番石榴浮出的水面部分多一點(diǎn)，因此橙子的密度大于蘋果的密度但是要小于番石榴的密度。番石榴露出水面的高度最小，因此它的密度比橙子和蘋果的密度都要大。所以根據(jù)這三種水果浮出水面的高低是可以判斷它們密度的大小，浮出水面的部分越高，它的密度越小；浮出水面的部分越低，它的密度就會(huì)越大，如果浮出水面的高度為零，就相當(dāng)于沉在水里，那么它的密度就是最大的。