(山东省泗水县第一中学山东 泗水273200)
　　
　　关于液体的表面张力，其产生的原因和力的方向，中学教材进行了分析.但总感觉太简单，讲解起来感觉意犹未尽，为此浅析一下表面张力形成的原因并提供几个简单的实验来进行验证.
　　1液体表面张力形成的原因
　　液体的表面具有一种不同于液体内部的特殊结构，导致液体表面内相邻液面间的相互作用力表现为张力.由于表面张力的存在引起了浸润与不浸润、毛细现象、气体栓塞现象、弯曲液面内外出现压强差等现象.而表面张力本质上是分子力的一种表现，它发生在液体与气体接触的界面处，即通常所说的液体的表面上.如图1所示，在液体内部分子与分子之间几乎是紧挨着的，分子间经常保持在平衡间距r0左右，稍大于r0就表现为相互吸引，稍小于r0就表现为相互排斥，这样，液体分子只能在平衡位置附近振动和旋转，而不能像气体分子那样可以无限扩散；在液体的表面内的分子，由于显著地受到液体内侧分子的引力，因受力不均匀，而有一部分分子会被拉入液体内，还有一部分速度较大的分子很容易冲出液面成为汽分子，而使得液面内的分子比液体内部分子分布稀疏，使得液体表面内分子间距r>r0，因此，液体表面内分子间引力大于斥力，显现出引力的效果.如果在液体表面内任意画一条直线AB，如图2所示，则在这条线的两侧，相邻两部分液面之间也存在相互的拉力F1、F2，两力方向与直线AB垂直并与该处液面相切，这就是液体表面张力的方向.表面张力使得液面层具有收缩的趋势.我们有时把表面张力与橡皮膜的张力进行类比，但是，液体的表面张力与橡皮膜的张力在本质上是不同的.橡皮膜的分子间距会随着橡皮膜面积的增大而增大，而液体的表面张力却不受面积变化的影响，当液体表面增大时，液体内部分子会自动补充到液体表面来维持液体表面内分子间距不变.
　　液体表面张力并非一成不变的，通常液体的表面张力大小随温度的升高而减小，还与相邻物质的化学性质有关，表面张力还与杂质有关，加入杂质可促使液体表面张力增大或减小，另外，不同液体表面张力不同，一般地易挥发的液体表面张力较小.
　　通常把液面与固体周界之间的相互作用的拉力也称之为表面张力.因为这种力在数值上跟粘附在固体周界上的液体表面与相邻液面之间的内力是相等的.
　　2液体表面张力的实验验证
　　下面通过几个小实验来验证液体表面张力的存在及其方向的特点：
　　实验1用铁丝制成圆形框.把洗洁精用水稀释，溶液的温度保持接近于室温或低于室温.把一根红色棉线(易于观察)的两端系在圆形框上，不要让棉线过紧，要使它处于略为松弛的状态.然后将圆形框浸入溶液里，再拿出来时环上就留下了一个双表面溶液薄膜.这时薄膜上的棉线仍是松弛的.用针刺破棉线某一侧的薄膜，则另一侧薄膜的表面张力作用于棉线，使之拉紧成圆弧状，而膜成月牙形.
　　实验2把一个红色棉线圈系在圆形框上，使环上布满溶液薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松弛的.用针刺破棉线圈里的薄膜，表面张力使棉线圈拉紧成了圆形.
　　实验3用1 mm的铁丝制成长约5 cm、宽约5 cm的门形框.手柄与框不在同一平面内，在其开口端再装一个可以滑动的铁丝直边，在直边的中部系一根棉线，如图3所示.将该方框浸入溶液中，拿出后形成矩形溶液薄膜.由于表面张力的作用，液膜带动滑动边向里收缩.如果框水平，直边会滑动很快，可适当倾斜.用手牵动直边上的棉线施加外力F外，就会看到矩形液膜不再缩小，当外力F外与表面张力F平衡时，液膜面积不再改变.此实验还可以说明表面能的变化，若外力F外克服表面张力F做功，液膜面积变大，表面能增加，若表面张力F做正功，液膜面积变小，表面能减少.
　　实验4将体积比约为3∶1的酒精与水混合后倒入一只矩形透明容器中，然后用滴管靠近酒精水溶液表面，滴入几滴机油.若油滴浮于液面，可适当地在溶液中再加入少许酒精;若油滴已经沉入杯底，再加入少许水，直到油滴悬浮于混合液中，并成球形，如图4所示.
　　以上几个实验说明表面张力使薄膜面积趋于最小，方向垂直于任一周界线且与液面相切.
　　
　　当场完成两个实验，采取求重力加速度g值的方法来验证.实验一演示物体下落，提供下落高度3 m，对应的时间0.8 s.实验二现场提供自由落体运动全过程的两次不同频率的频闪照片，形成重力加速度与质量无关的形象认识.
　　2.3教学启示
　　教学过程中，Lewin教授对课堂进行了用心设计，知识过渡自然流畅，而且理论推导、类比迁移也严谨细腻，随身所带的实验器材，也使得课堂上精彩不断.
　　自由落体运动的理论研究是枯燥的，但是本文所提的两种反常规分析法却给我们耳目一新的感觉，正如麻省理工学院院长介绍MIT的信念一样，那就是创新，唯有创新的课程才能造就创新的人才.