实验五(左兴龙)

物理学术竞赛,题目五 Drinking Straw,一组：左兴龙,回顾题目,Drinking Straw When a drinking straw is placed in a glass of carbonated drink, it can rise up, sometimes toppling over the edge of the glass. Investigate and explain the motion of the straw and determine the conditions under which the straw will topple. 吸管 当在碳酸饮料中插入一根吸管，吸管可以立起来，有时，吸管歪倒在杯子的边缘。研究并解释吸管的运动，确定吸管倒在杯子边缘的相关条件。,名词解释,碳素饮料*：在一定条件下充入二氧化碳气的制品，不包括由发酵自身产生的二氧化碳气的饮料，成品中二氧化碳气的含量（20时体积倍数）不低于2.0倍。,吸管：吸管，英文straw，或称饮管，是一条圆柱状、中空的塑胶制品，其主要功用是用来饮用杯子中饮料。,注释* ：GB 2759.2-2008碳酸饮料卫生标准,图片赏析,设计实验探究碳酸饮料中吸管的运动情况,一、实验目的：碳酸饮料中插入吸管后，探究吸管运动原理 二、猜想与假设： 1、化学因素：吸管和碳酸饮料发生化学反应，能量变化使吸管发生运动，或者使碳酸饮料分解等。 2、物理因素：吸管在碳酸饮料中受到重力、浮力、压力等力的作用下，发生运动，同时还受溶液温度、压强、浓度等影响。,三、实验物品：不同的碳酸饮料、蒸馏水、大小不同的水杯、及长短、直径不同的吸管、烧杯、温度计、湿度计、ph试纸、冰糖等。,四、实验方法：控制变量法、空白对照法、猜想和假设法,五、实验步骤：,碳酸饮料的浓度通过加入蒸馏水来调节；纯碳酸饮料、碳酸饮料和蒸馏水比例 1:1稀释过碳酸饮料、煮沸过的碳酸饮料、纯蒸馏水和糖水，共计五种液体，吸管按直径、长短分为四种。 1、查阅资料了解碳酸饮料及吸管组成成分，性质等。 * 2、分别用ph试纸测定五种溶液的ph值并记录。 3、设置不同比例水杯、液高。然后插入类型不同的吸管,注释* ：资料来源于百度百科,由步骤1、2得：,吸管主要材质为塑胶* ，化学性质稳定，室温下耐酸碱，故碳酸饮料几乎不和吸管发生化学反应，忽略化学因素对碳酸饮料中吸管运动的影响。,注释* ：资料来源于百度百科塑胶,实验方案：,水杯、液面的比例1:1水杯编号为A，比例为3:2的水杯编号为B,实验现象：,1、为什么会出现气泡并上浮？ 2、气泡在吸管上的排列分布。,吸管放入杯中后倒向杯子边缘，A杯，吸管缓慢向上移动一小段即停止，B杯吸管轻微晃动，无明显上移，两杯中均有大量气泡出现，并有气泡析出的声音，无光电现象，无温度变化。,现象解释：,为什么会出现气泡并上浮？ 碳酸饮料中溶解过饱和的二氧化碳气，还有少量空气；未开封前，碳酸饮料瓶中的气压大于大气压，根据气体溶解度规律：气体的溶解度大小，首先决定于气体的性质，同时也随着气体的压强和溶剂的温度的不同而变化；温度一定时，气体的溶解度随着气体的压强的增大而增大。瓶盖拧开后，气压减小，二氧化碳气聚集，在浮力作用下气泡上浮。,2、气泡在吸管上的排列分布。 气泡在吸管内外壁上，无规则、不均匀的分布排列,实验现象,两个实验现象类似：吸管放入杯中后倒向边缘，随后静止，杯中无气泡出现，无声音，无光电现象，无温度变化。,稀释饮料吸管,煮沸后饮料吸管,实验现象,糖水中吸管,蒸馏水中吸管,吸管倒向杯子边缘，静止在液体中。无气泡出现，无光电现象，无温度变化。,雪碧,模型分析,初状态：插入吸管后，气泡附着在吸管上,过度阶段：气泡附不均匀、无排列的附着在吸管上，吸管浮力增加,末状态： 吸管静止,F浮,G,F,G1,F摩,F浮,F,G3,F摩,+（-G2）F摩,F浮,G2,-G2,-G3,（-G3）= F摩+G4,G4,当（-G3） F摩+G4 吸管从被子边缘掉落,气泡,吸管密度小于碳酸饮料密度，碳酸饮料里的碳酸因为打开瓶盖后压强降低，气体溶解度下降, 放出二氧化碳，出现气泡，在吸管插入后，气泡瞬间不均匀地附着在吸管上，增大了吸管的浮力，在浮力、重力、摩擦力等力共同作用后，吸管开始运动上浮；当液面下的吸管浮出液面，液面下附着气泡的吸管长度逐渐减小，吸管受到的浮力减小，最后在浮力、重力、摩擦力等力共同作用下，吸管重新受力平衡，处于静止状。吸管上浮速率，和碳酸饮料中二氧化碳的浓度、浸入液体吸管长度正相关。,七、运动原理,谢谢大家观看,