对水果浮沉现象的探究

吴柳燕，张殷，唐昌国

1广西师范大学；2桂林理工大学附属小学

对水果浮沉现象的探究

吴柳燕1，张殷1，唐昌国2

1广西师范大学；2桂林理工大学附属小学

水果是一种人们常见的食物，本文以水果为研究对象，先探究大小相同的橙子浮沉情况不同的原因，并从中发现橙子沉浮的另一个有趣的现象，从而引发对不同品种的梨以及不同种类水果在水中沉浮情况的探究。

水果；浮沉；探究

一、探究大小相同的橙子浮沉情况不同的原因

洗橙子的时候发现：两个大小差不多大的橙子在水里的沉浮状态完全不一样。这引发了对此现象的探究。

探究物体的浮沉有两种方法：第一种是比较物体重力与浮力大小关系。这需要测量物体重力与浮力的大小：橙子重力可以通过电子称称出质量，再乘上当地重力加速度就可以得到；橙子浮力可以利用排水法测出橙子排开液体的重力。但是这种方法用于测量上浮的橙子比较困难，因为一开始它受到的浮力与最终静止在水面上的时候的浮力是不一样的。

由于第一种探究方法存在以上的问题，于是想到第二种探究物体浮沉的方法：比较橙子的密度与水的密度。由于物体的密度是一种属性相对稳定，不会像浮力那样随着物体运动状态的改变而发生改变。想得到橙子的密度ρ橙需要测量橙子的质量m与体积v,橙子的质量用电子称称出来，而橙子的体积通过排水法可测出来（注意测量浮在水面上的物体体积时需要将其压没到水里），再根据公式ρ=M∕V计算出橙子的密度ρ橙。因为实验是将橙子放入水中，所以将算出橙子的密度与水的密度1 g∕cm3进行比较：1号橙子的密度ρ橙=1.06大于水的密度，所以它沉在水底，2号橙子的密度ρ橙=0.92小于水的密度，所以它浮在水面上，可看出计算的结果与实验的现象相吻合。

二、橙子沉浮另一个有趣现象的探究

前面利用物理知识整体地探究橙子浮沉的原因，接下来将继续深入探究橙子沉浮的另一个有趣现象：将原本浮在水面上的2号橙子的皮剥掉，再将其放入水中，会看到橙肉下沉、橙皮上浮的现象。这现象说明橙肉的密度比水的密度大，而橙皮的密度比水的密度小。橙皮就像游泳圈一样“保护”着2号橙子不下沉。水果中有以上有趣现象的水果还有：橘子、香蕉、柚子、山竹等。出现这种现象的原因是：它们果肉内部主要成分是糖类,导致果肉整体密度比水大。而果皮松软并附着许多小气孔，因此导致果皮的密度比水小。以下的实验现象验证了这一原因：橙皮一开始放入水里是浮在水面上，这是由于橙皮上有很多气孔，但是经过一个晚上，水会充满这些气孔，导致橙皮的质量变重，这时橙皮所受的重力大于浮力，它就会沉下去。

三、探究不同品种的梨在水中沉浮情况

不同品种的梨在水中的浮沉情况会一样吗？将苹果梨、雪花梨、贡梨和香梨放入水中做实验，实验结果是四种梨中只有雪花梨沉到水底，其他三种梨都是漂浮在水面上。是什么导致它们的沉浮的情况不一样呢？四种梨的浮沉情况不同肯定是由于它们密度不同，要得到梨的密度可以测出梨的质量m与体积v,再根据公式ρ=M∕V计算出梨的密度ρ梨，计算结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，其他三种梨密度计算结果比水的密度小，所以它们浮在水面上。但是如果要具体地分析这四种梨的哪个部分引起它们的密度的变化，就还需要进一步的探究。

为了进一步探究影响这四种梨的浮沉的因素，需要将梨分为梨皮、梨肉和果心三部分。然后分别对以上三个部分进行实验。

实验1：将四种梨的皮削到水里，发现四种梨的皮都是沉下去的。

实验2：将四种梨的果肉削到水里，除了苹果梨的果肉是浮的，其他梨的果肉都是沉下去的。

实验3：将四种梨的果肉吃完后，将它们的果心丢到水里，除了雪花梨是沉下去的，其他梨的果心都是浮起来的。

根据以上实验现象可以猜想梨的浮沉与果心有很大关系，因为果心的浮沉情况与四种梨的浮沉情况一致性是最大的。为了探索其中到奥秘，将四种梨的果心切开，切开后发现只有雪花梨和苹果梨果心的里面是相对实心的，而贡梨和香梨这两种梨核与核之间空隙很大，里面所含有空气比较多会使这两种梨的整体密度变小，最终导致它们能浮在水面上。虽然苹果梨也是实心的，但是从实验2中可知它的果肉是浮起来的，这是因为它的果肉含的水分比较少，导致整个苹果梨也是浮在水面上的。

关于果心的空隙大导致物体整体密度变小的水果还有大芒果，很多人认为大芒果比较重就应该沉下去，而小芒果比较轻就会浮上来，但是做实验会发现现象刚好与上面的猜想相反。只要仔细观察会发现大芒果与小芒果除了大小不同之外，还有一个最大的不同就是它们的果心不同，吃过小芒果的人都会知道它的果心是扁扁的很薄的一层，里面的缝隙很小，但是大芒果就不一样，它的果心鼓鼓的，剖开会发现里面不是紧实的，而是有一定的空隙，这就会导致整个大芒果密度变小，最终反而浮在水面上。

四、探究不同种类水果在水中的沉浮情况

将苹果、梨、番石榴和橙子放入水里，梨沉在水底，其他的三种水果都浮在水面上，而且这三种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，所以梨应该是这四种水果之中密度最大的，那其他三种水果如何比较它们的密度大小吗？只要利用前面提到的测量方法是可以分别计算出它们密度大小，然后再进行比较。但是这种方法很繁琐，能否只通过四种水果在水中的浮沉情况直接判断呢？

其实可以根据这三种水果浮出水面的高低来判断它们密度的大小。实验中浮在最上面的是苹果，它也是这三种水果中露出水面最多的，因此它的密度最小，接着就到橙子，它浮出水面的高度没有苹果的多，但是比番石榴浮出的水面部分多一点，因此橙子的密度大于苹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苹果的密度都要大。所以根据这三种水果浮出水面的高低是可以判断它们密度的大小，浮出水面的部分越高，它的密度越小；浮出水面的部分越低，它的密度就会越大，如果浮出水面的高度为零，就相当于沉在水里，那么它的密度就是最大的。