“公道杯”的奥秘

河北省邢台市第十九中学 佟子杭

每年放暑假，父母都会带我外出游览祖国大好河山、名胜古迹，参观博物馆和知名大学等地方。去年我们去了西安，参观了陕西历史博物馆，其中有一件名为“公道杯”的文物，给我留下了深刻印象。

公道杯其实就是个酒盅，但它只能盛半杯酒，如果贪杯想倒满，酒就会从酒盅里全部流出去。解说员给我们讲解了其中的故事：在明朝洪武年间，景德镇御窑曾进贡过“九龙杯”。有一次，朱元璋大宴群臣，特意拿出九龙杯和美酒，赐群臣每人自斟自饮一杯。不料，将杯斟满的大臣突然发现杯中的美酒不见了，而没有将杯斟满的大臣却说该杯滴酒不漏。于是，朱元璋便把九龙杯命名为“公道杯”。

回到家后，我根据相关的物理原理（如图1），也制作了一个“公道杯”，并通过简单的实验，体验了一下其中的奥妙。

图1

【实验设计】公道杯的外形制作工艺华美，但其主要是靠内部的虹吸管发挥作用。在家庭实验条件下，可用透明的饮料瓶代替杯身以便观察，用可弯曲的吸管作为虹吸管完成实验。

【实验用品】空饮料瓶1个、带弯的吸管（一端长、一端短）1根、剪刀、水盆及水等。（如图2）

图2

【实验操作】1.将空饮料瓶的上半部分剪去，然后在饮料瓶底部中心位置用烧红的铁钉烫一个孔。

2.从瓶内部将这个倒U型吸管的长端插入瓶底的小孔，调整位置，使吸管的短端端口正好触及瓶底。（如图3）

图3

为防止漏水，吸管和烫孔之间需要完全吻合，无缝衔接。原本计划去商店买一块胶泥，但我突然灵机一动，从家里取了少量面粉和水，揉成软面团代替胶泥密封在吸管和烫孔之间，这叫“因地制宜”“就地取材”，哈哈！

3.等面团干燥后，这个“公道杯”就算是做好了。

4.在“公道杯”里逐渐加入水。

【实验现象】加水的过程中，当饮料瓶内水位没有超过吸管顶端时，饮料瓶滴水不漏；但是当水位高于吸管顶部时，瓶里的水从吸管中流出，直到流尽为止（如图4）。

图4

【实验解释】此实验运用了虹吸原理，也称连通器原理。实验中的吸管相当于虹吸管，发生作用的前提是管内必须充满液体。刚开始时饮料瓶内由于水少，吸管内尚未被注满，不会发生虹吸现象；后持续添水，至瓶内水面高于吸管高度时，吸管内已经被水注满，此时由于大气压力的存在，饮料瓶内的水会通过重力和分子间粘聚力作用，从瓶底的吸管长端端口持续流出，直到流尽为止。

公道杯的奥秘，应验了古人说的那句话：“知足者酒存，贪心者酒尽”，寓示世人办事处世必须讲求公道，不可贪得无厌。我想，这也是古人留给我们的警示哲学吧。