“空气有质量”实验思考

◎浙江省宁波市实验小学301班 赵乐川

实验有区别

“空气有质量吗”是教科版小学三年级上册科学课本中的一个实验，苏教版小学科学课本中也有类似的实验。

通过比较，我发现这两版课本中的实验存在差异。苏教版小学科学课本中的实验是：用电子天平测质量，通过对比未充气的皮球质量和充满气的皮球质量，证明空气是有质量的。而教科版小学科学课本中的实验是：往放在简易天平一端的充满气的皮球里再打入20筒空气，通过增加回形针或绿豆之类的小物体的数量来调平天平，间接证明打入皮球的空气有质量。除了称量用的天平不一样外，这两个实验关键的区别还在于初始状态的皮球是否充满气。

奇怪的结果

如果皮球的初始状态为未充气，每打入20筒空气，就用电子天平进行称量，会有什么有趣的发现呢？

我准备好实验材料——电子天平、未充气的皮球、底座、打气筒，开始做实验。

图1 实验材料和实验记录表

首先打开电子天平的开关，将未充气的皮球和底座放在电子天平上，待皮球放稳后点击“去皮”，这时，电子天平显示“0”，我将数据记录在实验记录表上。然后，用打气筒往皮球里打入20筒气，电子天平依然显示“0”。

莫非课本上的实验不严谨？我带着疑问继续做实验。当我用打气筒往皮球里打了5次气，也就是打入100筒气后，称量结果还是“0”，可皮球已经接近充满气的状态。好奇怪的实验结果！

我继续做实验。电子天平显示的数据终于不再是“0”，皮球的质量也随着打入的气体增多而增加。被打入220筒气后，皮球比没充气时重了4克多。

图2 皮球增重量随打入的气体量变化曲线图

我又做了2次实验，结果还是差不多。在皮球充满气前，电子天平一直显示“0”，表明皮球的质量没有变化；皮球充满气后，增重非常明显。是不是哪个环节出错了呢？

浮力在“搞鬼”

我通过查阅资料，终于知道了皮球质量变化的奥秘，原来是浮力在“搞鬼”。

万吨轮船可以浮在水面上，热气球可以载人飘浮在空中，都是因为浮力。物体所受的空气浮力等于它排开空气的重力。皮球慢慢变大，受到的浮力也随之增大，所以电子天平几乎感受不到皮球变重。而充满气后，皮球受到的浮力基本不变，这时被打入皮球的空气才能被称量出来。

看来苏教版小学科学课本中的实验不够严谨，而教科版小学科学课本拓展实验中一袋空气的质量由于受到浮力影响也无法被准确地称量出来。

图3 教科版小学科学课本中关于空气质量的拓展实验

为了消除浮力的影响，“空气有质量”实验应该选用体积不变的容器，如充满气的皮球、硬质塑料瓶、玻璃瓶等。

“尽信书，则不如无书。”科学在于不断探索求新，实践是检验真理的唯一标准。