神奇的公平杯-董舒洋

萧山区青少年宫少科班 董舒洋（高桥小学）  指导老师：金亚军

你见过这样一种杯子吗？它能稳稳地装下一定量的水，但要是超出了规定水位哪怕一点点，杯子就会自动把你倒的水毫不留情地全部放光！你一定会说：“我才不信呢！”接下来我要告诉你：这个杯子确实存在，而这可是古代人发明的哦！嘿嘿，不知道了吧！

1.       古人的智慧——公平杯

在一节科学课上，老师问我们：“同学们，你们觉得是古代人聪明，还是现代人聪明？”“现代人，绝对是现代人！因为我们现代人创造了高科技！”大家都这样觉得。老师的嘴角露出一丝神秘的微笑，继续说道：“今天，你们要与古代人比一比！它们发明了一种杯子，水少能装，水多漏光。看你们能不能猜到它的原理与构造！”这下可把我们难倒了。有同学在杯底挖了一个洞，但不管装多少水都会漏完(图①)；有同学想在杯底上挖洞后，加上一个塞子，水多了就能把塞子给压下去，但这种杯子太难制造了(图②)；而我在杯身上挖个洞，插入管子(图③)，但这种杯子不能让水漏完啊，怎么办呢？

这时，老师发话了：“哈哈，看来在造杯子这方面，你们还是比不上古人啊！这种杯子运用了虹吸原理，能装水，又能漏水，它就是神奇的公平杯哦(图④)！接下来，我们就来做一只。”

2.       制作公平杯

准备材料：纸杯、锥子、弯头吸管、胶带、热熔胶枪

制作步骤：

1.用锥子在纸杯底部的中间扎一个洞。

材料：纸杯、锥子

2.将弯头吸管弯曲成“U”形，用胶带固定。

材料：胶带、弯头吸管

3.将“U”形管的长端插入纸杯洞内，短端碰到杯底。

材料：“U”形弯头吸管(第2步)、有洞纸杯(第1步)

4.用热熔胶将纸杯洞的空隙密封。                        

材料：第3步成品、热熔胶枪

做好了杯子，我们还要试一试它的性能如何，是不是真的那么神奇。我往杯子里开始灌水，当水没有没过“U”形管的顶部时，看似会漏水的杯子竟滴水不漏，稳稳盛住了水！我继续往杯子里加水，当水没过了“U”形管的顶部一点点，杯子就立刻开了闸，水全部都顺着管子流走了！这是为什么呢？

原来，往杯子里倒水时，杯内的水位和杯内短管的水位同时升高，这时，长管里是没有水的，水就不会向外流出的；而水一旦超过了“U”形管的顶部，在大气压的作用下，水就会从长管里流出来。由于“U”形管的长管在外面，虹吸现象就发生了，杯子内的水一直要到流完为止。

3.       探究公平杯

做出了公平杯，又知道了它的原理，但我还是很好奇：用怎样的吸管才能让水流得更快呢？我想：应该是又粗又长的管子流得快。因为这种管子能装更多的水，水多了，“U”形管两边的压力差变大，水就会流得更快啦！为了验证这种想法，我做了两组对比实验：

1.长管VS短管

我拿出管子长短不同的两只公平杯，堵住管口，装上同样多的水。计时员一声令下：“开始！”我们同时放开管口，只见两只杯里的水以几乎相同的速度往下流。过了二十秒左右，长管杯里的水已经全部流完了，而另一只短管杯里还装着不少水呢！预测正确！

比赛结果：

2.粗管VS细管

这回，我准备了管子长短一样、粗细不同的两只公平杯，重复上一回的操作。可结果却让我大跌眼镜：粗管杯里的水并没有整管地流下来，而是沿着一测管壁缓缓地流！结果不用说，看吧：

人们常说：“眼见为实，耳听为虚。”学科学也是如此，有了问题，要自己动手做实验解决，才能更好地理解原因！

                                        2020.8.8