水的幾個科學問題及引發的思考

兩個相同的容器A和B，分別裝有同質量的水，然后，在A容器中加入水，在B容器中加入冰，如果加入水和冰的質量相同。問，容器B的水位將與容器A的水位相同嗎（假設冰未融化時）？

解析：

假設容器A中加入質量為m的水。

水的密度約為1

容器A中的水位將會上升相應m的體積。

容器B中加入質量為m的冰。

冰的密度約為0.92 小于水的密度約為1

因此加入的冰會在水中會浮起來，只有部分體積會沉入水中。相同質量的水和冰重量相同，根據阿基米德原理，漂浮的冰會排開與其重量相同的水量，這個排開的水的體積恰好等于加入容器A中的水的體積。

所以兩個容器的水位一致。

若兩個相同的容器A和B，分別裝有同質量的水，然后，在A容器中加入鉛，在B容器中加入銅，如果加入鉛和銅的質量相同。問，容器B的水位將與容器A的水位相同嗎？

解析：

鉛的密度約為11.34

銅的密度約為8.96

兩者都比水的密度（1 ）大得多，所以都會沉入水中。當物體沉入水中時，它會排開等于其體積的水。

排水體積 = 物體質量 / 物體密度

鉛排水體積 = m / 11.34

銅排水體積 = m / 8.96

由于銅的密度小于鉛，相同質量的銅會占據更大的體積。

因此，銅會排開更多的水，使得容器B的水位上升更多。

冰河期，也稱為冰川時期，是指地球表面廣泛覆蓋冰川和冰蓋的長時間段。科學家估計在最近的冰河期最盛時期，全球海平面可能比現在低120米左右。

冰的密度小于水的密度，冰會漂浮在水面上，根據阿基米德原理，浮在水面上的冰會排開等重的水。為何海平面降低很多？

這看似矛盾的現象。關鍵點在于，冰河期的大量冰并不是形成在海洋中，而是在陸地上。冰河期時，大量的水以冰和雪的形式積累在陸地上，形成巨大的冰蓋和冰川。

正常情況下，水從海洋蒸發，形成云，降落在陸地上，然后通過河流回到海洋。但在冰河期，降落在陸地上的雪不會融化，而是不斷積累。這導致大量原本在海洋中的水被"鎖定"在陸地上的冰蓋中。實際上從海洋中"抽走"了大量的水。

由此看來打通思維，進行科學思維的重要性。培養批判性思維、系統分析和創造性問題解決的能力，這些都是科學思維的核心要素。

從這些例子中，我們可以提煉出問題解決的要點。明確問題，分析已知信息，考慮相關的物理概念（如密度、浮力、體積等），多角度分析不同情況下的異同點（如加水vs加冰，加鉛vs加銅），確定哪些科學原理適用于這個問題（如阿基米德原理、密度公式等），考慮這些原理如何相互作用，靈活思考因果關系和系統內的相互作用，理解表面矛盾的原因（冰河期海平面降低），如果發現矛盾，以事實為導向，尋找更深層次的解釋，識別可能影響實際結果的其它因素（冰河期的大量冰并不是形成在海洋中，而是在陸地上）。

思考練習題：

一個盛著水的容器，底面平滑，有一個小正方體，一面緊貼著容器平滑底面，小正方體受浮力嗎？

解析：

浮力產生的條件：

只有當物體被液體或氣體包圍時，物體上下表面有壓力差，才會受到浮力。

關鍵點：

由于正方體底面與容器底面完全貼合，水無法對正方體的底面施加任何壓力。

結論，小正方體不受浮力。