水的几个科学问题及引发的思考

两个相同的容器A和B，分别装有同质量的水，然后，在A容器中加入水，在B容器中加入冰，如果加入水和冰的质量相同。问，容器B的水位将与容器A的水位相同吗（假设冰未融化时）？

解析：

假设容器A中加入质量为m的水。

水的密度约为1

容器A中的水位将会上升相应m的体积。

容器B中加入质量为m的冰。

冰的密度约为0.92 小于水的密度约为1

因此加入的冰会在水中会浮起来，只有部分体积会沉入水中。相同质量的水和冰重量相同，根据阿基米德原理，漂浮的冰会排开与其重量相同的水量，这个排开的水的体积恰好等于加入容器A中的水的体积。

所以两个容器的水位一致。

若两个相同的容器A和B，分别装有同质量的水，然后，在A容器中加入铅，在B容器中加入铜，如果加入铅和铜的质量相同。问，容器B的水位将与容器A的水位相同吗？

解析：

铅的密度约为11.34

铜的密度约为8.96

两者都比水的密度（1 ）大得多，所以都会沉入水中。当物体沉入水中时，它会排开等于其体积的水。

排水体积 = 物体质量 / 物体密度

铅排水体积 = m / 11.34

铜排水体积 = m / 8.96

由于铜的密度小于铅，相同质量的铜会占据更大的体积。

因此，铜会排开更多的水，使得容器B的水位上升更多。

冰河期，也称为冰川时期，是指地球表面广泛覆盖冰川和冰盖的长时间段。科学家估计在最近的冰河期最盛时期，全球海平面可能比现在低120米左右。

冰的密度小于水的密度，冰会漂浮在水面上，根据阿基米德原理，浮在水面上的冰会排开等重的水。为何海平面降低很多？

这看似矛盾的现象。关键点在于，冰河期的大量冰并不是形成在海洋中，而是在陆地上。冰河期时，大量的水以冰和雪的形式积累在陆地上，形成巨大的冰盖和冰川。

正常情况下，水从海洋蒸发，形成云，降落在陆地上，然后通过河流回到海洋。但在冰河期，降落在陆地上的雪不会融化，而是不断积累。这导致大量原本在海洋中的水被"锁定"在陆地上的冰盖中。实际上从海洋中"抽走"了大量的水。

由此看来打通思维，进行科学思维的重要性。培养批判性思维、系统分析和创造性问题解决的能力，这些都是科学思维的核心要素。

从这些例子中，我们可以提炼出问题解决的要点。明确问题，分析已知信息，考虑相关的物理概念（如密度、浮力、体积等），多角度分析不同情况下的异同点（如加水vs加冰，加铅vs加铜），确定哪些科学原理适用于这个问题（如阿基米德原理、密度公式等），考虑这些原理如何相互作用，灵活思考因果关系和系统内的相互作用，理解表面矛盾的原因（冰河期海平面降低），如果发现矛盾，以事实为导向，寻找更深层次的解释，识别可能影响实际结果的其它因素（冰河期的大量冰并不是形成在海洋中，而是在陆地上）。

思考练习题：

一个盛着水的容器，底面平滑，有一个小正方体，一面紧贴着容器平滑底面，小正方体受浮力吗？

解析：

浮力产生的条件：

只有当物体被液体或气体包围时，物体上下表面有压力差，才会受到浮力。

关键点：

由于正方体底面与容器底面完全贴合，水无法对正方体的底面施加任何压力。

结论，小正方体不受浮力。