水黾为什么可以在水面上浮起来
《水面的秘密》 讲义
《水面的秘密》讲义当我们漫步在湖边、河畔，或是凝视着一杯水的时候，那平静的水面似乎只是简单地反射着周围的世界。
然而，水面之下隐藏着许多令人着迷的秘密。
首先，让我们来思考一下水面的物理特性。
水是一种神奇的物质，其分子结构决定了它独特的表面张力。
这种表面张力使得小昆虫能够在水面上行走而不沉没。
想象一下，一只水黾轻巧地在水面上滑行，仿佛在表演一场精妙的舞蹈。
这是因为水的表面张力为它提供了足够的支撑力。
水面也是光线的奇妙舞台。
当光线照射到水面时，会发生折射和反射现象。
这就是为什么当我们从不同的角度观察水面时，看到的水下物体的位置和形状会有所不同。
当阳光洒在水面上，波光粼粼的景象让人心醉神迷。
但这美丽的背后，是光线与水面相互作用的复杂过程。
谈到水面，就不能不提到浮力。
浮力定律告诉我们，物体在液体中受到的浮力等于它排开液体的重量。
这一原理在我们的日常生活和众多工程领域都有着广泛的应用。
从船只在水面上的航行，到潜水艇在水下的升降，都是对浮力原理的巧妙运用。
水面还与气候变化息息相关。
全球气候的变化会影响水面的蒸发速度和降雨量。
例如，在气温升高的情况下，水面的蒸发量增加，可能导致干旱地区更加缺水。
而在一些暴雨频繁的地区，大量的雨水汇聚在水面，又可能引发洪水等灾害。
在生态系统中，水面也扮演着重要的角色。
它是许多生物的栖息地和生命之源。
河流、湖泊和海洋中的水面为鱼类、水鸟、水草等生物提供了生存空间。
水面的温度、酸碱度和营养物质含量等因素，都会影响水中生物的种类和数量。
水面的流动也蕴含着奥秘。
水流的速度、方向和力量都对周围的环境产生着影响。
河流的奔腾不息塑造了两岸的地形地貌，海洋中的洋流则影响着全球的气候和生态平衡。
此外，水面还具有一定的自净能力。
但这种自净能力是有限的，如果我们过度污染水面，超过了它的承受限度，就会导致水质恶化，给生态环境带来巨大的破坏。
当我们深入探究水面的秘密时，会发现它与物理学、化学、生物学、地质学以及气象学等多个学科都有着紧密的联系。
水黾腿的SEM照片
圖5
（二）水黽結構
• 水黽背面圖:
圖6
•水黽腹面圖:
圖7
（三）水黽在水面漂浮不下沉的原因
會不會是它們的腿分泌油脂？ 會不會是因為表面張力？ 為何水黽能在水面漂浮而不下沉？
微奈米结構
•會不會是它們的腿分泌油脂？
研究人員在人工的水黽腿 上面塗了一層蠟這條腿能夠 讓水黽在水面上靜止一會兒， 但卻不能經得起水的波動。
水黽在水中行走的動力來源
•並不像一些研究者所認為的那樣，是依靠 在水表產生的波紋的表面張力。水黽是利用 其三對多毛的長足，在水中制造出螺旋狀的 旋渦，借助旋渦的推動力，從而以每秒60英 寸以上的速度向前行走。
• 對於二極旋渦來說︰ 速度V = 4 cm/s，半徑R = 4毫米 ，質量M=2πR3/3， MV >1 g cm/s， • 對於水黽來說： v=100cm/s, m=0.01g, mv =1 g cm/s
圖24 可在水上行走的微型機器人
圖25
圖26
水黽可望在不遠的將來設計出新型微型水上 交通工具，如無舷船舶。除此而外，透過專 業的研討,應用水黽的超疏水性,期待創造出 新型防水紡織品的生產，甚至於發展至人類 能在水上行走的產品都成為可能
參考文獻 • (Fig. 1) 引用自 /~kunkel/wanted/mugs/92296-rap.html • (Fig.2) 引用自 .tw/wuwei/new_page_138.htm • (Fig.3) 引用自 /forum/read.php?fid=119&tid=134038&toread=1 • (Fig.4) 引用自 .tw/New23/9402/48.htm • (Fig.5) 引用自 /judy/judy/science/29-2.htm • (Fig.6) 引用自 /judy/judy/science/29-2.htm • (Fig.7) 引用自 The hydrodynamics of water strider locomotion(Nature雜誌)
水黾研究(一)
水黾研究（一）作者：杨沐华来源：《中国科技教育》2013年第02期我不是要跳水，而是发现了一种昆虫，它能踩在水面上划来划去，真是有趣！爷爷告诉我，这种昆虫叫水黾。
它之所以能踩在水面上，是由于水面表面张力的作用。
它只能在清水中生活，在污水中就会死掉。
我很想捉几只水黾，回去做个实验，看看水黾是否真的不能在污水中生存。
我在爷爷的鼓励下，到图书馆查找了有关水黾的资料，设计了我的实验。
我告诉好朋友恬恬，她也想一起去捕捉水黾。
水黾反应很快，想捉到它，真不是一件容易的事。
我们又去了好几次，荷叶都黄了，才捉到足够多的水黾。
终于可以开始做实验了。
用自来水作对照组（对比实验必须有正常情况下的一组），观察水黾分别在白醋水、蔗糖水、食盐水、洗衣粉水中的生存情况。
我发现，在自来水中的水黾能够踩在水面上正常生存，而放到白醋水中的水黾，足上的神奇功能消失了，一只只沉到了水面下面，很快就不动了。
蔗糖水、食盐水、洗衣粉水中，水黾也出现了和白醋水中一样的情况。
在水中混入芝麻油，放入水黾后，水黾的足很快就被芝麻油给粘住，趴在水面上一动不动了。
把蔗糖水、洗衣粉水、白醋水、食盐水、香油水混合在一起模拟生活污水，继续做实验。
啊？水黾刚放人生活污水中，当即沉没死亡，太可怜了！我的实验结果显示，水黾在污水中果然不能生存。
在污水中，水黾不能踩在水面上，可能的原因是水中的污染物破坏了水表面对它的足的表面张力，所以丧失了生存能力。
如果我们把生活污水排入河中或者池塘中，那里就不再会有这种可爱而神奇的小动物——水黾了！千万不要乱排污水。
保护水黾的生存环境，也是保护我们自己的生存环境。
实验记录专家点评《水黾研究（一）：发现污水影响水黾生存》这部青少年科学DV活动作品，用镜头记录7杨沐华同学发现问题、提出假设、设计实验、采集样本、进行对比实验和最后得出结论的科学探究过程，把这篇科学小论文“写”在7屏幕上。
这部作品中，有三类镜头最能打动观众。
一是美丽打动观众。
液体的表面张力
恭喜获胜组
• 冠军组： 冠军组： • 亚军组： 亚军组： • 季军组： 季军组：
Congratulation !
制作吹泡泡水
•水 洗洁精 甘油 水 •3 ： 1 ： 1
溶液的表面张力不仅与温度、压力有关， 溶液的表面张力不仅与温度、压力有关， 并且还与溶液的种类和浓度有关。 并且还与溶液的种类和浓度有关。
液体 表面张力
Miss Guo ： susie2002910@
水黾的高明之处： 水黾的高明之处：
1、既不会划破水面，也不会浸 既不会划破水面， 湿自己的腿。 湿自己的腿。 它在水面上每秒钟可滑行100 2、它在水面上每秒钟可滑行100 倍于身体长度的距离， 倍于身体长度的距离，这相当于 一位身高1.8米的人以每小时400 1.8米的人以每小时 一位身高1.8米的人以每小时400 英里的速度游泳。 英里的速度游泳。
温度越高， 温度越高，表面张力越小
• 在我们的生活中，有许多 在我们的生活中， 地方都体现出液体的表面 张力。 张力。你能举出哪些例子 呢？
忘情水多少钱？ 忘情水多少钱？
1. 在一杯装满水的杯子内能再投 入几枚1元的硬币 元的硬币， 入几枚 元的硬币，前提是保证 水不会溢出来。 水不会溢出来。 2. 在一杯装满水的杯子内能漂浮 几枚1角的硬币 角的硬币? 几枚 角的硬币 每组选两人 上来比赛！ 上来比赛！ 加油！！ 加油！！
研究准备阶段—— 研究准备阶段——
研究材料： 研究材料：杯子 回形针 水、肥皂水 纸巾
研究开始： 研究开始：
一切皆有可能！ 一切皆有可能！
实验研究时间
• 发扬小组合作精神 • 记录员认真记录研究细节 • 八仙过海、各显神通 八仙过海、 答案是丰富多彩的
《17 水面的秘密》知识清单
《17 水面的秘密》知识清单一、水的表面张力现象1、什么是表面张力水的表面好像有一层薄薄的“皮肤”，这就是水的表面张力。
比如说，我们可以看到小昆虫能在水面上行走，就像它们有超能力一样，其实是水的表面张力在起作用。
就像有一次我在小池塘边看到一只水黾，它的腿又细又长，在水面上跑来跑去，它的脚并没有陷到水里去，这就是因为水的表面张力能够支撑住它的身体。
表面张力让水的表面尽可能缩小。
如果我们把一些回形针轻轻放在水面上，会发现回形针可以漂浮在水面上，而不是像我们想象的那样立刻沉下去。
这是因为水的表面张力就像一个无形的“网”，托住了回形针。
2、表面张力的表现水滴的形状。
我们平常看到的水滴是近似球形的，这就是表面张力的表现。
因为在相同体积的情况下，球形的表面积是最小的，水的表面张力会使水滴的表面积尽量小，所以就形成了近似球形的形状。
就像我们吹泡泡的时候，泡泡也是球形的，这也是表面张力的作用。
水在容器边缘的形状。
当我们把水装在一个容器里的时候，会发现水在容器边缘的水面是向上弯曲的，这也是表面张力在作怪。
它使得水的表面不会平平地贴着容器边缘，而是有一点向上凸起。
二、影响表面张力的因素1、温度的影响温度对水的表面张力是有影响的。
一般来说，温度升高的时候，水的表面张力会减小。
就像我们烧开水的时候，当水开始变热，水的表面张力就慢慢变小了。
如果我们在热水和冷水中做同样的小实验，比如在热水和冷水中分别放入同样的小纸片，会发现小纸片在热水中的漂浮状态可能和在冷水中不太一样，在冷水中可能漂浮得更稳一些，这就是因为热水的表面张力相对较小。
2、杂质的影响如果往水里加一些杂质，也会改变水的表面张力。
比如说，如果我们往水里加一点肥皂液，就会发现水的表面张力明显变小了。
我们可以做一个小实验，在一个干净的水盆里，水的表面可以让小针漂浮，但是当我们往水里滴入一些肥皂液后，小针就会很快沉下去，这是因为肥皂液破坏了水原本的表面张力。
三、表面张力在生活中的应用1、清洁用品的原理很多清洁用品就是利用了水的表面张力的原理。
水黾浮在水面原理
水黾浮在水面原理嘿，朋友们！你们有没有见过水黾在水面上自由自在地滑行呀？那可真是神奇极了！水黾为啥能这么厉害呢，就像个水上小精灵一样。
水黾的腿呀，那可真是一绝！又细又长的，就像两根超级小魔杖。
你说这腿咋就这么神奇呢？嘿嘿，这就好像是给它专门定制的水上交通工具。
它的腿上长满了细细的绒毛，这些绒毛可不得了，能让水黾稳稳地站在水面上，就好像是有无数个小吸盘一样。
这像不像我们走路得有双好鞋呀？水黾的腿就是它的“水上好鞋”。
而且哦，水黾的身体也很轻，轻得就像一片羽毛。
这轻身体加上那厉害的腿，可不就成就了它在水面上的神奇本领嘛。
你们想想看，要是我们人也有这样的本事，那该多好玩呀！我们可以在池塘上走来走去，不用坐船，直接就从水面上过去了，那多有意思。
水黾在水面上行动起来那叫一个敏捷，嗖的一下就过去了，快得让人反应不过来。
这是因为它掌握了水面的秘密呀。
我们平时看到水，觉得平平无奇，可在水黾眼里，那就是它的舞台。
它能利用水的表面张力，在上面轻松地玩耍。
这就好比我们找到了一个只有自己知道的秘密乐园，在里面尽情地嬉戏。
你说这大自然是不是特别神奇？就这么一个小小的水黾，都有这么大的本事。
我们人类虽然很聪明，但是在有些方面还真得向这些小生物学习学习呢。
水黾能浮在水面上，这给我们带来了很多启示呢。
它告诉我们，即使看起来很普通的东西，只要我们仔细去研究，去发现，都可能有让我们惊叹的地方。
我们可不能小瞧了身边的一切呀，说不定哪个小细节就能给我们带来大启发。
所以呀，以后看到水黾在水面上欢快地滑行，可别只是觉得好玩，要多想想它背后的原理，想想我们能从中学到什么。
说不定哪天，我们也能从这些小生物身上找到解决大问题的办法呢！水黾浮在水面的原理虽然看似简单，却蕴含着无尽的奥秘和智慧，是不是很值得我们好好琢磨琢磨呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
水的张力科学实验原理
水的张力科学实验原理
水的张力是水分子之间的相互作用力，在科学实验中可以通过以下原理进行研究：
1. 表面张力实验原理：水分子相互吸引形成一个紧密的表面，使得液体表面有一定的弹性。
表面张力实验可以通过给一个细管的一端倒入水，并将另一端浸入水中，观察水在细管内的升降高度来测量表面张力的力量。
2. 链球实验原理：将一根细线或细丝放入水中，水分子的吸引力会让水分子在细线或细丝表面聚集，形成球状。
然后，将球状的水分子挂在细线上，观察水球的形态和稳定性，可以探究水的张力特性。
3. 水黾步行实验原理：将一个小水黾放在水面上，水分子的吸引力会使得水黾能够在水面上行走，表面张力可以帮助水黾克服体重的重力，并保持平衡。
4. 水滴实验原理：将水滴滴入玻璃片上，观察水滴在玻璃表面的行为。
水分子的相互吸引力会使得水滴呈现出圆形，并且在滴入玻璃表面后能够维持一定的高度和形状。
这可以归因于表面张力带来的平衡效应。
这些实验原理可以帮助我们理解水的张力特性，并在实验中测量和观察水的表面张力。
这种昆虫在水面上生活，行走自如入水也不湿，为何还叫卖香油的
这种昆虫在水面上生活，行走自如入水也不湿，为何还叫卖香油的如果你在河流湖泊等自然水域边观察水面，几乎一定能看到一种小昆虫，看起来有点儿像蚊子，但是要比蚊子大得多，如下图：这种小昆虫能在水面上行走自如，也能一动不动的停在水面上，还可以跳跃和飞奔，堪称昆虫界的“铁掌水上漂”，无论怎样动作，它都能在水面上卓然而立，身体不会沾湿，有时候它也会潜入水下，但从水中钻出来之后，身体一样不会沾水，甚是奇特。
那么这种奇特的昆虫叫什么名字呢？说起来可多了去了，因为全国各地对这种昆虫各有不同的叫法，比如水拖车、水蜘蛛、水马、水蚂蚱、水滑子、担张钩子、钩担挂子、香油罐子、卖香油的等等，全部统计的话，名字或有上百个。
这种小昆虫的学名其实叫水黾，属于半翅目黾蝽科，多为灰色或黑褐色，体长8~20毫米，头部为三角形，两条前腿较短，但后面4条腿很细长，特别是中间一对，很长很有力，是其在水面滑行的主要推动力量之源，其躯干瘦长，体型有点像一只特大号蚊子，但实际上它和蚊子没什么关系，而且恰恰相反，它是以蚊子为食的，是蚊子的主要天敌，消灭蚊子的本领不下于蜻蜓，所以这种虫子是益虫。
那么水黾为何能在水面上行走自如和肆意跳跃，却连脚和身体都不会浸湿呢？这就得说一说水的物理特性和水黾的脚与身体的特殊构造了。
我们都知道水面有一种张力，我们用一个较干燥的东西压向水面的时候，水通常不会马上把这个东西浸湿，而是会把水面向下压到凹下去一些，这是因为水分子在与空气相接的地方排列很整齐，如同形成了一层膜一样，这样可以防止内部的水分子轻易地跑到空气中，这层水膜的连接十分紧密，如果一个十分干燥的东西（湿的东西与水接触时相互间的水分子会马上联合）压在上面，就会使得这层水膜在一定范围内整体下沉，那么这层水膜同时也会给上面的物体一个向上的张力，对于十分轻巧的物体来说，只要张力足够大，就可以把它们撑在水面上。
接下来我们说一说水黾的身体为什么不会浸湿，如果单用肉眼观察，我们无法发现其中的奥妙，但在高倍显微镜下，就能发现水黾全身大部分地方都布满了疏水性的刚毛，特别是腹部，覆有一层极为细密的银白色刚毛，外观为银白色丝绒状，具有很强的拒水作用，而且刚毛里面还能困住一些空气，即使外面有一点点湿，里面也不会湿的，这就好像鸭子、鹅等水禽的油性羽毛一样，其中也能存住一些空气，在水中游动也不会湿。
表面张力 水黾
表面张力水黾表面张力是水体特有的一种性质，它是水面上的分子间相互协作的结果，使得水面能够形成一个非常强大的表面膜，这个膜能够抵制外界的气体或其他液体侵入水体内部，这种现象也称为“水黾”。
表面张力和水黾这个课题非常有趣和复杂，因此在这篇文章中我们会介绍表面张力和水黾这两个概念的工作原理和应用。
表面张力的工作原理表面张力的存在主要得益于水的分子构造。
水分子由一种带有氧原子的氢氧根（OH^-）和一个带有氢原子的氢根（H+）组成。
水分子中的每个OH^-和H+离子形成了相互撞击产生的氢键。
这些氢键会使得水分子在形成液态时发生一些非常特殊的变化。
液态水中的静态分子是随机排列的，但在水面上，表面分子会维持某种平衡。
表面张力源于这种平衡，水面上的分子会将一个水分子的表面张力或表面张力分配给周围的分子，这创造了一个能够对抗外界侵入的非常强大的表面膜。
表面张力之所以如此神奇，是因为它能帮助一摞硬币漂浮在水的表面上。
当硬币放置在水面上时，水的表面张力足以支撑硬币的重量，从而使硬币漂浮在水面上。
这就是表面张力所起到的作用。
水黾的工作原理水黾是一种能够在液体表面移动，同时存活在水中和空气中的昆虫。
这种昆虫之所以能够在水中和空气中生存，得益于水黾的身体具有一层非常特殊的蜡质层，这种蜡质层能够减少水黾身体被水淹没的可能性，使其得以在水面上自由翻转和行走。
除了蜡质层之外，水黾还具有体型细长的身体和长长的脚，这些特点都有助于其在水面上保持平衡。
此外，水黾还具有一个借助表面张力的神奇技巧，即它可以吸取超过其体重100倍的水，然后极速脱离水面，把这些积水留在自己身上带到其他地方。
水黾在水面上活动的能力得益于表面张力的存在。
表面张力使水表面上的分子紧密相连，并能够形成一种类似弹性膜的结构。
这种弹性膜可以支撑足够小的物体，比如水黾。
在水黾行进的过程中，它能够利用这种表面张力的性质，像行走一样在水面上快速移动。
应用表面张力和水黾的这种运动学和生物学特征在多个领域具有广泛的应用。
青岛版小学《科学》教材三年级上册《水面的秘密》
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 青岛版小学《科学》教材三年级上册《水面的秘密》青岛版小学《科学》教材三年级上册《水面的秘密》教材分析：本课是青岛版小学《科学》教材三年级上册第 13 课《水面的秘密》。
水的表面张力对三年级的小学生来说是非常抽象的，如只凭教师的讲解，学生很难理解。
本节教材试图通过学生的自主探索活动，来生动形象地让学生感知水的表面张力的现象，发现水的表面张力的特点，同时培养学生发现问题、解决问题的能力。
教学目标：1．能针对水面现象提出问题；并能通过观察、猜想、实验等方法收集证据，做出合理的解释。
2．引领学生关注身边生活现象，并善于思考；喜欢用学到的科学知识解释生活中的现象。
3．了解水的表面张力现象。
学生准备：塑料小叉子；一元的硬币； 1 分、 2 分、 5 分或 1 角的硬币；抹布。
教师准备：回形针（每组一盒）、水槽、烧杯、平口玻璃杯、滴管、滴1 / 13瓶、水。
一、创设情境，感知问题师：看到桌上的物品，能猜出咱们今天要研究的内容吗？生：水。
师：非常聪明，咱们今天就是要研究水，也可以说是玩玩水。
以前玩过水吗？生：玩过。
师：不错，玩水是每个孩子的天性，谁说说平时你是怎样玩水的？生：（自由汇报）师：那既然同学们有这么多的玩法，老师想请大家帮一个忙，把你们桌上的这个空杯子装满水，不难吧？生：不难，太简单了。
师：那利用桌上的材料，你准备怎样装满呢？生 1：直接把杯子放入水中把它灌满。
生 2：用桌上的滴管一滴一滴的往里滴。
生 3：用烧杯来倒。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 生 4：把水槽里的水直接往杯子里面倒就可以了。
2023-2024学年天津市河东区高三上学期期末质量检测物理试题+答案解析
一、单选题：本大题共5小题，共20分。
1.在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是( )A. 采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B. 发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分C. 由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子D. 2023-2024学年天津市河东区高三上学期期末质量检测物理试题原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2.下面是教材中的四幅插图，下列说法正确的是( )A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹B. 图乙是封闭在容器中的一定质量的理想气体，若温度升高，其内能一定增大C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则D. 图丁中一只水黾能停在水面上，主要是靠水对水黾的浮力作用3.在建造房屋的过程中，建筑工人用轻绳穿过与重物固定连接的光滑圆环，将重物从高台运送到地面的过程，可以简化为如图所示的情景：工人甲和乙站在同一水平高台上分别握住轻绳，甲在A点静止不动，乙站在B点缓慢释放轻绳，使重物下降。
在乙释放一小段轻绳的过程中，下列分析正确的是( )A. 绳的拉力大小不变B. 工人甲受到高台的支持力不变C. 工人甲受到高台的摩擦力变大D. 工人甲受到高台和绳的作用力的合力变大4.由交流发电机、定值电阻R、交流电流表组成的闭合回路如图所示。
线圈ABCD逆时针方向转动，下列说法正确的是( )A. 线圈转动过程中AB、CD边产生感应电动势B. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为ABCDAC. 线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动D. 线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最大5.自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。
某型号自动体外除颤器的电容器电容是，充电至4kV电压，电容器在4ms时间内完成放电，下列说法正确的( )A. 电容器放电完成后电容为零B. 电容器的击穿电压为4kVC. 电容器充电后的电荷量为D. 电容器放电过程中平均电流为16A二、多选题：本大题共3小题，共12分。
仿生2.4
图1液滴在水黾腿表面滚动形式图
图2未做任何处理滚动接触角（顺刚毛方向） 图 3 未作任何处理滚动接触角（逆刚毛方向） 图 4乙醇浸泡后滚动接触角(顺刚毛方向)
图5乙醇浸泡后滚动接触角(逆刚毛方向)；图6无刚毛的滚动接触角
水黾腿表面滚动角与腿排放的顺序有关，顺刚毛方向时水黾腿的滚动角小，说明顺刚毛方 向黏附力小，反之，逆刚毛方向时黏附力大。用乙醇处理后的水黾腿的滚动角与未作任何处 理时的腿的滚动角相比增大，这说明水黾腿部表面的的化学物质可以使水黾腿滚动角变小。 去除刚毛后的水黾腿的滚动角与正常状态下水黾腿的滚动角相比增大，比用乙醇处理后的滚 动角大，这说明水黾刚毛比水黾腿部化学物质对水黾腿滚动角的影响大。水黾腿未作任何处 理情况下顺刚毛方向滚动接触角值小于逆刚毛方向接触角值，说明水黾腿表面润湿性具有各 向异性特性。
2.4.1水黾腿部结构分析
江雷等研究发现水黾的腿部因独特的微纳米复合结构而产生超
疏水性和很高的表面支撑力，水滴在其表面的接触角约为167. 4°， 单根腿的最大支撑力达到 152 达因( 1 达因 = 10 －5 N)，约是水黾 自身重量的15倍，经扫描电子显微镜观察，水黾腿表面定向排列 着长约50μm的针状刚毛，刚毛间距( m) 约 10～50 μm，刚毛与腿 表面约成20°角，刚毛根部直径为几个微米，顶端为几百个纳米。 在每根刚毛上分布有大量纳米级的螺纹状凹槽(图B)，这种独特的 微纳米阶层复合结构能在其表面有效吸附一层稳定的气膜，从而 阻碍腿部被水滴浸润，微纳米阶层复合结构使水黾腿部有优异的 超疏水性和高表面支撑力(图C) 。
如何从根本上揭示水黾可以在水上稳定站立 并行走这一自然奥秘呢？
水黾能够在水面上静止和高效滑行，其身体结构和运动规律在 水中表现出的完美性，近年来引起了越来越多学者的研究兴趣。目 前研究主要可以分为两个方面：（ 1 ） ；（ 2 ）通过模仿 水黾的结构和运动特点，研究能够在水面自由运动的水上行走机器 人。
昆虫为何能在水面上行走和居住
昆虫为何能在水面上行走和居住昆虫作为地球上最为丰富多样的生物群体之一，以其独特的适应能力令人叹为观止。
其中令人着迷的一个特点是，许多昆虫能够在水面上行走和居住。
这种能力源于昆虫身体结构和生理特征的巧妙设计，使它们能够利用水面的特性进行活动和繁衍。
昆虫之所以能够在水面行走，首先要归功于它们特殊的足部解剖结构。
一些昆虫的脚趾上具有特化的毛状结构，被称为憎水毛。
这些毛上的微小的膨大结构会让水面上的水分分子紧密聚集在一起，形成水面张力。
憎水毛通过维持水面张力，使昆虫能够在水面上行走而不下沉。
此外，昆虫的足部还具有完善的结构和功能。
在昆虫的脚趾附近有许多刚毛，它们能够提供额外的支持和附着力。
这些刚毛通过增加足部与水面的接触面积，提高了昆虫在水面上行走时的稳定性。
昆虫的足趾还可以分泌一种黏性液体，称为脂球，它们有助于减少足部与水面之间的破坏性摩擦力，进一步提高了昆虫在水面的行走能力。
虽然昆虫能够在水面上行走，但它们在水中滑行的能力却相对有限。
这是因为昆虫的身体密度高于水的密度，使得它们无法完全浸没在水中。
此时，昆虫使用的是一种叫做水蚀技术的物理原理。
当昆虫需要过水面时，它们会迅速移动身体，形成一个小凹陷，然后用足部迅速戳破水面形成水接触点，并快速收起腿脚，使水能够进入身体凹陷部分。
通过这种方式，昆虫可以顺利地穿过水面。
昆虫在水面上行走和居住的能力也与其呼吸系统的特殊结构有关。
昆虫通过气管系统进行呼吸，这个系统能够让氧气直接被输送到昆虫体内。
在昆虫需要在水面上停留的时候，它们会将气体保持在胸部和腹部之间的空隙中，形成一个气囊。
这个气囊能够使昆虫在水面上漂浮，并防止水进入呼吸系统。
昆虫在水面上行走和居住还涉及到其身体的保护机制。
昆虫的外骨骼被精心设计，使其能够防止水渗透。
昆虫身体表面的外壳覆盖着一层防水蜡质，称为节肢皮脂。
这种外油膜能够阻止水分通过昆虫的外骨骼，保持内部的干燥。
此外，昆虫在水面上居住时，会使用自己分泌的唾液或其他物质，来形成一个保护层，隔离外界的水分。
水黾的秘密作文400字
水黾的秘密作文400字
水黾的秘密作文400字
今天上午，我们一家子去红梅公园玩。
我走着走着，就发现了一只不知名的昆虫。
只见它淡绿色的身子，六条长长的腿，圆圆的脑袋上长着两根电视机天线一样的长须。
我看了觉得非常有意思，就拿树枝去逗它。
刚刚开始逗它玩的时候，我打算把它扔水里看它是否会游泳。
可转念一想，这种虫子很少见，就这么扔了岂不可惜，再说把它活生生地扔掉也太残忍了。
于是，我把它放下来，忽然奇迹发生了：只见它从我手掌上飞快地爬了下来，还没等我看明白，它就跳向水里去了，我看呆了，心想，这下它肯定没命了！可过了一会，它又浮起来了。
奇怪，难道这就是传说中的轻功水上漂？
这时，爸走过来喊我。
我便指着那只不知名的昆虫，把刚才发生的事情说了一遍。
爸爸说，那不知名的昆虫叫水黾，本地人叫它水蜘蛛。
水黾可以漂浮在水面上，并且可以在水上爬，不是因为它会“轻功水上漂”，而是它脚上的蜡质可以让它有漂浮在水面上的本领。
听了爸爸的话，我觉得昆虫世界很神奇。
今天，我不但游览了常州市有名的红梅公园，还认识了一种极为少见的昆虫水黾。
“处处留心皆学问”，看似平常的大自然，却有无数的奥妙等着我们去探索！。
为什么一些鱼类可以悬浮在水中而不下沉
为什么一些鱼类可以悬浮在水中而不下沉？
一些鱼类可以悬浮在水中而不下沉，是因为它们具有特殊的生理和行为特征，使它们能够在水中保持悬浮状态。
以下是几个可能的原因：
1. 鱼鳍控制：鱼类通过调整鱼鳍的角度和力量来控制自身的运动和悬浮状态。
例如，通过改变背鳍和腹鳍的角度，一些鱼类可以实现悬浮。
2. 特殊鱼鳍结构：有些鱼类具有特殊的鱼鳍结构，如胸鳍和腹鳍，可以帮助它们在水中保持悬浮状态。
这些鳍的形状和大小可能有助于鱼类在水中保持平衡和稳定。
3. 鱼体内气体交换：鱼类通过鱼鳃吸收水中的溶解氧来满足呼吸需求。
在悬浮状态下，鱼类可以通过调整吸氧和排气来维持身体的密度，使其能够在水中保持悬浮状态。
4. 特殊行为：一些鱼类会采用特殊的悬浮行为，如垂直悬浮，帮助它们在水中保持悬浮状态。
这些行为可能与捕食、繁殖或社交活动有关。
总之，一些鱼类可以悬浮在水中而不下沉，是因为它们具有特殊的生理和行为特征，使它们能够在水中保持悬浮状态。
这些特征包括鱼鳍控制、特殊鱼鳍结构、鱼体内气体交换和特殊行为等。
池塘里在水面上滑来滑去的小生物是什么？
池塘里在水面上滑来滑去的小生物是什么？
它的名字叫水黾（mǐn）
水黾属于昆虫纲半翅目黾蝽科的成员
这样说起来，蝉也就是我们俗称的“知了”还是它的“远房亲戚”
别看水黾长得柔柔弱弱，它们可是标准的食肉昆虫
水黾科昆虫以落入水中的小虫体液、死鱼尸体或昆虫为食
它能像船那样平稳地漂浮在水面
因为，水黾的浮力来自它们的3对特殊结构的足，在足的表面生有许多微毛，微毛表面有疏水性的油脂包裹，这种结构的足在水的表面张力的作用下产生浮力，可以支撑起水黾瘦小的身体。
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水黾为什么可以在水面上浮起来？
大家在钓鱼的时候有没有发现水面上漂浮着一个小小的、恶心的小虫，它能像溜冰一样在水面上行走自如，你是否对此百思不得其解，或你也想像它一样在水面上溜冰？经过我几天的观察，这种小虫叫水黾，是水黾科的一种昆虫。
不过它为什么可以在水面上行走自如呢?我们人类民间也有在水面上行走自如的传说，如“凌波微步”和“轻功水上漂”。
可那毕竟是传说，“水上溜冰员”水黾在水面上溜冰其中一定包含了奇妙的科学道理。
这几天我跑到池塘边抓了几只水黾仔细的观察了它们，我发现，水黾并不像人们看到的只有两对足，前面还有一对足，足上有一对小爪，应该是捕猎用的，所有的足上都布满了大大小小的毛，毛又粗又短。
不过，恰恰是这些毛，让水黾得以借助于水的表面张力而浮在了水面上。
这是因为由于水的表面有一层带有弹性的薄薄的膜，具有表面张力，水黾的体重又很轻，它的脚细长而向两侧弯曲，不会弄破水面的薄膜。
再加上脚尖还有很多排斥水的细毛，所以水黾能浮在水面上并能行走。
也有人说，水黾能浮在水面上是因为水黾的重量十分轻，的确，我们在初中会学到这个。
可是，昆虫种类那么多，比水黾轻的比比皆是，可它们并不是像水黾一样都会游泳。
至此，大家知道了吗？在水面上漂浮的是水黾，它可并不是因为轻才能浮在水面上的哦！。