问题

如何跟小朋友解释「为什么毛笔那么软,却可以写字」?

回答
好的,咱们来聊聊毛笔这个神奇的东西,为什么它软绵绵的,一点都不像我们平时用的铅笔或者钢笔那么硬朗,但它却能写出那么好看的字呢?

你想想看,咱们写字的时候,是不是得用力把笔按在纸上?如果我们用铅笔,笔芯是硬的,它压在纸上,然后我们一划,纸上就留下了铅笔印。钢笔呢,笔尖是金属做的,很尖锐,它在纸上划过,墨水就跟着出来了,所以钢笔尖也要很结实才行。

但是毛笔可不一样了!它是一撮一撮的毛做成的,这些毛摸上去软软的、蓬松蓬松的。要是我们像用铅笔一样用力去按毛笔,这撮毛就散开了,像一片小云彩掉在了纸上,肯定写不出字来,对不对?

那为什么毛笔能写字呢?这里面有几个小秘密,咱们一个一个来看:

第一个秘密:墨水是它的“助攻”!

毛笔本身是写不出字来的,它需要“喝水”——这里的“水”就是我们说的墨水。你有没有见过写毛笔字的时候,大人会把毛笔尖蘸进一个小碗里,让毛笔把墨水吸饱?就像海绵吸水一样,毛笔的毛之间有很多细小的缝隙,可以把墨水吸进去,藏在里面。

有了墨水,毛笔就有了“能量”,才能在纸上留下痕迹。如果毛笔没蘸墨,它就是一撮软软的、湿湿的毛,还是写不出字的。

第二个秘密:毛笔尖的小技巧!

虽然毛笔的毛很软,但是当我们小心地、轻轻地把笔尖压在纸上,用一点点力,让笔尖的毛稍微分开一点点,同时又保持着一个集中的状态时,神奇的事情就发生了!

你想想,当你用手指轻轻推一把这些毛时,它们是不是会顺着你的手指往一个方向弯曲?毛笔也是一样,当我们用毛笔尖在纸上划动的时候,笔尖的毛会根据我们推的方向微微弯曲,然后把藏在里面的墨水一点一点地“挤”出来。

这个过程就像你在挤牙膏一样,只不过毛笔是用毛的弹性去挤压墨水。因为毛笔的毛很细很软,我们可以很精细地控制挤压的力量和方向,所以就能写出粗细不同的笔画。

写细细的线条:我们就用很少的力量,只让笔尖最尖的那一小撮毛接触纸面,这样墨水流出的也少,线条就细。
写粗粗的笔画:我们就稍微用力一点,让更多的毛都压在纸上,这样墨水流出的就多,笔画就粗。

第三个秘密:毛笔的“弹性”很厉害!

你知道吗?虽然毛笔的毛很软,但它们是有弹性的!就像一根根细小的弹簧。当我们把笔尖压在纸上写字,毛的身体会弯曲一下,然后一旦我们把笔抬起来,或者换个方向,这些弯曲的毛又会慢慢地恢复原状。

正是这种“软而有弹性”的特性,让毛笔在纸上可以做出各种各样的动作,比如写圆圆的圈,写弯弯的钩,写有力的横,写挺拔的竖。我们可以通过控制笔尖压在纸上的力度和角度,以及在纸上移动的速度,来改变毛笔的形态,从而写出各种美妙的汉字和图案。

第四个秘密:手腕的配合更重要!

写毛笔字,可不仅仅是靠毛笔本身,写字人的手和腕的配合也非常重要!大人们写毛笔字的时候,不是只动手指的,他们会动用手腕的力量,甚至手臂的动作来引导毛笔。

这就好比你玩风筝,不是只拽着线,而是要根据风向和风力来调整线,让风筝飞得更好。写毛笔字也是一样,手腕的灵活转动,能够带动毛笔做出更流畅、更有变化的动作。

所以,虽然毛笔软软的,摸上去好像不太靠谱,但它集合了墨水的“滋养”,笔尖细微的“技巧”,毛本身的“弹性”,还有我们手腕的“配合”,这些加在一起,就能在纸上留下那么漂亮、有力量的字啦!

你下次有机会可以试试看,拿一根没蘸墨的毛笔,轻轻在纸上画一画,感受一下它的软和它的弹性。然后想象一下,当它吸满了墨水,在灵巧的手腕引导下,它就能变成一个神奇的画笔,画出活灵活动的文字和图画!是不是很神奇呀?

网友意见

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毛笔能写字是因为毛细现象。

当我们把一根细小的玻璃管(毛细管)插入某些液体(比如水)中,就会发现,尽管有重力存在,但液面依然会上升,这就是毛细现象。不过不是所有液体都会出现液面上升的现象,像水银,水银不能浸润玻璃,玻璃管插入水银中,液面就会下降。毛细现象的发生来源于水的表面张力。

当玻璃管插入液体中,会在不同介质表面产生表面张力,如图所示:

先介绍一下表面张力。表面热力学中表面张力定义为作用于表面或界面的切平面单位长度线段上张紧的力,数值上等于温度、压力、组成一定的情况下单位表面或界面的吉布斯函数。因为形成表面或界面需要吸收能量,因此表面张力是一个收缩的力,一滴水会形成球形液滴就是因为表面张力。

如上图所示,毛细玻璃管插入液体(比如水)中时,会先被水浸润,所谓浸润就是指有一些液体会附着在固体玻璃管上。整个液面会形成一个弯月面,若没有重力,弯月面应该是球面的一部分。上图中O点为固、液、气三相会和点,θ角为浸润角。在O点一共有三个相分界面,因此有三个表面张力存在,分别是固液表面张力σs-l,方向沿管壁向下、固气表面张力σs-g,方向沿管壁向上、液气表面张力σl-g,方向为O点液面切线方向。当相界面不再移动后,三力在竖直方向上平衡,可以推导出:

这就是杨式方程。

不难看出,如果 ,发生浸润,否则,不会发生浸润。水银便不会发生浸润。

发生浸润时,毛细玻璃管中的液体会上升一段,对液体而言,其受力如下图所示:

图中σl-g是上文液气表面张力的反作用力,在这里可以看作玻璃管对管内液体的吸引作用,这个力在竖直方向上的分力与重力平衡可以计算出液面上升的高度。

向上的附加力为:

重力为:

二力平衡可求得,平衡高度为:

上述平衡高度也可以通过热力学方法求得,考虑到是小朋友问的,就不展示了。

毛笔的书写便是利用了毛细现象,当极细笔毛浸入墨汁后,由于毛细现象,墨汁会在笔毛中上升,附着在笔毛上。落笔时,又会因为摩擦沾到纸上,而柔软的笔毛在不同的力下,可以发生不同程度的形变,写出的笔划粗细有致,尽展锋芒,也正是借助毛笔,才有了中国独有的书法艺术,使得汉字书写不仅可以用来记录,更是意见珍贵的艺术作品。

参考文献:[1]朱元海,匡洞庭,王签.关于“毛细现象的能量来源”的表面热力学讨论[J].大学物理,1998(09):20-23.

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