物理趣味實(shí)驗(yàn)

1、一、 奇特的杠桿 （1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識(shí)杠桿省力的原理。 （2）實(shí)驗(yàn)器材 約4米長的木桿1根，木支架1個(gè)，重約5千克的石塊1塊，桌子1張（桌面略低于木支架）。 （3）實(shí)驗(yàn)過程 取石塊放在桌面上，并讓其13露出桌面，再讓一位同學(xué)拿著木桿一端；用木桿另一端把石塊用力往上挑，這時(shí)，石塊被能挑動(dòng)嗎？仍讓這位同學(xué)拿著木桿一端，再在桌子前面用一個(gè)木架支起木桿。然后用木桿另一端頂住石下方，再用手往下按，石塊能被挑動(dòng)嗎？把支架慢慢移向桌子，并不斷撬動(dòng)石塊，所用的力是越來越大不是越來越?。堪阎Ъ苈崎_，使之離桌子越來越遠(yuǎn)，并不斷撬動(dòng)石頭，所用的力是越來越大還是越來越??？ 二、 這只氣球會(huì)爆炸嗎？ 把一只氣球吹足

2、氣，系緊口子。再用一塊透明膠布（橡皮膏也可）貼在氣球上，拿一根針從貼著透明膠布的地方把氣球扎破。 你想想看：氣球會(huì)不會(huì)“啪”的一聲爆炸？ 你也許認(rèn)為氣球要爆炸了吧！其實(shí)，氣球不會(huì)“啪”的一聲炸掉。在一般情況下，用針扎破氣球，氣球肯定會(huì)爆炸；現(xiàn)在的情況不同，你會(huì)看到氣從針孔處徐徐冒出來，氣球卻象消了氣的車胎一樣慢慢地癟下去。是什么道理呢？ 原來氣球扎破時(shí)，溢出的空氣造成一股壓力，橡皮和膠布對(duì)這種壓力的反應(yīng)各不相同。當(dāng)壓縮空氣從氣球扎破的地方?jīng)_出時(shí)，橡膠脆而薄，氣球皮一下就被撐破了，同時(shí)發(fā)出很大的破裂聲。透明膠帶比較堅(jiān)固，它可以抵住壓縮空氣沖出造成的壓力，所以氣球不會(huì)“啪”的一聲爆炸。實(shí)驗(yàn)一 觀察

3、擴(kuò)散現(xiàn)象 準(zhǔn)備一杯冷水和一杯熱水，將兩小粒高錳酸鉀分別投人兩杯水中，試觀察比較高錳酸鉀在兩杯水中的擴(kuò)散情況.如果你觀察到了兩杯水中高錳酸鉀發(fā)生擴(kuò)散的差異，想一想這說明了什么問題?實(shí)驗(yàn)二 感受大氣壓取一個(gè)空的鋁質(zhì)易拉罐及一盆冷水，罐口纏上鐵絲并固定，再將鐵絲擰成柄狀(要有一定的長度和強(qiáng)度)，往易拉罐中加人少量的水，放在酒精燈上加熱至沸騰，并繼續(xù)加熱數(shù)十秒，迅速(持鐵絲柄)將易拉罐倒扣到冷水中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象.注意:此時(shí)易拉罐在氣壓的作用下被壓扁且發(fā)出巨大的響聲，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)有思想準(zhǔn)備，以防驚慌中碰到其他實(shí)驗(yàn)儀器而被燙傷甚至引起火災(zāi).本實(shí)驗(yàn)有一定的危險(xiǎn)性，建議在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)三 振幅交換準(zhǔn)備兩

4、個(gè)擺長一樣的擺(擺錘質(zhì)量要大些)和一根細(xì)尼龍繩，將尼龍繩兩端分別固定在相同高度上，把兩個(gè)擺的上端系于尼龍線的中部，懸點(diǎn)相距不超過10厘米(固定時(shí)要檢查擺長是否一樣).使一擺處于豎直位置，將另一擺沿垂直于尼龍繩方向拉開到某一位置(不一定要有5度角限制)，放手讓其在垂直于尼龍繩方向上振動(dòng)，觀察兩擺的振幅變化(可能需要比較長的時(shí)間才能看出，所需時(shí)間與裝置有關(guān))，可以看到，兩擺的振幅會(huì)不斷地交換.實(shí)驗(yàn)四 嘗試一下靜電觸電的滋味 把塑料飛盤用洗衣粉洗刷、沖凈、曬干;再準(zhǔn)備一塊圓形鐵片，大小比飛盤略小，在其中打一小孔，用20厘米長的絲線穿過小孔將它拴住，用一塊干燥的毛皮用力摩擦圓盤的內(nèi)側(cè)，然后迅速拿開，再

5、用手提著絲線的一端(這是為了不使手與鐵片接觸)，將鐵片放入圓盤內(nèi)，這樣圓盤上的電荷將聚集到鐵片上，用手指去靠近鐵片時(shí)，會(huì)有微麻的感覺，同時(shí)還可看到電火花和聽見放電響聲(這是因?yàn)殡妷焊叨a(chǎn)生放電，但因電量少，電流持續(xù)時(shí)間短暫，雖有微麻的感覺，但并不危及人體的生命與健康). 注意:本實(shí)驗(yàn)的效果受環(huán)境影響較大，一般而言在干燥的天氣比在空氣潮濕時(shí)容易成功，晴天在人少的室內(nèi)比在人多的室內(nèi)容易成功;在室外通風(fēng)處比在室內(nèi)容易成功.實(shí)驗(yàn)五 水是液體也能發(fā)生靜電感應(yīng)嗎 把家用自來水開關(guān)調(diào)到有一股細(xì)流，把與毛皮摩擦過的塑料棒(或塑料梳子、筆桿)接近此細(xì)流，會(huì)清楚看到水流向塑料棒的方向彎曲.實(shí)驗(yàn)六 為什么歐姆表測燈

6、泡阻值比計(jì)算值小 一只燈泡“220V 25W"，根據(jù)電功率公式可算得燈絲的電阻為1936，用歐姆表測測看，測出來的阻值是大了還是小了，為什么?實(shí)驗(yàn)七 哪個(gè)瓶子滾得快 兩個(gè)完全相同的玻璃瓶，一個(gè)裝滿沙，另一個(gè)裝滿水，放在同一斜面上滑下，哪個(gè)瓶子滾得比較快?動(dòng)手試試，想想看，為什么?實(shí)驗(yàn)八 木尺能保持水平嗎有一根長度為1m的木尺，用左右手的食指分別水平地支撐木尺的兩端.這時(shí)候，左右某一個(gè)手指向?qū)Ψ娇拷?，木尺能夠保持水平?左右手指同時(shí)相互靠近，又會(huì)怎樣?(提示:與摩擦力及力矩知識(shí)有關(guān))實(shí)驗(yàn)九 水為什么不會(huì)灑出 在杯中倒人半杯水，上面用紙蓋住.用手掌壓住紙把杯子翻轉(zhuǎn)過來，注意不讓杯中的水灑

7、出來.放開手，杯中的水也好，紙也好，都不會(huì)掉下來.即使水中放人一些木螺絲之類的小東西也沒有關(guān)系.這是為什么?實(shí)驗(yàn)十 如何使單擺擺動(dòng)起來 用一根約1m長的細(xì)尼龍線及一把掛鎖做一單擺，要求用吹氣的方法令其擺動(dòng)，擺角要求達(dá)到30º左右，此過程中口與單擺平衡位置的距離保持在0.5 m以上，且不得用身體或任何其他物體與單擺的任何部分及懸點(diǎn)接觸，試設(shè)法達(dá)到目的，并想想為什么？旋轉(zhuǎn)體為什么會(huì)爬坡常言道：“水往低處流，人往高處走，河里的石頭不會(huì)自己滾上坡”。從物理學(xué)的角度來分析，物體不可能靠重力做功來提高自己的高度，只有外力克服重力做功才能增加物體的高度，可下面的實(shí)驗(yàn)似乎打破了常規(guī)。在你面前有一個(gè)如

8、圖（一）31（a）所示的用兩只廢日光燈管做的軌道，它的左端低而右端高。還有一個(gè)用兩只漏斗（中間填入黃土）粘合起來的旋轉(zhuǎn)體圖（b）。把旋轉(zhuǎn)體放在軌道下端，放手以后你會(huì)吃驚地發(fā)現(xiàn)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)體滾到坡頂上去了圖（c）。難道機(jī)械能守恒定律在這里不適用了嗎？請(qǐng)你仔細(xì)觀察這套裝置和旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)情況，說明向上滾的原因，并分析在什么條件下，旋轉(zhuǎn)體就不能向坡頂方向滾動(dòng)了?！咎崾九c答案】通過觀察，你可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)軌道的下端窄而上端寬，再進(jìn)一步觀察，你能看到旋轉(zhuǎn)體放在下端時(shí)，卡在軌道里的部分較少，重心較高；而當(dāng)它放在上端時(shí)，卡在軌道里的部分較多，重心較低，如圖（二）31所示。難怪旋轉(zhuǎn)體要向上端跑呢！這并不違反能量守恒定

9、律。知道了這個(gè)道理，旋轉(zhuǎn)體不能向上滾動(dòng)的條件就很好回答了：如果在某處旋轉(zhuǎn)體的重心位置等于或低于它在坡頂時(shí)的重心位置，旋轉(zhuǎn)體就不能爬坡了。設(shè)旋轉(zhuǎn)體在坡底和坡頂時(shí)重心位置距離的水平投影為S，旋轉(zhuǎn)體半徑為R，則軌道傾角的最大值應(yīng)滿足tgRS的條件疊磚塊這里有五塊磚，請(qǐng)?jiān)诓贿M(jìn)行計(jì)算的情況下，把它們壘疊起來，要求最上面一塊磚的俯視投影不與最底下的一塊磚的底面重合，疊放時(shí)每塊磚只能縱向安置，而不允許縱橫交錯(cuò)?？凑l能最快地把五塊磚壘好。某同學(xué)首先把一塊磚放在桌上，再把第二塊磚放在其上。為了獲得盡可能多的伸出面他使上面一塊磚伸出全長的1/2，當(dāng)放第三塊磚時(shí)他遇到了難題，見圖（一）33。第三塊磚最多只能與第二塊

10、磚對(duì)齊，超出一點(diǎn)磚就要塌下來。把第二塊磚退縮一點(diǎn)，還是使第三塊磚退縮一點(diǎn)呢？退縮多少才是最佳呢？看來還得另想辦法。你能把這個(gè)巧妙的方法想出來嗎？試試看看?！咎崾九c答案】對(duì)于兩塊磚來說，所有的同學(xué)都會(huì)毫不猶豫地將上面一塊磚伸出二分之一長，這是上面的磚比下面磚伸出的最大值。關(guān)鍵在于第三塊磚如何放置，題目中提到的那種方法顯然不行。我們能不能把第一、二兩塊磚看作一個(gè)整體代號(hào)為A，再考慮第三塊磚如何放。這樣，三塊磚壘放問題就變成了兩塊磚壘放問題了，而兩塊磚壘放問題是大家非常熟悉的。設(shè)想第三塊磚放在A號(hào)磚下面，A號(hào)磚能伸出三號(hào)磚的最大值是A號(hào)磚的重心剛好在三號(hào)磚的最右邊的線上如圖（二）33所示。而第二號(hào)磚

11、相對(duì)于第一號(hào)磚來說又是一個(gè)最大伸出量，故最上面的一塊磚在此時(shí)相對(duì)于最底下磚的伸出量是最大值。依此類推，把第二、一和三號(hào)磚再看成一個(gè)整體，把第四塊磚放在最下面，這樣，使最上面一塊磚的俯視投影不與最底下的一塊磚的底面重合這個(gè)任務(wù)就完成了。讀者可在坐標(biāo)紙上畫出上述疊磚的圖形，每次利用杠桿知識(shí)求出重心的位置即可。 過河如圖（一）34所示，一個(gè)大人和一個(gè)小孩都要過河，一個(gè)要從河的左岸到右岸，另一個(gè)則相反。兩岸各有一塊木板，但是每塊木板都略短于河的寬度，你能幫助他們想一個(gè)妙法，使他們都能達(dá)到對(duì)岸嗎？當(dāng)然不能用游泳這個(gè)方法。用兩堆書放在桌上作為河岸，再找兩把直尺和一大、一小兩個(gè)玩具娃娃做模擬實(shí)驗(yàn)，看看你想出

12、的方案是否可行?！咎崾九c答案】一看到這個(gè)問題，就會(huì)使人想：如果兩塊木板能接起來就夠長了，事實(shí)上這不可能。但要過河必須要橋（木板）長大于河寬，能不能有一個(gè)類似“接”起來的巧妙方法呢？看了下面的圖（二）34，你就會(huì)知道這個(gè)方法了。 只少一個(gè)底用一只小型的裝洗潔精的塑料瓶，制成一個(gè)有底的圓桶和一個(gè)兩頭通的圓筒，另找兩只彈子，使彈子的直徑大于圓桶或圓筒的半徑，但小于它的直徑，分別把彈子裝在圓桶內(nèi)和圓筒內(nèi)，用手扶持住圓桶或圓筒，放在桌上，如圖（一）35所示，兩者的區(qū)別為圓筒只少一個(gè)底。把扶持的手松開，看一看會(huì)有什么不同的現(xiàn)象發(fā)生？原因何在？【提示與答案】通過實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)圓筒會(huì)翻倒，原因何在？分析一下

13、受力情況就可以知道了。圖（二）35中F1、F2為桶（筒）壁對(duì)球的作用力，F(xiàn)1、F2為球?qū)ν埃ㄍ玻┍诘淖饔昧?，兩個(gè)圖的不同之處就是一個(gè)有球?qū)Φ椎淖饔昧3，而另一個(gè)（沒有底的）沒有，故圓筒在一對(duì)不共點(diǎn)力的作用下將要發(fā)生傾倒。因?yàn)閳A桶（筒）較輕，可以不考慮其重力矩的作用。 船底出現(xiàn)一個(gè)小洞以后在一個(gè)很小很小的湖面上，漂浮著一只大船，船底突然出現(xiàn)了一個(gè)小洞，船開始下沉了，最后沉到了水底。試問在這個(gè)過程中，湖面的高度是怎樣變化的？請(qǐng)你找一只搪瓷杯或玻璃杯，里面裝適量的水，再找一只裝冰激凌的塑料杯，里面加少量配重物，把它放入水中，記下液面的高度。然后在塑料杯底部戳一個(gè)洞，用手指在杯里堵住這個(gè)洞，將杯底朝

14、下浸入水中，在液面達(dá)到原漂浮時(shí)的位置時(shí)，把手指拿開，仔細(xì)觀察并描述液面的變化情況，再分析這些變化的原因。（為簡化起見，設(shè)船如圖（一）36形狀）【提示與答案】當(dāng)小船漂浮在水面時(shí)設(shè)其底部在圖（二）361中的ah處，部所受的浮力為F浮，船受的重力為G船，根據(jù)物體的浮沉條件， F浮G船，即水gV0G船。其中V0為船所排開的水的體積，即圖中陰影部分。當(dāng)船底出現(xiàn)小洞后，可以認(rèn)為船是緩慢勻速下沉的，在下沉過程中，船所受的浮力F浮與此時(shí)船受的重力G船（包括流進(jìn)船的水）相等。假設(shè)現(xiàn)在船底到了cd處，如圖（二）361所示，則F浮G船，即水gVG船G進(jìn)船的水水gV0水gV進(jìn)船的水所以有：VV0V進(jìn)船的水V進(jìn)船的水V

15、V0。V為船底在cd處時(shí)船所排開的水的體積，V0為船底在ab處時(shí)船所排開的水的體積。從圖上可以看出：流進(jìn)船的水的體積為abdc部分，也就是說，船里進(jìn)水的水面在進(jìn)水前船底的平面處。這種情況跟船底在ab處時(shí)的情況相比，湖水的水面分布沒有變化，故湖水水面保持不變。當(dāng)船底到了ef處圖（二）362，如果再下沉，情況將會(huì)發(fā)生突變：水將要從上面涌進(jìn)船內(nèi)，故水面將要下降。浮力永動(dòng)機(jī)有人設(shè)計(jì)了如圖（一）371所示的“浮力永動(dòng)機(jī)”。永動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)繩上均勻地固定了許多密度小于水的小球，容器底部的管道內(nèi)徑與小球直徑相等，并為光滑配合。設(shè)計(jì)者認(rèn)為，左邊容器里的小球受到浮力的作用向上運(yùn)動(dòng)，管道中的小球也將被帶著向上運(yùn)動(dòng)，一

16、旦這個(gè)小球要升出管道，其下的一個(gè)小球就會(huì)進(jìn)入管道而不使水漏出，因此永動(dòng)機(jī)將永不休止地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。找一只塑料瓶，把瓶底去掉，倒置。再取34只乒乓球，用一根線從它們的直徑穿過，均勻地分布于線上，并用膠水粘牢。按圖（一）372所示把線的上、下端固定，在容器中注滿水，然后把線的下端剪斷，看看這些球是否能在浮力的作用下向上運(yùn)動(dòng)？正確分析和解釋你所見到的現(xiàn)象，這種永動(dòng)機(jī)的荒謬之處也就揭露出來了?！咎崾九c答案】 這種浮力永動(dòng)機(jī)像所有的“永動(dòng)機(jī)”一樣是不可能工作的。浮力是依靠上下壓力差形成的，如圖（二）37所示，設(shè)小球體積為V球，球1、球2所受的浮力為F1gV球，F(xiàn)2gV球而球3呢？它的上壓強(qiáng)為Pgh3P0，

17、它的下壓強(qiáng)PP0。故F3gh3·SgV圓柱。即等于以小球中心截面為底的，以h3為高的圓柱所排開的水受的重力。很顯然，F(xiàn)1F2不會(huì)大于F3，整個(gè)系統(tǒng)將向下運(yùn)動(dòng)，直到容器中的水流完為止。為什么浮沉子不再上浮了在量筒中注水近滿，再往一只眼藥水滴瓶中注適量的水，用手指堵住開口端，將滴瓶置于量筒水中，使其頂端剛剛露出水面呈漂浮狀態(tài)，如圖（一）381所示。用一張橡皮膜蒙在量筒口，使其下方的氣體密閉。用手指向下按橡皮膜，你會(huì)看到滴瓶下沉，至一定深度將手指松開，這個(gè)滴瓶又將上浮。這個(gè)會(huì)下沉和上浮的小瓶，我們稱它為浮沉子。你能夠解釋浮沉子下沉和上浮的原因嗎？在實(shí)驗(yàn)中請(qǐng)注意觀察浮沉子內(nèi)密封的那部分氣體的

18、體積是怎樣變化的，并想想引起變化的原因。把觀察到的現(xiàn)象和引起變化的因素填在下表中： 氣體體積V1的變化氣體體積V2的變化引起變化的因素用手指壓膜前后   維持一定的壓膜力使浮沉子下沉   不再壓膜    重復(fù)用手壓膜，分別在浮沉子處于不同深度時(shí)松開手指，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一種奇異的現(xiàn)象，也就是當(dāng)浮沉子達(dá)到某一深度以下，松開手指后，浮沉子不再上浮，并且一直下沉到容器底部。請(qǐng)?jiān)僮屑?xì)觀察一下浮沉子內(nèi)氣體體積的變化?？磥砀〕磷觾?nèi)排開水的多少也許還和深度有關(guān)。為了證實(shí)這一點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)侔褜?shí)驗(yàn)繼續(xù)下去：揭開橡皮膜

19、，用一根細(xì)的塑料管（或者是作自行車氣門芯用的橡皮管）以虹吸的方法把量筒里的水放出，隨著液面逐漸下降，觀察浮沉子內(nèi)氣體體積的變化和浮沉子的狀態(tài)，如圖（一）382所示?？吹搅诉@些現(xiàn)象以后，請(qǐng)深入地解釋浮沉子浮沉的規(guī)律?！咎崾九c答案】  氣體體積V1的變化氣體體積V2的變化引起變化的因素用手指壓膜前后減小減小壓膜，壓強(qiáng)增大，空氣壓縮；此壓強(qiáng)傳遞到浮沉子底部。維持一定的壓膜力使浮沉子下沉不變減小下沉之后，深度增加，壓強(qiáng)增大。不再壓膜恢復(fù)原狀增大膜和空氣之間壓強(qiáng)減小，此壓強(qiáng)傳遞到浮沉子底部，那里的壓強(qiáng)減小。 當(dāng)浮沉子沉入水底不再上浮時(shí)，用虹吸管排出量筒中的水，隨著水的排出，浮沉子底部

20、壓強(qiáng)逐漸減小，浮沉子內(nèi)的氣體體積逐漸增大，浮沉子慢慢地又會(huì)浮上來。 根據(jù)以上分析，浮沉子的沉浮由其內(nèi)部空氣體積大小決定，而這個(gè)體積又受兩個(gè)因素控制：一是浮沉子在水里的深度（在深度為h處水的壓強(qiáng)為gh）；二是膜與水面之間的壓強(qiáng)，它可以傳遞到水中，如果這兩個(gè)壓強(qiáng)使浮沉子內(nèi)空氣體積增大，浮沉子所受浮力大于浮沉子所受重力，它就上升，反之則下沉。一種有趣的噴泉我們常見的一種噴泉模型是應(yīng)用連通器原理設(shè)計(jì)的，如圖（一）391，其噴泉的水柱高度不會(huì)超過容器中液面的高度?？墒俏覀?cè)谝环N金魚缸里見到的噴泉卻超過了液面的高度。原來，這種金魚缸架在一個(gè)柜臺(tái)的上面，打開柜臺(tái)的門，可以看到里面分為上、下兩層，上

21、、下層各有一個(gè)容器，并且還看到有幾根玻璃管如圖（一）392，可惜由于容器瓶子是深色的，無法看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)你仔細(xì)觀察一下這種有趣的噴泉裝置，把它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)畫出來，并分析這種噴泉的原理。如果有條件的話，請(qǐng)利用玻璃瓶、玻璃管、橡皮管、漏斗容器，按照你想象的方案，把它們組裝起來，看看是否能產(chǎn)生噴泉？【提示與答案】其結(jié)構(gòu)如圖（二）39所示。瓶1內(nèi)空氣的壓強(qiáng)pp0水gh，其中p0為大氣壓強(qiáng)。瓶2內(nèi)空氣與瓶1內(nèi)空氣是相通的，故瓶2內(nèi)空氣壓強(qiáng)ppp0水gh。根據(jù)公式，設(shè)瓶2內(nèi)的水能升高H，則pp0水gH，即p0水ghp0水gH，枚噴泉可以噴的較高，至少高出上面的水面。演示小球向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)方法一如果在玻璃

22、杯光滑底面的中部放一只小滑塊，讓杯子向前做加速運(yùn)動(dòng)，你會(huì)毫不懷疑地以為小滑塊將相對(duì)林子做向后的運(yùn)動(dòng)。但如果在杯子里裝水，按圖（一）310的四種情況放入乒乓球，圖（a）乒乓球漂浮在正中，圖（b）、（C）中用一根細(xì)線一端粘牢在杯底，一端系在乒乓球上，（d）為懸掛著適當(dāng)配重的乒乓球，圖（C）、（d）中容器是密閉的，現(xiàn)分別使容器向右做加速運(yùn)動(dòng)，或者是向上做加速運(yùn)動(dòng)，容器里的乒乓球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)呢？請(qǐng)?jiān)囈辉?，再分析一下你看到的現(xiàn)象?！咎崾九c答案】  當(dāng)容器向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖（一）310中各球的運(yùn)動(dòng)狀況如下：（a）中小球相對(duì)容器靜止；（b）中小球相對(duì)容器向右；（C）同（b），向右，（d）中小球

23、相對(duì)容器向左偏移。下面作一粗略的分析。  容器向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，液面將成為左高、右低的狀態(tài)，如圖（二）310（a），穩(wěn)定后各部分液體不發(fā)生相互流動(dòng)，加速度都等于a，它是由其他部分的水對(duì)這部分水的壓力差在水平方向的分量產(chǎn)生的。如果在水中放有一乒乓球，它將排開一部分水這個(gè)乒乓球所受到的水平方向的力與原來的那部分水受到的力是相同的，雖然乒乓球的加速度大小將由乒乓球的質(zhì)量來決定。 在圖（一）310（a）的情況下，因?yàn)槠∥锼芨×Γù笮榕砰_的水所受重力）等于物重，所以m球m排水，則a球a排水。 在圖（b）中，若為一個(gè)與乒乓球的形狀和大小都相同的水球，它的加速度a

24、Fm，但由于乒乓球的質(zhì)量m球小于同體積水球的質(zhì)量m，因此a球a，即小球相對(duì)容器向前運(yùn)動(dòng)，又由于拉線的作用，使小球僅偏轉(zhuǎn)一定的角度達(dá)到平衡狀態(tài)（相對(duì)容器）。由圖（二）310（b）小球的受力圖，可列方程 其中Fma，Qmg可解得tgag。 對(duì)于圖（一）310（C）和（d）的情況，分析方法與上相同。圖（C）中，m球m，a球a；圖（d）中，m球m，a球a，因此可以知道，圖（C）中球?qū)⑾蛴?，圖（d）中球?qū)⑾蜃笃D(zhuǎn)一定的角度。 容器向上加速的情況，請(qǐng)讀者自行分析。演示小球向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)方法二找兩段玻璃管或兩只廣口玻璃瓶，一只管內(nèi)放乒乓球，一只管內(nèi)放加有鉛丸的乒乓球，管內(nèi)裝滿了

25、水，并且密閉起來，裝配在轉(zhuǎn)臺(tái)上，如圖（一）311所示。手搖轉(zhuǎn)臺(tái)使平放的玻璃管繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，看看這兩只球各向什么方向運(yùn)動(dòng)？你能簡單說明它們向那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的原因嗎？【提示與答案】 分析方法同圖（二）310，假設(shè)有一個(gè)水球放在乒乓球的位置，一水球所受的向心力為F，加速度為a，則 Fm水a(chǎn)這個(gè)向心力是周圍的水對(duì)水球產(chǎn)生的作用力。 如果把水球換成乒乓球，周圍的水對(duì)乒乓球的作用力即乒乓球所受的向心力也是F，設(shè)乒乓球的加速度為a，則 Fm乒a由于水球和乒乓球所受的向心力相等，而m乒m水，所以 aa 由于乒乓球的加速度a大于水球的加速度a，故乒乓球向里運(yùn)

26、動(dòng)。 仿照上面的推理可知，加有鉛丸的乒乓球，將由于質(zhì)量大于同體積的水球而向外運(yùn)動(dòng)。逆風(fēng)行舟你聽說過逆風(fēng)行舟的事嗎？這似乎不可想象，但事實(shí)上如果把握一定的航向和適當(dāng)控制帆面的位置，是可以做到的。你可以親自做一做模擬實(shí)驗(yàn)。用一個(gè)泡沫塑料或木料做一個(gè)帆船模型，用一根木棍插入船體作為帆船的桅桿，在桅桿上固定一片用塑料墊板做的帆，在穿過船體的木棍的下端加適當(dāng)配重（例如螺帽等物），使帆船模型能穩(wěn)定地浮于水中，在船尾下方固定一個(gè)小舵。整個(gè)帆船如圖（一）。3121所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把船的模型放在一只大水槽（水盆）的水中，用電風(fēng)扇沿著一定的方向?qū)Υ碉L(fēng)，適當(dāng)調(diào)整帆面、舵面的位置和船頭的方向，使船能側(cè)逆風(fēng)而

27、前進(jìn)。如果你實(shí)驗(yàn)確有困難，請(qǐng)你用三角板（一角為30°的直角三角板）、鉛筆和直尺先做如下的實(shí)驗(yàn)。把直尺固定在某一位置，將三角板的一個(gè)長直角邊靠在直尺的邊沿上，再用鉛筆從側(cè)面前方頂壓三角板的斜邊，如圖（一）3122所示，你將會(huì)看到三角板不是向后退，而是沿著直尺前進(jìn)了，也許你能從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到啟發(fā)，去完成側(cè)逆風(fēng)行舟的任務(wù)。【提示與答案】我們先把三角板能夠前行的原理作一分析：當(dāng)用鉛筆從側(cè)前方頂壓三角板的斜邊時(shí)，鉛筆對(duì)三角板的力可以分解為對(duì)斜邊的壓力N和摩擦力f（見圖（二）3121），我們又可以把N分解為沿直尺方向的力F1和垂直于直尺方向的壓力F2。在摩擦力f比較小時(shí)，可以忽略它的影響，則F2

28、將與直尺作用在三角板上的壓力平衡，而F1將推動(dòng)三角板前進(jìn)。帆船側(cè)逆風(fēng)前進(jìn)的理由與上例類似。圖（二）3122為俯視圖，控制航向，使風(fēng)從帆面MN的外側(cè)前方吹來，風(fēng)吹在帆面上的力可以分解為沿帆面的阻力F1和垂直于帆面的力F2，F(xiàn)2又可以分解為沿航向和垂直于航向的力F和F，F(xiàn)主要靠水對(duì)船體的橫向阻力相平衡，而沿航向的分力F比船體的縱向阻力（包括F1沿航向的分力）大得多，故船可以沿航向向前航行。由上可知，帆船能側(cè)逆風(fēng)前進(jìn)。為了達(dá)到頂風(fēng)的目的地，帆船必須不斷改變航向，走“之”字形，并不斷改變帆的方位，如圖（二）3123所示。旗桿上的定滑輪壞了以后假設(shè)旗桿上的定滑輪壞了，從定滑輪處掛下了兩根繩子，不能再上下

29、移動(dòng)，如圖（一）3131所示。為了把旗幟升到旗桿頂端，而又不能以爬桿的形式讓人把旗幟送上去，你能想出什么巧妙的辦法嗎？做一做下面的實(shí)驗(yàn)，也許能對(duì)你有所啟發(fā)。1“爬繩猴”的玩具用一塊三夾板或膠木板按圖（一）3132所示的形狀加工出“猴子”的軀干和四肢部件。加工時(shí)使前肢固死在軀干上，使后肢可以繞軀干上的O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在前肢圓孔中裝兩根短軸A、B，讓細(xì)繩從兩軸間穿過，并用細(xì)橡皮筋把兩軸圈在一起，使軸對(duì)繩有很小的壓力。在后肢的兩圓孔中分別裝上短軸C、D，讓穿過A、B軸間的繩按圖中虛繩繞過C、D軸，最后在后肢和軀干之間拴一根橡皮筋EF，使后肢在繩松弛的時(shí)候向軀干靠攏，小猴子就完全組裝好了。實(shí)驗(yàn)時(shí)只要把繩的上

30、端固定，在下端用手拉線，使后肢繞O軸逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)。你可以看到，當(dāng)后肢伸直到一定程度，繩在A、B軸間打滑，使前肢帶著軀干向上移動(dòng)一段。再使下端的繩松弛，A、B間的繩不再打滑，猴子被懸掛在繩上，其后肢向上彎曲。如此，只要反復(fù)用手使下端的繩一緊一松，一緊一松，猴子就向上爬去。在這個(gè)有趣的玩具中，你能解釋猴子上升的原因嗎？你還可把繩的繞法改變一下，如讓繩從A、B間穿過，再直接繞過D軸一側(cè)；或者讓繩從A、B間穿過，繞過D軸，再繞過C軸，看看繞法改變以后，猴子還能再爬上去嗎？試解釋能否爬上去的原因。2“鐵絲纜車”用鍍鋅鐵絲（直徑2毫米左右）按圖（一）3133所示的形狀彎一個(gè)四角帶壞的梯形框架，用兩根繩各穿過

31、一側(cè)的兩個(gè)環(huán)。將兩繩的上端固定，且使懸掛點(diǎn)的距離基本上與梯形框架上短邊的長度相等。實(shí)驗(yàn)時(shí)用雙手分別拿住框架下兩根繩子的下端，輪流地拽拉左右兩根繩子，即將其中一根繩拉緊時(shí)，將另一根繩放松，反復(fù)拉放，這個(gè)“鐵絲纜車”就爬上去了。試解釋“鐵絲纜車”向上升的原因。3能否用特殊的同心滑輪向上轉(zhuǎn)？看圖（一）3134，你就知道這是一個(gè)杠桿。用手向下拉繩，重物就會(huì)上升，但是它上升的高度是很有限的。如果能夠隨著重物C上升，B點(diǎn)的懸掛繩縮短，A點(diǎn)的拉繩放長，就能實(shí)現(xiàn)使重物不斷上升的目的。但用什么樣的裝置才能執(zhí)行這些功能呢？現(xiàn)在提供一只同心的兩重滑輪，兩滑輪的直徑一大、一小，就像輪軸一樣，如圖（一）3135所示，你

32、能否想出一個(gè)方法來完成上述任務(wù)嗎？【提示與答案】 1如圖（二）3131所示，當(dāng)我們用力往下拉繩子時(shí)，因?yàn)镃、D處繩子的包角（繩子與軸的接觸部分的角度）大。靜摩擦力大，而不打滑。在我們的日常生活中可以看到這樣的現(xiàn)象：在桿子上多繞幾道繩子就可以掛住不重的物體，也就是這個(gè)道理。而A處包角?。ń茷橐粋€(gè)點(diǎn)），此處的靜摩擦力小，打滑；因?yàn)楹笾梢岳@O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，AC之間的繩子被拉長，故A點(diǎn)將要向上滑。當(dāng)松手時(shí)，由于橡皮筋的彈力作用，后肢要恢復(fù)到原處，繩ACD要松弛；到下次拉繩時(shí)，把繩拉緊后，C、D處才能產(chǎn)生靜摩擦力，從而回到剛開始敘述的狀態(tài)這樣，猴子就能逐漸爬上去了。2當(dāng)右邊拉緊，左邊放松時(shí)，右邊

33、繩子是繃緊的，繩子在鐵環(huán)上有包角，有靜摩擦力使纜車不落下，這時(shí)左邊的繩子是松弛的，且左邊框邊要比右邊高；當(dāng)再拉緊左邊，同時(shí)放松右邊時(shí)，右邊將要比左邊高，慢慢地一步一步，纜車就會(huì)上去了。3如圖（二）3132所示，將一根繩子拴牢在小輪上，逆時(shí)針方向繞數(shù)圈，從B點(diǎn)引出懸掛在高處。再將另一根繩子拴牢在大輪上，順時(shí)針方向繞十多圈，從A點(diǎn)引出，手握其繩的下端。如果向下拉繩，輪軸就會(huì)向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著懸掛的繩子卷上去。向哪個(gè)方向滾動(dòng)找一只空線軸，在軸上，按從你看到的方向順時(shí)針繞一根線。試問：1如果水平拉線，如圖（一）315（a）所示，線軸將向哪個(gè)方向滾動(dòng)？ 2如果豎直向上拉線，如圖（b）所示，

34、線軸又將向哪個(gè)方向滾動(dòng)？3如果要使線軸向左運(yùn)動(dòng)，但不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)向什么方向拉線？要求你不通過列方程計(jì)算，采用簡便的思維方法來確定拉線的方向。上面三個(gè)問題都請(qǐng)你先猜測判斷，然后再實(shí)驗(yàn)?！咎崾九c答案】當(dāng)物體從高h(yuǎn)的地方下落到地面時(shí)，根據(jù)力學(xué)知識(shí)可以知道物體到達(dá)地面的速度  當(dāng)兩個(gè)物體迭放在一起下落時(shí)，下面的金屬球先與地面發(fā)生碰撞，因?yàn)榻饘偾虻膭傂院芎?，所以金屬球與地面發(fā)生的碰撞近似于完全彈性碰撞，碰撞后金屬球的速度近似等于碰撞前金屬球的速度，方向豎直向上。這時(shí)，金屬球?qū)⒁c向下運(yùn)動(dòng)的乒乓球發(fā)生完全彈性碰撞，乒乓球的速度也是v。站在金屬球上來看（即相對(duì)于金屬球靜止來說），乒乓球的

35、速度為v2v，由于乒乓球的質(zhì)量遠(yuǎn)小于金屬球的質(zhì)量，故碰撞后乒乓球反彈的速度（相對(duì)于金屬球的）v2v，方向豎直向上。而相對(duì)地面上的觀察者來說，乒乓球向上彈起的初速度  根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，乒乓球能升高的高度H：  故從理論上分析，乒乓球能跳到原來的9倍高。事實(shí)上由于一些原因，乒乓球是達(dá)不到這個(gè)高度的，但肯定比原來落下的高度h要高的多蕩秋千你一定有過打秋千的經(jīng)歷吧！如果自己沒有打過，也一定看過別人打秋千，請(qǐng)你回憶一下站在秋千上的人是怎樣運(yùn)動(dòng)的？這里請(qǐng)你做一個(gè)模擬的實(shí)驗(yàn)。如圖（一）316所示，利用房間的門框作支架，取一根長線，一端掛一只玩具小人（或者玩具動(dòng)物）。

36、將線繞過門框上的橫梁，手持線的另一端，通過拉線或松線可以使玩具小人離開支軸的距離改變。開始時(shí)用另一只手推動(dòng)一下小人，使其擺動(dòng)起來。如果你不再有什么動(dòng)作，小人蕩秋千的擺角就會(huì)越來越小?，F(xiàn)在請(qǐng)?jiān)O(shè)法給小人幫下忙，不過只能用手拉線和松線，以使小人在一定的限度下越蕩越高。實(shí)驗(yàn)過后請(qǐng)用示意圖畫出小人重心在一個(gè)周期里的軌跡，再解釋能夠蕩高的原因?！咎崾九c答案】 線軸在不同條件下的運(yùn)動(dòng)情況如圖（二）315所示。水平向左拉線時(shí)，線軸向左滾動(dòng)；豎直向上拉線時(shí)，線軸向右滾動(dòng)。由此你可能猜想到，要使線軸不滾動(dòng)，拉線的方向勢必在水平向左和豎直向上的象限內(nèi)。此時(shí)線軸必定受共點(diǎn)力的作用。因?yàn)榫€軸所受的重力、支承面

37、對(duì)它的彈力、以及摩擦力都通過線軸與臺(tái)面的接觸點(diǎn)C，所以拉線對(duì)線軸的張力也將通過C點(diǎn)。這樣拉線的方向很容易就確定下來。若拉線與水平線的夾角為，則滿足下式 tgRr R、r分別為圖（二）315中大圓和小圓的半徑會(huì)倒立的圖釘和陀螺用兩個(gè)手指捏住圖釘?shù)尼敿猓尨箢^朝下，用力一搓，并隨即放手，圖釘就會(huì)在桌面上迅速轉(zhuǎn)動(dòng)起來。如果桌面比較粗糙，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象，當(dāng)圖釘?shù)霓D(zhuǎn)速減小到一定程度，圖釘主軸就會(huì)偏離豎直方向，最終翻倒過來。如圖（一）3171所示。為了尋找這種倒立陀螺的秘密，你可以用乒乓球做出各種陀螺來試試。（1）在一只乒乓球的兩半球?qū)涌p處用筆描出赤道線，將赤道面處于水平狀態(tài)

38、，使球旋轉(zhuǎn)起來，看看赤道面的方向會(huì)有什么變化？再將赤道面處于鉛垂面內(nèi)，旋轉(zhuǎn)乒乓球，看看球的狀態(tài)會(huì)有什么變化？（2）把一只乒乓球剖成兩半，各粘一只短柄，分別在靠近軸底和靠近剖口處粘橡皮泥，如圖（一）3172所示，手捻短柄使乒乓球旋轉(zhuǎn)，看看球的狀態(tài)會(huì)發(fā)生什么變化？（3）把上述陀螺分別放在光滑的玻璃板上和粗糙的桌面上旋轉(zhuǎn)，看看陀螺的狀態(tài)會(huì)發(fā)生什么變化？從上面的實(shí)驗(yàn)中你能找到會(huì)倒立的陀螺的一些規(guī)律嗎？【提示與答案】 在討論這個(gè)問題之前，我們先來考慮這樣一個(gè)現(xiàn)象：一根繩子的一端拴一個(gè)重物，一個(gè)人拉著繩子的另一端做水平的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖（二）3161所示。突然繩子被一立桿擋住，繩子將繞在立桿上，而

39、且隨著不斷纏繞，半徑r越來越小，重物的速度越來越大，即做圓周（或者圓周的一部分）運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果切向有一個(gè)初速度，則半徑逐漸減小時(shí)，切向速度將會(huì)增大。人在蕩秋千時(shí)，在兩邊兩個(gè)最高點(diǎn)的速度均為0，而在最低點(diǎn)有一個(gè)切向速度。如果我們?cè)谇锴У竭_(dá)最低點(diǎn)時(shí)拉繩（等于減小半徑r），秋千的切向速度將會(huì)比原來要大，故秋千蕩的要比原來高。當(dāng)秋千到最高點(diǎn)時(shí)再將繩子放松。整個(gè)過程如圖（二）3162所示。這樣的話，秋千會(huì)越蕩越高。自動(dòng)飲水小鴨的奧秘在你眼前的是一只自動(dòng)的飲水小鴨玩具，你可以看到，它一會(huì)兒低下頭去，把頭埋于水中，一會(huì)兒又抬起頭來，反復(fù)不停地低頭“飲水”和抬頭“換氣”。但這個(gè)小鴨身上卻沒有發(fā)條、電機(jī)或任何其他

40、的動(dòng)力裝置。它的構(gòu)造如圖（一）318所示。在左邊的玻璃泡內(nèi)裝的液體是乙醚，在鴨頭的玻璃泡面上貼有吸水紙。取一根細(xì)玻璃管，一端與頭部玻璃泡相連，另一端插入在尾部的玻璃泡中，且用樹脂膠涂在玻璃管與玻璃泡的連接處，以保持內(nèi)部空腔密封完好。請(qǐng)你仔細(xì)觀察，在飲水全過程中，鴨子體內(nèi)液體的流動(dòng)情況，并找出小鴨子自動(dòng)飲水的奧秘?！咎崾九c答案】 旋轉(zhuǎn)乒乓球時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果使接縫的赤道面一開始處于水平狀態(tài)，它就會(huì)穩(wěn)定地在這種狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)；如果赤道面處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，它就會(huì)邊旋轉(zhuǎn)邊傾斜，直到赤道面處于水平狀態(tài)才穩(wěn)定下來。如圖（二）317所示。這種現(xiàn)象類似于離心調(diào)速器，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，調(diào)速器的小球有一種離心傾向，

41、即有一種要被拋到離軸最遠(yuǎn)的趨勢。乒乓球接縫處的質(zhì)量比較大，它的赤道面在水平狀態(tài)時(shí)，接縫部分離開轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn)。 如果用半個(gè)乒乓球做成圖（一）3172（a）、（b）所示的陀螺，圖（b）的陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，這和乒乓球接縫的赤道面處于水平狀態(tài)是一致的，圖（a）的陀螺重心偏低，不旋轉(zhuǎn)時(shí)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；旋轉(zhuǎn)起來以后，稍有傾斜，它的重心就會(huì)向外拋，在粗糙平面上最終會(huì)翻倒過來。這與旋轉(zhuǎn)圖釘?shù)那闆r是相似的。為什么會(huì)倒立的原理比較復(fù)雜，在學(xué)習(xí)更高一級(jí)的物理學(xué)以后，你會(huì)得到滿意的解答。大小氣球的對(duì)抗取兩只相同的氣球分別套在兩只圓管上，在其中的一只圓管上再套一段橡皮管，如圖（一）3191。分別向兩

42、只氣球內(nèi)吹氣，把一只吹得大一些，另一只吹得小一些，然后通過橡皮管把兩只氣球連起來。當(dāng)把橡皮管上的夾子打開時(shí)，大小氣球?qū)⑦B通起來。你認(rèn)為連通后是大氣球變小、小氣球變大，還是大氣球變大、小氣球變得越來越小？試試看，再進(jìn)行分析。類似的實(shí)驗(yàn)還可以用肥皂泡來進(jìn)行。用一只中間帶活塞的三通管，在兩側(cè)管下涂少許肥皂液，分別吹氣使兩側(cè)肥皂泡大小不一一，關(guān)閉中間活塞，堵住吹氣口。然后，把中間活塞打開，使兩個(gè)大小肥皂泡連通起來，如圖（一）3192所示，看看它們的大小將怎樣變化？【提示與答案】 當(dāng)小鴨處在圖（一）318位置時(shí)，先滴一些冷水在小鴨頭上，冷水蒸發(fā)后致使小鴨頭內(nèi)空氣致冷，壓強(qiáng)減小，底部的乙醚順管子

43、向上流，整個(gè)鴨子的重心將右移，當(dāng)重心超過支點(diǎn)O小鴨就轉(zhuǎn)動(dòng)，低頭飲水，使頭部沾上一些水，這時(shí)，底部液面已低于管道口，故乙醚將流回底部使重心左移，超過支點(diǎn)，小鴨抬起頭不飲水，隨著時(shí)間的推移，鴨頭上的水又蒸發(fā)如此反復(fù)，小鴨將不斷地飲水、抬頭、飲水。  奇異的浸水鳥按圖（一）320所示的結(jié)構(gòu)制作浸水鳥：用塑料湯匙做鳥的身體，用鐵絲做支架，其水平部分穿過匙身成為湯匙的轉(zhuǎn)軸，在湯匙的匙柄中放一條吸水性好的紗布。調(diào)節(jié)鳥身的重心，使紗布未浸水時(shí)，湯匙的勺部大約呈水平狀態(tài)。把水杯放在鳥的頭下，按下鳥頭，讓鳥喙部分的紗布浸入水中，稍等片刻你會(huì)看到鳥突然抬起頭來，接著又低下頭去，過一會(huì)兒又抬起頭來，請(qǐng)你仔

44、細(xì)觀察并分析你看到的現(xiàn)象?！咎崾九c答案】 先讓我們來討論一下每個(gè)氣球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是多大？氣球外大氣的壓強(qiáng)是P0，氣球膜又有一個(gè)對(duì)內(nèi)的壓強(qiáng)P，氣球內(nèi)部壓強(qiáng)應(yīng)是P0P，球形膜產(chǎn)生的壓強(qiáng)與它的半徑的關(guān)系是：半徑越小，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，半徑越大，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越?。ó?dāng)然這是指球形膜膨脹以后）。 所以，小氣球內(nèi)的空氣的壓強(qiáng)要大于大氣球內(nèi)空氣的壓強(qiáng)，故大小氣球連通以后，小氣球內(nèi)的氣要跑到大氣球里，小氣球越來越小，大氣球越來越大。 這個(gè)結(jié)論可以從以下一個(gè)事實(shí)來得以輔證：當(dāng)我們把一個(gè)氣球打開時(shí)，可以把它等效為這個(gè)氣球與一個(gè)很大很大的氣球整個(gè)地球上的大氣連通，結(jié)果是什么呢？小氣球越變?cè)?/p>

45、小，當(dāng)然我們沒有辦法看看“特大氣球”的情況了。手觸驗(yàn)電器給外殼為金屬的驗(yàn)電器（靜電計(jì)）的金屬桿帶電，它的指針張開，再用手接觸金屬桿，指針閉合?？墒窃谙旅娴膶?shí)驗(yàn)中，你會(huì)看到一些異常的現(xiàn)象。（1）把驗(yàn)電器放在石蠟底座（或者干凈的泡沫塑料塊）上，用起電盤反復(fù)多次給驗(yàn)電器的金屬外殼帶電，它的指針張開還是閉合？然后用手指接觸金屬桿上的小球，如圖（一）3211（b）所示，驗(yàn)電器的指針是張開還是閉合？如果這兩次實(shí)驗(yàn)指針都是張開，那么張角有何不同？（2）給驗(yàn)電器金屬桿帶電，指針張開，再用不帶電的起電盤（金屬盤）同時(shí)接觸金屬桿的小球和外殼，如圖（一）3212（b）所示，驗(yàn)電器指針張角如何變化？多次重復(fù)后，再用手

46、指接觸驗(yàn)電器金屬桿，如圖（C）所示，指針是否張開？（3）在步驟（2）之后，用手指接觸外殼，如圖（一）3213（a）所示，驗(yàn)電器指針是否閉合；再用食指和拇指同時(shí)接觸金屬桿和外殼，指針又將如何變化（圖b）？把上述現(xiàn)象記錄下來，并分析產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。【提示與答案】當(dāng)紗布沒入水中，水將逐漸沿著紗布跑到湯匙中去，使重心逐漸右移。當(dāng)重心移到轉(zhuǎn)軸右側(cè)時(shí)，浸水鳥就會(huì)抬起頭了，同時(shí)，將湯匙里的水排走使重心又恢復(fù)到轉(zhuǎn)軸左邊，浸水鳥又回到低頭狀態(tài)給自己帶電請(qǐng)你為大家做一個(gè)人體帶電的表演，但為你提供的器材沒有靜電起電機(jī)，只有塑料唱片，帶絕緣柄的金屬盤。絲綢，石蠟墊塊（或泡沫塑料板），磚塊和驗(yàn)電羽。表演時(shí)要求你帶上

47、足夠多的電荷，以便插在你帽子上的驗(yàn)電羽能夠張開。也許你想到的辦法是：站在石蠟塊上，手持絲綢與塑料唱片摩擦，由于摩擦起電，通過絲綢傳到你身上的電荷量將與唱片上的帶電量相等。這個(gè)方案確實(shí)能使你帶電，但可惜帶電量太少，不足以使驗(yàn)電羽張開。如圖（一）3221。有的同學(xué)也許還會(huì)想到用感應(yīng)起電的方法。讓另一位同學(xué)為你幫忙，即讓這位同學(xué)用絲綢摩擦塑料唱片，使唱片帶電，再把金屬板放在帶電的唱片上，用手指接觸一下金屬板，金屬板上就帶上了與唱片幾乎等量的異種電荷。然后這位同學(xué)手持金屬板的絕緣柄，把金屬板移開與你接觸，金屬板上的電荷就傳到了你的身上。如此反復(fù)多次，就能使你帶上足夠多的電荷，如圖（一）3222。這可是

48、一個(gè)好的辦法，請(qǐng)?jiān)囈辉嚕纯葱Ч绾?？在你帶上足夠多的電荷以后，就可以進(jìn)行精彩的表演。舉起你的手掌，接近頭上的驗(yàn)電羽，可以看到張開的驗(yàn)電羽被排斥。如果用兩只手掌把驗(yàn)電羽罩起來，驗(yàn)電羽就幾乎下垂。如果讓另一位站在地面上的同學(xué)用手接近驗(yàn)電羽，驗(yàn)電羽就會(huì)被吸引過去，如圖（一）3223所示。一旦接觸到帶電的人體，驗(yàn)電羽就下垂。上述方法需要另一位同學(xué)幫忙，如果要求你給自己帶上足夠多的電荷，你將怎么辦呢？【提示與答案】（1）給金屬外殼帶電，指針張開；用手指接觸金屬桿上的小球后，指針張開角度更大。 （2）指針閉合，張角為0；這是因?yàn)椋貌粠щ姷钠痣姳P同時(shí)接觸金屬桿和外殼，則金屬桿和外殼帶同種電荷且

49、等電勢，故指針閉合，多次重復(fù)以后，再用手指接觸金屬桿，金屬桿電勢為0。金屬桿與外殼之間有電勢差，所以指針張開。 （3）用手指再接觸外殼，這時(shí)外殼電勢為0，但此時(shí)金屬桿電勢不為0，而是由0電勢突變?yōu)槟持颠@是因?yàn)樵诓襟E（2）中，當(dāng)金屬桿電勢為0時(shí)，金屬桿上電荷不為0，故指針仍張開。 再用食指與拇指同時(shí)接觸金屬桿和外殼，這時(shí)二者等電勢，指針將閉合。角鏡成像用膠布把兩塊平面鏡鉸接在一起，構(gòu)成一個(gè)角鏡。首先讓兩鏡之間的夾角為90°，你位于直角鏡平分線的位置向鏡內(nèi)觀察，看看鏡中成的像與一面平面鏡成的像有什么區(qū)別。再點(diǎn)燃一只蠟燭，放置在角鏡的平分線上，見圖（一）323。逐步減小

50、角鏡的夾角，探索一下角鏡成像的數(shù)目是怎樣變化的？這些像在位置上的分布有什么規(guī)律？【提示與答案】 別的同學(xué)給你所幫的忙不過是把感應(yīng)起電盤接了一下地而已。這對(duì)于你自己來說，也不是一件困難的事：只要在唱片上壓一個(gè)接地的鐵的物體（如鐵架臺(tái)），在感應(yīng)起電盤接觸唱片的同時(shí)接觸一下鐵的物體就行了。紫外燈下的驗(yàn)電器在驗(yàn)電器的金屬桿上固定一塊表面用砂紙打光的鋁板，給鋁片帶上某種靜電荷，驗(yàn)電器的指針張開。當(dāng)用紫外燈對(duì)鋁板照射時(shí)，指針閉合圖（一）324。請(qǐng)你探索一下指針閉合的原因是什么？為你提供的器材還有：絲綢、玻璃棒和白熾燈。 在探索之前，請(qǐng)你考慮一下，在紫外光照射鋁板時(shí)可能引起驗(yàn)電器指針閉合

51、的因素有哪些？在這些因素中，如何判斷哪一種是最主要的因素？你可以提出假設(shè)，然后，再用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。當(dāng)你找到原因以后再請(qǐng)你給鋁板帶上負(fù)電荷，用紫外光照射，看看驗(yàn)電器指針是否閉合？如果閉合，繼續(xù)照射是否還能使指針張開？如果不能張開，原因是什么？怎樣用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的判斷？【提示與答案】平面鏡成像是左右對(duì)稱的，而90°角鏡成像則是左右異位對(duì)稱。 關(guān)于角鏡成像個(gè)數(shù)與鏡角的關(guān)系很復(fù)雜，我們?cè)谶@里只舉幾個(gè)特殊的角度的情況：30°有n11個(gè)像，45°有n7個(gè)像，60°有n5個(gè)像，90°有n3個(gè)像，120°有n2個(gè)像，180°有n1個(gè)像。翻疊偏

52、振片的奧秘有兩塊矩形木板A、B，板中心有圓孔，孔中固定一塊偏振片（這兩塊偏振片是你的老師事先按照一定的方向固定起來的），如圖（一）3251。如果把B片正疊在A片上，對(duì)準(zhǔn)圓孔向外觀察，可以看到光亮；當(dāng)將B片繞垂直于板面中心的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)準(zhǔn)圓孔觀察，現(xiàn)場逐步變暗，當(dāng)旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，如圖（一）3252（a）。視場變?yōu)樽畎怠Ｈ绻袯片反著疊合在A片上，如圖（一）3252（b），請(qǐng)你想一想，對(duì)準(zhǔn)圓孔向外觀察可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？你看到的現(xiàn)象與未翻前相反，即視場最暗，請(qǐng)你判斷一下產(chǎn)生如此現(xiàn)象的奧秘在哪里？即你的老師是按照什么規(guī)律把偏振片固定在底板上的？【提示與答案】在紫外燈的照射下，空氣發(fā)生電離，空氣

53、中存在正負(fù)離子，與鋁板上所帶的異種電荷相中和，這是可能引起驗(yàn)電器指針閉合的可能因素之一；另外一個(gè)因素則可能為光電效應(yīng)。為了判斷到底哪一種是最主要的因素，可以讓鋁板帶上與前次相異的電荷再照射，如果照射時(shí)驗(yàn)電器指針也閉合，說明主要的因素是空氣電離的影響；反之，指針不閉合，或閉合的非常緩慢，則主要因素是光電效應(yīng)。 在光電效應(yīng)起主要影響的情況下，為什么指針閉合后不會(huì)再張開？原因是鋁板中電子逸出后，鋁板帶正電，它所形成的靜電場將阻止電子逸出。當(dāng)由于光電效應(yīng)逸出的電子與被庫侖場拉回的電子達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，鋁板電勢就不再上升，而這個(gè)電勢太小，不足以使驗(yàn)電器指針張開。為了判斷這種解釋是否正確，我們用帶正電的玻璃

54、棒靠近鋁板，可以發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針偏轉(zhuǎn)，拿走玻璃棒，指針不閉合（說明不是靜電感應(yīng)）。判斷箱內(nèi)物體的形狀在一只黑箱里有一個(gè)物體，它的形狀可能是長方體形，圓柱形，球形，圓錐形等，請(qǐng)你在不打開箱子的情況下，判斷這個(gè)物體的形狀。 【提示與答案】 奧秘在兩塊偏振片預(yù)置的偏振化方向上。老師在裝置偏振片時(shí)，特意使兩偏振片的偏振化方向一致，都與矩形固定板的長邊成45°角，如圖（二）325所示。當(dāng)兩偏振片疊放在一起時(shí)，如果它們的偏振化方向平行，可以看到亮的視場；如果偏振化方向垂直，看到的就是暗的視場。估測物體與箱底之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)放置在水平桌面上的黑箱里，有一個(gè)比較重的長方體形木塊，給你一個(gè)量角器和一本

55、三角函數(shù)表，請(qǐng)你測出木塊與黑箱底面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)?！咎崾九c答案】 我們可以根據(jù)聽到的黑箱內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)發(fā)出的聲音及感覺到的物體重心的變化來做出判斷。  先把這只黑箱的一個(gè)面放在水平面上，將其一端抬高，如果聽到內(nèi)部有滾動(dòng)的聲音，則可以判斷為圓柱形、球形和圓錐形中的一個(gè)。再將這只黑箱的另外幾個(gè)面依次放置在水平面上并且每次都將其一端抬高，若為球形，無論哪個(gè)面放置在水平面上一端被抬高時(shí)，內(nèi)部都有滾動(dòng)聲；若為圓柱形和圓錐形，則必有一個(gè)面放置在水平面上一端被抬高時(shí)，里面沒有滾動(dòng)；圓錐形與圓柱形滾動(dòng)的不同大家都是知道的，因此也就很容易區(qū)別了。放不穩(wěn)的魔箱如果黑箱內(nèi)部沒有任何特殊結(jié)構(gòu)的話，

56、那么下面的箱體很容易判斷，哪些放得穩(wěn)？哪些放不穩(wěn)？例如，圖（一）3281中所有箱體都是穩(wěn)定的；而處于圖（一）。3282狀態(tài)的所有箱體都是不穩(wěn)定的。但是，你能不能巧妙地進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使圖（一）3283中的黑箱成為放不穩(wěn)的魔箱呢？請(qǐng)你試一試?？纯茨隳茉O(shè)計(jì)出幾種方案？【提示與答案】 逐漸抬高黑箱一端，等到剛剛聽到滑動(dòng)聲，記下此時(shí)的傾角，則：tg魔索在一只黑色的箱子的表面上有兩個(gè)顯眼的字“魔索”。顧名思義，這不是一般的繩索，它從箱子的左側(cè)穿進(jìn)去，又從箱子右側(cè)孔中穿出。左側(cè)的線拴在一只小車上，如圖（一）329所示。用手拉一拉右側(cè)的線，小車向前動(dòng)了一動(dòng)，說明左、右側(cè)的線確有聯(lián)系。但當(dāng)你繼續(xù)把線向前拉的時(shí)候，奇怪的事情發(fā)生了：怎么右側(cè)的線才伸出約10厘米，而左側(cè)的小車已前進(jìn)了3040厘米，難道黑箱子里有什么神秘的東西嗎？請(qǐng)你探索一下，這里面究竟是什么玩藝兒？