物理興趣活動(dòng)四

1、有趣的物理 活動(dòng)4 2014/10/9 老師:李顯 不估不知道，一估嚇一跳 題1：估一估，你大拇指指甲上所受的大氣壓大約為多大？相當(dāng)于1根雞毛重？一支鋼筆重？還是幾斤酒重？ 解：人體大拇指的面積約為1厘米2左右，大拇指所受的大氣壓強(qiáng)約為P0=1.01×105帕，則大拇指上所受的壓力約為：F=P0S1.01×105帕×1×10-4米210牛 小小一個(gè)大拇指表面上承受的力約為1千克力，相當(dāng)于一對(duì)禮品酒吊在你的大拇指上。你說(shuō)大不大!1噸木頭和1噸鐵，哪一個(gè)重？1噸木頭和1噸鐵，哪一個(gè)重？這還不知道，一樣重。可是如果有人回答說(shuō)：“1噸木頭重。”你一定會(huì)大笑起來(lái)。

2、然而，嚴(yán)格地講，這個(gè)答案才是正確的！因?yàn)槠匠Ｎ覀冋f(shuō)的1噸鐵和1噸木頭，是指鐵和木頭在空氣里稱(chēng)起來(lái)的重量。假若有一架很大的天平，我們把這堆鐵和這堆木頭分別放在天平的兩盤(pán)上，那么，它們?cè)诳諝饫锓Q(chēng)得的結(jié)果是正好平衡的。但是，我們都有知道，任何物體放在空氣里都要受到浮力的作用。因此一個(gè)物體的真正重量，應(yīng)該是它在真空里稱(chēng)出來(lái)的重量?？墒俏覀兤匠Ｋ傅闹亓浚际窃诳諝饫锓Q(chēng)出來(lái)的。既然是在空氣里稱(chēng)的，就要受到空氣的浮力作用，所以它的重量就要減小。根據(jù)阿基米得原理，物體在空氣里所受的浮力，等于這個(gè)物體所排開(kāi)的空氣的重量；也就是說(shuō)，在空氣中稱(chēng)得的重量，等到于物體的真實(shí)重量減去物體所受的浮力。此題中，木頭的體積比

3、鐵的體積大，所以木頭所受的浮力大于鐵的浮力，因此，木頭的真正重量，應(yīng)該等于1噸重加上木頭所受的浮力；而鐵的真正重量，應(yīng)該等于1噸重加上鐵所受的浮力。1噸鐵大約占八分之一立方米的體積，1噸木頭約占2立方米。它們的浮力相差約2.3千克力。所以1噸木頭的真正重量，就比1噸鐵的真正重量約重2.3千克。一滴水也能浮起一頭牛 我們先看這樣一個(gè)問(wèn)題：“1N的水能托起10N重的物體嗎? ”很多同學(xué)可能要回答：不能。他們是這樣理解的，因?yàn)? 牛的水即使全部被排完，也只能產(chǎn)生1牛的浮力，因浮力小于重力，故物體不可能上浮。我們不妨這樣設(shè)想，設(shè)容器中裝有11N重的水，有一重10N的物體（密度比水?。┓湃肴萜髦?，這時(shí)，

4、它浮在水面上，此時(shí)，排開(kāi)的水為10N， 容器內(nèi)只剩下1N的水了，可見(jiàn)1N的水完全可以托起10N的重物。在這里“排開(kāi)”的水重是10N，而不是1N，其V排的含義應(yīng)是圖中物體浸沒(méi)在水下的體積，而不是周邊水的體積。因此，1N的水最多能浮多重的物體是不確定的。從理論上講，一滴水完全可以浮起一頭牛。阿基米德能舉起地球嗎?阿基米德曾經(jīng)對(duì)敘拉古的國(guó)王說(shuō)：“給我一個(gè)立足點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的棍， 我就能搬動(dòng)地球”。國(guó)王一聽(tīng)感到非常吃驚，心想阿基米德是不是病了， 膽敢夸這么大的?？?， 于是他命令阿基米德去移動(dòng)放在海邊陸地上的一條大船。阿基米德叫工匠在船的前后左右安裝了一套設(shè)計(jì)精巧的滑輪和杠桿，并讓國(guó)王牽動(dòng)一根繩索， 船

5、就慢慢地移到了海里。國(guó)王見(jiàn)此情形，十分欽佩，當(dāng)眾宣布：“從現(xiàn)在起，我要求大家，無(wú)論阿斯米德說(shuō)什么，都要相信他！”阿基米德的確用較小的力就產(chǎn)生了較大的力，但是如果真讓他去搬動(dòng)地球，他行嗎？讓我們?cè)O(shè)想阿基米德真的找到了一個(gè)立足點(diǎn)， 再設(shè)想他真的找到了一根足夠長(zhǎng)的杠桿， 你知道他如果把地球哪怕只舉起一厘米，得用多長(zhǎng)時(shí)間嗎？至少要用三十萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)年。給我一個(gè)立足點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的硬棒，我就能移動(dòng)地球。大家都知道，地球的質(zhì)量是×千克， 如果一個(gè)人能直接舉起千克的重物，那么他要舉起地球， 其杠桿的長(zhǎng)臂將是短臂的1023倍，也是說(shuō)如果在短臂的那一頭舉高厘米， 則長(zhǎng)臂在宇宙空間里所畫(huà)的一個(gè)大弧，其弧長(zhǎng)為米

6、， 如果我們認(rèn)為阿基米德能在秒鐘內(nèi)把公斤的重物舉高米（這種工作能力是相當(dāng)驚人的）。那么， 他要把地球舉起厘米，就得用×年，可見(jiàn)， 阿基米德就是用一輩子時(shí)間按著杠桿，也不能把地球舉起象極細(xì)的頭發(fā)那樣粗細(xì)的一段距離。即使阿基米德的手能夠運(yùn)動(dòng)得和自然界最大的光速一樣快， 他也只能在做了十幾萬(wàn)年的工作以后，才能把地球舉起一厘米。再者，我們知道地球的質(zhì)量是×24千克，那么，地球的重力就是×9.8×24牛嗎？否，因?yàn)橹亓κ俏矬w由于地球的吸引而受到的力，你要產(chǎn)生這么大的一個(gè)重力，就必須把地球當(dāng)作一個(gè)物體，另外用一個(gè)地球來(lái)吸引它，而這個(gè)地球到哪兒去找呢？“功的原理”告訴

7、我們，任何一種機(jī)器，如果在力上占了便宜， 在位置移動(dòng)的距離上就一定要吃虧。 阿基米德的豪言壯語(yǔ)雖然無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但他生動(dòng)形象的說(shuō)明了杠桿能省力， 能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)杠桿的興趣。究竟誰(shuí)吃虧小卓、小越在一本雜志上，看到了這樣一個(gè)故事：一次，檢查員發(fā)現(xiàn)某藥店的一臺(tái)天平左右兩臂不相等，于是責(zé)令營(yíng)業(yè)員停止使用該天平，但這時(shí)卻剛好跑進(jìn)來(lái)一顧客，要求購(gòu)買(mǎi)200克藥品， 營(yíng)業(yè)員急中生智地對(duì)檢查員說(shuō)：我先在左盤(pán)里放藥品，右盤(pán)放100克砝碼， 然后再在左盤(pán)放100克砝碼，右盤(pán)放藥品，這樣一次藥品的質(zhì)量多于100克，一次藥品的質(zhì)量少于100克，兩次扯平了，剛好200克，這樣，誰(shuí)也不吃虧。小越看后，不加思索地說(shuō)：營(yíng)業(yè)員說(shuō)得有道理，這樣誰(shuí)也不吃虧。小卓卻搖搖頭說(shuō)：那可不一定，我們還是來(lái)推理一下吧!我們?cè)O(shè)天平的兩個(gè)力臂分別為L(zhǎng)1、L2，設(shè)第一次所放的藥品質(zhì)量為m1，第二次所放的質(zhì)量為m2，則根據(jù)杠桿平衡原理可得：m1l1=O.1 l2 (1)0.1l1=m2l2 (2)由(1)÷(2)