物理下冊第一課

1、阿基米德與皇冠阿基米德與皇冠傳說古希臘的國王，想制一頂與泰爾的王冠一模一樣的純金王冠，便召見一位高明的首飾匠，向他說明了旨意，并如數(shù)讓他稱走了黃金。過了一段時間之后，首飾匠如期將王冠交來，外表金碧輝煌，確實與泰爾的王冠完全相同，重量也恰如取走的黃金。國王按照自己原先的許諾，給了首飾匠重重的獎勵。但是那個首飾匠的舉止行動像個騙子，被取去的黃金會不會偷換下來而摻進了別的金屬？面對這個金色的王冠，國王的心一下子冷了！但是不把王冠熔化，又怎能判定黃金中是否摻了假？這么美麗輝煌的王冠，又怎么舍得再熔化？國王被這個難解的疑團日夜纏繞，寢食不安，終于臥病不起。最后，他召見了阿基米德。阿基米德是當時最著名的智

2、者。國王把這個難題交給了他：必須檢驗王冠是不是純金制造，卻又不準損壞王冠的一絲一毫。阿基米德苦思冥想，把所有想到的辦法，都作了嘗試，然而仍不能揭開王冠的秘密。他忘記了飲食、睡眠，忘記了洗澡、治病，癡癡迷迷，連夢中都叨念著：“王冠國王首飾匠銀子金子”幾個星期以后，阿基米德蓬頭垢面，妻子把他趕進了浴室里。當阿基米德浸入水中之后，突然感到自己的體重減輕了，只要輕輕用力，身體就能浮起此時，他滿腦袋的仍是王冠國王首飾匠金子銀子。身體一會兒沉下，一會兒浮上，浴盆的水位也一會兒升，一會兒降阿基米德忽翻身跳起，大聲高呼：“有辦法了，有辦法了！”連衣服也沒穿，光著身子直向王宮奔去，路上留下一條濕漉漉的足跡你知道

3、，阿基米德從水的浮力中得到了什么啟示嗎？ 解：阿基米德根據(jù)身體在浴缸中沉浮引起了水位升降的道理，取了一只盛滿水的容器，將王冠放進水中，容器里的水必然溢出。他把溢出的水收集在另一個容器里。 接著他將一塊與王冠同樣重的純金，也放進那個盛滿水的容器中，再把溢出的水收集起來。如果王冠是純金制成的，那么兩次溢出的水應(yīng)該同樣多，可是王冠排出的水，與純金排出的水并不同，說明王冠中摻進了比重與純金不同的材料，從而斷定金冠中被摻了假。阿基米德終于解決了難題。狡詐的金匠因此受到了懲罰。牛頓與蘋果的故事牛頓與蘋果的故事 蘋果與牛頓，不但有故事，而且還異常豐富，其中膾炙人口的“蘋果落地”啟發(fā)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力。 少年時

4、代的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋果落地。牛頓，1642年12月25日生于英國林肯郡伍爾索普村的一個農(nóng)民家庭。12歲他在格蘭撒姆的公立學(xué)校讀書時，就表現(xiàn)了對實驗和機械發(fā)明的濃厚興趣，自己動手制作了水鐘、風(fēng)磨和日晷等。蘋果落地引起他的注意是偶然的。一個炎熱的中午，小牛頓在他母親的農(nóng)場里休息，正在這時，一個熟透了的蘋果落下來，這個蘋果不偏不倚，正好打在牛頓頭上。牛頓想：蘋果為什么不向上跑而向下落呢？他問他的媽媽，他媽媽也不能解釋。大凡科學(xué)家都保留一顆童心，牛頓更不例外，當他長大成了物理學(xué)家后，他聯(lián)想到了少年的“蘋果落地”故事，可能是地球某種力量吸引了蘋果掉下來。于是，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力。阿基米德撬地球阿基米德撬地球阿

5、基米德在論平面圖形的平衡一書中最早提出了杠桿原理。阿基米德曾講：“給我一個立足點和一根足夠長的杠桿，我就可以撬動地球”。他首先把杠桿實際應(yīng)用中的一些經(jīng)驗知識當作“不證自明的公理”，然后從這些公理出發(fā)，運用幾何學(xué)通過嚴密的邏輯論證，得出了杠桿原理。 這些公理是：（1）在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上相等的重量，它們將平衡；（2）在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上不相等的重量，重的一端將下傾；（3）在無重量的桿的兩端離支點不相等距離處掛上相等重量，距離遠的一端將下傾；（4）一個重物的作用可以用幾個均勻分布的重物的作用來代替，只要重心的位置保持不變。相反，幾個均勻分布的重物可以用一個懸

6、掛在它們的重心處的重物來代替（5）相似圖形的重心以相似的方式分布正是從這些公理出發(fā)，在“重心”理論的基礎(chǔ)上，阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理，即“二重物平衡時，它們離支點的距離與重量成反比。阿基米德對杠桿的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進行了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的桅般順利下水，在保衛(wèi)敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿原理制造了遠、近距離的投石器，利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人，曾把羅馬人阻于敘拉古城外達3年之久。杠桿原理廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域中。阿基米德曾講：“給我一個立足點和一根足夠長的杠桿，我就可以撬動地球”。在常規(guī)的管理活動中,能夠顯

7、現(xiàn)和發(fā)揮作用的杠桿原理，其著眼點被濃縮和概括為，責權(quán)利關(guān)系在平衡與失衡狀態(tài)下的種種表現(xiàn)。筆桿上的小孔有什么功用筆桿上的小孔有什么功用圓珠筆和墨水筆桿上，都有一小孔，這小孔有什么功用呢？筆桿內(nèi)都有空氣，這些空氣對桿內(nèi)的油墨(或墨水)具有壓力。如果筆嘴外的大氣壓和桿內(nèi)氣壓相等，油墨就不會被壓出來。如果筆桿沒有小孔，筆桿內(nèi)外的氣壓就有可能不相等，例如：(一)人體的熱能使筆桿內(nèi)的空氣溫度升高，空氣受熱膨脹壓力增大，就會把油墨壓出來。(二)乘搭飛機到高空時，機艙內(nèi)的氣壓調(diào)校得比地面的氣壓低(約為地面大氣壓的60)。這時，筆桿內(nèi)的氣壓比機艙大，就把油墨壓出來。因此，筆桿的小孔是使桿內(nèi)外的氣壓平衡，防止油墨

8、從筆嘴漏出來。為什么熟雞蛋能豎立旋轉(zhuǎn)為什么熟雞蛋能豎立旋轉(zhuǎn)把一只煮熟的雞蛋放在桌上旋轉(zhuǎn)，如果用力合適，它轉(zhuǎn)著轉(zhuǎn)著就會豎立起來，而生雞蛋就不會這樣。英國和日本科學(xué)家對這一現(xiàn)象作出了物理學(xué)解釋。熟雞蛋在旋轉(zhuǎn)過程中豎立起來，這看上去是違反物理規(guī)律的，因為它的重心升高，整個系統(tǒng)的能量似乎增加了?？茖W(xué)家在28日出版的英國自然雜志上報告說，事實上是熟雞蛋的部分旋轉(zhuǎn)能量在蛋殼與桌面之間的摩擦力作用下轉(zhuǎn)換成了一個水平方向的推力，使熟雞蛋的長軸方向改變，在一系列的搖晃震蕩中由水平變?yōu)榇怪?。而生雞蛋的內(nèi)核是液態(tài)，會吸收旋轉(zhuǎn)能量，使它不能轉(zhuǎn)化為推力，因此生雞蛋在旋轉(zhuǎn)時不會豎立起來。科學(xué)家說，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的關(guān)鍵是蛋殼

9、與桌面間的摩擦力要恰到好處。在完全光滑的桌子上，旋轉(zhuǎn)的雞蛋不會豎立起來。而桌面太粗糙了也不行。此外，雞蛋的旋轉(zhuǎn)速度也要合適，在大約每秒10轉(zhuǎn)的臨界速度以下，雞蛋不會豎立起來?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，雞蛋能否豎立起來與其旋轉(zhuǎn)的初始方向沒有關(guān)系，而且雞蛋也能以任一端立著旋轉(zhuǎn)。慣性故事慣性故事薩爾維阿蒂大船薩爾維阿蒂大船經(jīng)典物理學(xué)是從否定亞里士多德的時空觀開始的。當時曾有過一場激烈的爭論。贊成哥白尼學(xué)說的人主張地球在運動，維護亞里土多德-托勒密體系的人則主張地靜說。地靜派有一條反對地動說的強硬理由：如果地球是在高速地運動，為什么在地面上的人一點也感覺不出來呢？這的確是不能回避的一個問題。1632年，伽利略出版

10、了他的名著關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話。書中那位地動派的“薩爾維蒂”對上述問題給了一個徹底的回答。他說：“把你和一些朋友關(guān)在一條大船甲板下的主艙里，讓你們帶著幾只蒼蠅、蝴蝶和其他小飛蟲，艙內(nèi)放一只大水碗，其中有幾條魚。然后，掛上一個水瓶，讓水一滴一滴地滴到下面的一個寬口罐里。船停著不動時，你留神觀察，小蟲都以等速向艙內(nèi)各方向飛行，魚向各個方向隨便游動，水滴滴進下面的罐中，你把任何東西扔給你的朋友時，只要距離相等，向這一方向不必比另一方向用更多的力。你雙腳齊跳，無論向哪個方向跳過的距離都相等。當你仔細地觀察這些事情之后，再使船以任何速度前進，只要運動是勻速，也不忽左忽右地擺動，你將發(fā)現(xiàn)。

11、所有上述現(xiàn)象絲毫沒有變化。你也無法從其中任何一個現(xiàn)象來確定，船是在運動還是停著不動。即使船運動得相當快，在跳躍時，你將和以前一樣，在船底板上跳過相同的距離，你跳向船尾也不會比跳向船頭來得遠。雖然你跳到空中時，腳下的船底板向著你跳的相反方向移動。你把不論什么東西扔給你的同伴時，不論他是在船頭還是在船尾，只要你自己站在對面，你也并不需要用更多的力。水滴將象先前一樣，滴進下面的罐子，一滴也不會滴向船尾。雖然水滴在空中時，船已行駛了許多柞。魚在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部來得大；它們一樣悠閑地游向放在水碗邊緣任何地方的食餌。最后，蝴蝶和蒼蠅繼續(xù)隨便地到處飛行。它們也決不會向船尾集中，并不因為它們可能長時間留在空中，脫離開了船的運動，為趕上船的運動而顯出累的樣子?！彼_爾維阿蒂的大船道出了一條極為重要的真理，即：從船中發(fā)生的任何一種現(xiàn)象，你是無法判斷船究竟是在運動還是在停著不動?，F(xiàn)在稱這個論斷為伽利略相對性原理。用現(xiàn)代的語言來說，薩爾維阿蒂的大船就是一種所謂慣性參考系。就是說，以不同的勻速運動著而又不忽左忽右擺動的船都是慣性參考系。在一個慣性系中能看到的種種現(xiàn)象，在另一個慣性參考系中必定也能無任何差別地看到。