物理趣味實驗

一、奇特的杠桿

（1）實驗?zāi)康恼J(rèn)識杠桿省力的原理。

（2）實驗器材約4米長的木桿1根，木支架1個，重約5千克的石塊

1塊，桌子1張（桌面略低于木支架）。

（3）實驗過程①取石塊放在桌面上，并讓其1/3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，石塊被

能挑動嗎？②仍讓這位同學(xué)拿著木桿一端，再在桌子前面用一個木架支

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

嗎？③把支架慢慢移向桌子，并不斷撬動石塊，所用的力是越來越大不

是越來越?。竣馨阎Ъ苈崎_，使之離桌子越來越遠(yuǎn)，并不斷撬動石

頭，所用的力是越來越大還是越來越小？

二、這只氣球會爆炸嗎？

把一只氣球吹足氣，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：氣球會不會“啪”的一聲爆炸？

你也許認(rèn)為氣球要爆炸了吧！其實，氣球不會“啪”的?聲炸掉。在一般

情況下，用針扎破氣球，氣球肯定會爆炸；現(xiàn)在的情況不同，你會看到

氣從針孔處徐徐冒出來，氣球卻象消了氣的車胎?樣慢慢地癟下去。是

什么道理呢？

原來氣球扎破時，溢出的空氣造成?股壓力，橡皮和膠布對這種壓力的

反應(yīng)各不相同。當(dāng)壓縮空氣從氣球扎破的地方?jīng)_出時，橡膠脆而薄，氣

球皮一下就被撐破了，同時發(fā)出很大的破裂聲。透明膠帶比較堅固，它

可以抵住壓縮空氣沖出造成的壓力，所以氣球不會“啪”的一聲爆炸。

實驗一觀察擴(kuò)散現(xiàn)象

準(zhǔn)備一杯冷水和一杯熱水，將兩小粒高鎰酸鉀分別投人兩杯水中，

試觀察比較高鎰酸鉀在兩杯水中的擴(kuò)散情況.如果你觀察到了兩杯水中

高鈦酸鉀發(fā)生擴(kuò)散的差異，想一想這說明了什么問題？

實驗二感受大氣壓

取一個空的鋁質(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:此時易拉罐在氣壓的作用下被壓扁且發(fā)出巨大的響聲，實驗者

應(yīng)有思想準(zhǔn)備，以防驚慌中碰到其他實驗儀器而被燙傷甚至引起火災(zāi).

本實驗有一定的危險性，建議在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行.

實驗三振幅交換

準(zhǔn)備兩個擺長一樣的擺（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，把兩個擺的上端系于尼龍線的中部，懸

點相距不超過10厘米（固定時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，觀察兩擺的振幅變化（可能

需要比較長的時間才能看出，所需時間與裝置有關(guān)），可以看到，兩擺的

振幅會不斷地交換.

實驗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，會有微麻的感覺，同

時還可看到電火花和聽見放電響聲（這是因為電壓高而產(chǎn)生放電，但因電

量少，電流持續(xù)時間短暫，雖有微麻的感覺，但并不危及人體的生命與

健康）.

'注意:本實驗的效果受環(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.

實驗五水是液體也能發(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，會清楚看到水流向塑料棒的方向彎曲.

實驗六為什么歐姆表測燈泡阻值比計算值小

一只燈泡“220V25W”,根據(jù)電功率公式可算得燈絲的電阻為1936Q,

用歐姆表測測看，測出來的阻值是大了還是小了，為什么？

實驗七哪個瓶子滾得快

兩個完全相同的玻璃瓶，一個裝滿沙，另一個裝滿水，放在同一斜

面上滑下，哪個瓶子滾得比較快?動手試試，想想看，為什么？

實驗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.這時候，左右某一個手指向?qū)Ψ娇拷?，木尺能夠保持水平?左右手

指同時相互靠近，又會怎樣？（提示:與摩擦力及力矩知識有關(guān)）

實驗九水為什么不會灑出

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出來.放開手，杯中的水也好，紙也好，都不會掉下

米.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？

實驗十如何使單擺擺動起來

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，擺角要求達(dá)到30。左右，此過程中口與單擺平衡位置的距離

保持在0.5m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)體為什么會爬坡

常言道：“水往低處流，人往高處走，河里的石頭不會自己滾上坡”。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，可下面的實驗似乎打破了常規(guī)。

ffl（—）3.1

在你面前有一個如圖（一）3.1（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。還有一個用兩只漏斗（中間填入黃土）粘合起來

的旋轉(zhuǎn)體［圖（b）］o把旋轉(zhuǎn)體放在軌道下端，放手以后你會吃驚地發(fā)現(xiàn)，

這個旋轉(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？請你仔細(xì)觀察這套裝置和旋轉(zhuǎn)體的運動情況，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了。

【提示與答案】

通過觀察，你可以發(fā)現(xiàn)這個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，卡在軌道里的部分較少，重心較高；而當(dāng)它放在

上端時，卡在軌道里的部分較多，重心較低，如圖（二）3.1所示。難怪

旋轉(zhuǎn)體要向上端跑呢！這并不違反能量守恒定律。

知道了這個道理，旋轉(zhuǎn)體不能向上滾動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tgO=R/S的條件

疊磚塊

這里有五塊磚，請在不進(jìn)行計算的情況下，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

放時每塊磚只能縱向安置，而不允許縱橫交錯?？凑l能最快地把

五塊磚壘好。

圖《一）3.3

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

第三塊磚時他遇到了難題，見圖（一）3.3O第三塊磚最多只能

與第二塊磚對齊，超出一點磚就要塌下來。把第二塊磚退縮一點，

還是使第三塊磚退縮一點呢？退縮多少才是最佳呢？看來還得另

想辦法。你能把這個巧妙的方法想出來嗎？試試看看。

【提示與答案】

對于兩塊磚來說，所有的同學(xué)都會毫不猶像地將上面一塊磚

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、二兩塊磚看作一個整體代號為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號磚下面,

A號磚能伸出三號磚的最大值是A號磚的重心剛好在三號磚的最右

邊的線上如圖（二）3.3所示。而第二號磚相對于第一號磚來說

又是一個最大伸出量，故最上面的一-塊磚在此時相對于最底下磚

的伸出量是最大值。依此類推，把第二、一和三號磚再看成一個

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，每次利用杠桿知識求出重

心的位置即可。

過河

如圖（一）3.4所示，一個大人和一個小孩都要過河，一個

要從河的左岸到右岸，另一個則相反。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?個妙法，使他們

都能達(dá)到對岸嗎？當(dāng)然不能用游泳這個方法。用兩堆書放在桌上

作為河岸，再找兩把直尺和一大、一小兩個玩具娃娃做模擬實驗,

看看你想出的方案是否可行。

【提示與答案】

一看到這個問題，就會使人想：如果兩塊木板能接起來就夠

長了，事實上這不可能。但要過河必須要橋（木板）長大于河寬，

能不能有一個類似“接”起來的巧妙方法呢？看了下面的圖（二）

只少一個底

圖（一）3.5

用一只小型的裝洗潔精的塑料瓶，制成一個有底的圓桶和一

個兩頭通的圓筒，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）3.5所示，兩者的

區(qū)別為圓筒只少一個底。把扶持的手松開，看一看會有什么不同

的現(xiàn)象發(fā)生？原因何在？

【提示與答案】

通過實驗我們可以發(fā)現(xiàn)圓筒會翻倒，原因何在？分析一下受力情況就可

以知道了。圖（二）3.5中用、Fz為桶（筒）壁對球的作用力，F(xiàn)J、FJ

為球?qū)ν埃ㄍ玻┍诘淖饔昧?，兩個圖的不同之處就是一個有球?qū)Φ椎淖饔昧?/p>

F3,而另一個（沒有底的）沒有，故圓筒在一對不共點力的作用下將要發(fā)生

傾倒。因為圓桶（筒）較輕，可以不考慮其重力矩的作用。

圖（二）3.5

船底出現(xiàn)一個小洞以后

在一個很小很小的湖面上，漂浮著一只大船，船底突然出現(xiàn)

了一個小洞，船開始下沉了，最后沉到了水底。試問在這個過程

中，湖面的高度是怎樣變化的？請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洞，

用手指在杯里堵住這個洞，將杯底朝下浸入水中，在液面達(dá)到原

漂浮時的位置時，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）3.6形

狀）

【提示與答案】

當(dāng)小船漂浮在水面時［設(shè)其底部在圖（二）3.6—1中的ah處］,部

所受的浮力為F浮，船受的重力為G解，根據(jù)物體的浮沉條件，

F浮=G冊，即P水gVo=G*。

其中V。為船所排開的水的體積，即圖中陰影部分。

四（二）3.6-1

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'與此時船受的重力（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）3.6—1所示，則

Fff.'=G給',

即P水gV=G"#+G址船的水

=P水gVo+PAgVamifj*

所以有：V=Vo+V進(jìn)冊他加

V進(jìn)船的水=丫一丫°。

V為船底在cd處時船所排開的水的體積，V。為船底在ab處時船所排開

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。

圖（二）3.6-2

當(dāng)船底到了ef處[圖（二）3.6-2],如果再下沉，情況將會發(fā)生突

變：水將要從上面涌進(jìn)船內(nèi)，故水面將要下降。

浮力永動機(jī)

ffl(-)3.7-1

有人設(shè)計了如圖（一）3.7—1所示的“浮力永動機(jī)”。永動

機(jī)的傳動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)計者認(rèn)為，左邊容

器里的小球受到浮力的作用向上運動，管道中的小球也將被帶著

向上運動，一旦這個小球要升出管道，其下的一個小球就會進(jìn)入

管道而不使水漏出，因此永動機(jī)將永不休止地順時針轉(zhuǎn)動。

圖（一）3.7-2

找一只塑料瓶，把瓶底去掉，倒置。再取3—4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）3.7—2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

動？正確分析和解釋你所見到的現(xiàn)象，這種永動機(jī)的荒謬之處也

就揭露出來了。

【提示與答案】

圖（二）3.7

這種浮力永動機(jī)像所有的“永動機(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）3.7所示，設(shè)小球體積為V肆，球1、

球2所受的浮力為

Fi=PgV琢,

F2=pgV屎而球3呢？它的上壓強為

P=pgh3+Po，它的下壓強

p'=P（＞。故

F3==-pgh3-S=-PgV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)I+F2不會大于F3,整個

系統(tǒng)將向下運動，直到容器中的水流完為止。

為什么浮沉子不再上浮了

ffl(-)3.8-1

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）3.8-1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，你會看到滴瓶下沉,

至一定深度將手指松開，這個滴瓶又將上浮。這個會下沉和上浮

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？在實驗中請注意觀察浮沉子內(nèi)密封的那部分氣體的體積是

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：

氣體體積片的變氣體體積Vz的引起變化的

化變化因素

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松開手指，你

會發(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。請再仔

細(xì)觀察一下浮沉子內(nèi)氣體體積的變化。看來浮沉子內(nèi)排開水的多

少也許還和深度有關(guān)。為了證實這一點，請再把實驗繼續(xù)下去：

圖（一）3.8-2

揭開橡皮膜，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）3.8

-2所示?？吹搅诉@些現(xiàn)象以后，請深入地解釋浮沉子浮沉的規(guī)律。

【提示與答案】

氣體體積V,的變化氣體體積Vz的變化引起變化的因素

壓膜，壓強增大，空氣

用手指壓膜前后減小減小壓縮;此壓強傳遞到浮

沉子底部。

維持一定的壓膜下沉之后，深度增加，

不變減小

力使浮沉子下沉壓強增大。

膜和空氣之間壓強減

不再壓膜恢復(fù)原狀增大

小，此壓強傳遞到浮沉

子底部，那里的壓強減

小。

當(dāng)浮沉子沉入水底不再上浮時，用虹吸管排出量筒中的水，隨著水

的排出，浮沉子底部壓強逐漸減小，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

體積又受兩個因素控制：一是浮沉子在水里的深度(在深度為h處.水的壓

強為Pgh)；二是膜與水面之間的壓強，它可以傳遞到水中，如果這兩個壓

強使浮沉子內(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

ffl(-)3.9-1

我們常見的一種噴泉模型是應(yīng)用連通器原理設(shè)計的，如圖

(-)3.9-1,其噴泉的水柱高度不會超過容器中液面的高度。

可是我們在一-種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柜臺的上面，打開柜臺的門，可以看到里面

分為上、下兩層，上、下層各有一個容器，并且還看到有兒根玻

璃管[如圖（一）3,9—2],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。

圖（一）3.9-2

如果有條件的話，請利用玻璃瓶、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】

國（二）3.9

其結(jié)構(gòu)如圖（二）3.9所示。瓶1內(nèi)空氣的壓強p=po+P加gh,其中

po為大氣壓強。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p'

=p=po+P水gh。根據(jù)公式,設(shè)瓶2內(nèi)的水能升高H，則p'=p（）+P水gH,

即po+P加gh=p（）+P水gH,枚噴泉可以噴的較高，至少高出上面的水面。

演示小球向哪個方向運動方法一

(“)(,八

如果在玻璃杯光滑底面的中部放一只小滑塊，讓杯子向前做

加速運動，你會毫不懷疑地以為小滑塊將相對林子做向后的運動。

但如果在杯子里裝水，按圖（一）3.10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動,

或者是向上做加速運動，容器里的乒乓球?qū)⑷绾芜\動呢？請試一

試，再分析一下你看到的現(xiàn)象。

【提示與答案】

當(dāng)容器向右以加速度a運動時，圖（一）3.10中各球的運動狀況

如下：（a）中小球相對容器靜止；（b）中小球相對容器向右；（C）同（b）,

向右，（d）中小球相對容器向左偏移。下面作一粗略的分析。

圖（二）3.10

容器向右加速運動時，液面將成為左高、右低的狀態(tài)，如圖（二）

3.10（a）,穩(wěn)定后各部分液體不發(fā)生相互流動，加速度都等于a,它是由

其他部分的水對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）3.10（a）的情況下，因為漂浮物所受浮力（大小為排

開的水所受重力）等于物重，所以排水，則2城=2抵加。

在圖（b）中，若為一個與乒乓球的形狀和大小都相同的水球，它

的加速度a=F/m,但山于乒乓球的質(zhì)量m球小于同體積水球的質(zhì)量m,因此

a琮〉a,即小球相對容器向前運動，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)（相對容器）。由圖（二）3.10（b）小球的受力圖，

可列方程

Q=

其中F=ma,Q=mg可解得tg0=a/g。

對于圖（一）3.10（C）和（d）的情況，分析方法與上相同。圖

（C）中，m?<m,aas>a；圖（d）中，m肆>m,a?<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，請讀者自行分析。

演示小球向哪個方向運動方法二

圖（一）3.11

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)裝滿了水，并且密閉起來，裝配

在轉(zhuǎn)臺上，如圖（一）3.11所示。手搖轉(zhuǎn)臺使平放的玻璃管繞軸

轉(zhuǎn)動，看看這兩只球各向什么方向運動？你能簡單說明它們向那

個方向運動的原因嗎？

【提示與答案】

分析方法同圖（二）3.10,假設(shè)有一個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

圖（二）3.10

F=m*a這個向心力是周圍的水對水球產(chǎn)生的作用力。

如果把水球換成乒乓球，周圍的水對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

F=mF：a'

由于水球和乒乓球所受的向心力相等，而m’Vnu，所以

a'>a

由于乒乓球的加速度a'大于水球的加速度a,故乒乓球向里運動。

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

球而向外運動。

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

做一做模擬實驗。

國（一）3.12-1

用一個泡沫塑料或木料做一個帆船模型，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小舵。整個帆船如圖

（一）o3.12—1所示。

實驗時，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)而前進(jìn)。

如果你實驗確有困難，請你用三角板（一角為30°的直角三

角板）、鉛筆和直尺先做如下的實驗。

把直尺固定在某一位置，將三角板的一個長直角邊靠在直尺

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）3.12

—2所示，你將會看到三角板不是向后退，而是沿著直尺前進(jìn)了，

也許你能從這個實驗中得到啟發(fā)，去完成側(cè)逆風(fēng)行舟的任務(wù)。

【提示與答案】

圖。3.12-1

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，鉛筆對三角板的力可以分解為對斜邊的壓力N和摩擦力f（見

圖（二）3.12-1）,我們又可以把N分解為沿直尺方向的力艮和垂直于

直尺方向的壓力F2。在摩擦力f比較小時，可以忽略它的影響，則F2將與

直尺作用在三角板上的壓力平衡，而F1將推動三角板前進(jìn)。帆船側(cè)逆風(fēng)前

進(jìn)的理由與上例類似。圖（二）3.12—2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''主要靠水對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（包括耳沿航向的分力）大得多，故船可以沿航向向前航行。

M

NI

圖（二）3.12-2

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）3.12—3所

不。

田（二）3.12-3

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

上下移動，如圖（一）3.13—1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？做一做下面的實驗，也許能對你有所啟發(fā)。

p

圖（一）3.13-1

1.“爬繩猴”的玩具

用-一塊三夾板或膠木板按圖（一）3.13—2所示的形狀加工

出“猴子”的軀干和四肢部件。加工時使前肢固死在軀干上，使

后肢可以繞軀干上的0軸轉(zhuǎn)動。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?

根橡皮筋EF,使后肢在繩松弛的時候向軀干靠攏，小猴子就完全

組裝好了。

圖（一）3.13-2

實驗時只要把繩的上端固定，在下端用手拉線，使后肢繞0

軸逆時針偏轉(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-緊-松，--緊-松，猴子就向上爬去。

在這個有趣的玩具中，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）3.13—3所示的

形狀彎一個四角帶壞的梯形框架，用兩根繩各穿過一側(cè)的兩個環(huán)。

將兩繩的上端固定，且使懸掛點的距離基本上與梯形框架上短邊

的長度相等。實驗時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，將另一根繩放

松，反復(fù)拉放，這個“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）3.13—4,你就知道這是一個杠桿。用手向下拉

繩，重物就會上升，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點的懸掛繩縮短，A點的拉繩放長，就能實現(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）3.13—5所示，你能否想出一個方法來完

成上述任務(wù)嗎？

圖（一）3.13-5

【提示與答案】

1.如圖（二）3.13—1所示，當(dāng)我們用力往下拉繩子時，因為C、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，也就是這個道理。而A處包角?。ń茷橐粋€點），此處

的靜摩擦力小，打滑；因為后肢可以繞。點轉(zhuǎn)動，AC之間的繩子被拉長，

故A點將要向上滑。當(dāng)松手時，山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，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。

圖（二）3.13-1

2.當(dāng)右邊拉緊，左邊放松時，右邊繩子是繃緊的，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，同時放松右邊時，右邊將要比左邊高，慢慢地一步

一步，纜車就會上去了。

圖（二）3.13-2

3.如圖（二）3.13—2所示，將--根繩子拴牢在小輪上，逆時針方向

繞數(shù)圈，從B點引出懸掛在高處。再將另一根繩子拴牢在大輪上，順時針

方向繞十多圈，從A點引出，手握其繩的下端。如果向下拉繩，輪軸就會

向順時針方向轉(zhuǎn)動，沿著懸掛的繩子卷上去。

向哪個方向滾動

找一只空線軸，在軸上，按從你看到的方向順時針繞?根線。試

問：

1.如果水平拉線，如圖（一）3.15（a）所示，線軸將向哪

個方向滾動？

ffl(-)3.15

2.如果豎直向上拉線，如圖（b）所示，線軸又將向哪個方

向滾動？

3.如果要使線軸向左運動，但不發(fā)生轉(zhuǎn)動，應(yīng)向什么方向拉

線？要求你不通過列方程計算，采用簡便的思維方法來確定拉線

的方向。

上面三個問題都請你先猜測判斷，然后再實驗。

【提示與答案】

當(dāng)物體從高h(yuǎn)的地方下落到地面時，根據(jù)力學(xué)知識可以知道物體到達(dá)地面

的速度

當(dāng)兩個物體迭放在一起下落時，下面的金屬球先與地面發(fā)生碰撞，因為

金屬球的剛性很好，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，金

屬球?qū)⒁c向下運動的乒乓球發(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（即相對于金屬球靜止來說），乒乓球的速度為v'=2v,

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

于金屬球的）v''=2v,方向豎直向上。而相對地面上的觀察者來說，乒

乓球向上彈起的初速度

PV

vt=v+v=2+=：3P

根據(jù)運動學(xué)的知識，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。事實上由于一些原因,

乒乓球是達(dá)不到這個高度的，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，請你回憶一下站在秋千上的人是怎樣運動的？這里請

你做一個模擬的實驗。

國L)3.16

如圖（一）3.16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（或者玩具動物）。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。開始時用另一只手推動一下小人，使其擺動起來。如果

你不再有什么動作，小人蕩秋千的擺角就會越來越小。現(xiàn)在請設(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。實驗過后請用示意圖畫出小人重心在一個周期

里的軌跡，再解釋能夠蕩高的原因。

【提示與答案】

⑷⑶（c）

圖（二）3.15

線軸在不同條件下的運動情況如圖（二）3.15所示。水平向左拉線時,

線軸向左滾動；豎直向上拉線時，線軸向右滾動。由此你可能猜想到，要使

線軸不滾動，拉線的方向勢必在水平向左和豎直向上的象限內(nèi)。此時線軸必

定受共點力的作用。因為線軸所受的重力、支承面對它的彈力、以及摩擦力

都通過線軸與臺面的接觸點C,所以拉線對線軸的張力也將通過C點。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0,則。滿足下

式

tg。=R/r

R、r分別為圖（二）3.15中大圓和小圓的半徑

會倒立的圖釘和陀螺

用兩個手指捏住圖釘?shù)尼敿?，讓大頭朝下，用力一搓，并隨即放

手，圖釘就會在桌面上迅速轉(zhuǎn)動起來。如果桌面比較粗糙，你會

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

就會偏離豎直方向，最終翻倒過來。如圖（一）3.17—1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)，使球旋轉(zhuǎn)起來，看看赤道面的方向會有什么

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

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)3.17—2所示，手捻短柄

使乒乓球旋轉(zhuǎn)，看看球的狀態(tài)會發(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)會發(fā)生什么變化？

從上面的實驗中你能找到會倒立的陀螺的一些規(guī)律嗎？

【提示與答案】

在討論這個問題之前，我們先來考慮這樣一個現(xiàn)象一?根繩子的一端拴

一個重物，一個人拉著繩子的另一端做水平的圓周運動，如圖（二）3.16

—1所示。突然繩子被-立桿擋住，繩子將繞在立桿上，而且隨著不斷纏繞,

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

動時，如果切向有一個初速度，則半徑逐漸減小時，切向速度將會增大。

圖（二）3J6-I

人在蕩秋千時，在兩邊兩個最高點的速度均為0,而在最低點有一個切

向速度。如果我們在秋千到達(dá)最低點時拉繩（等于減小半徑r）,秋千的切

向速度將會比原來要大，故秋千蕩的要比原來高。當(dāng)秋千到最高點時再將繩

子放松。整個過程如圖（二）3.16—2所示。這樣的話，秋千會越蕩越高。

自動飲水小鴨的奧秘

在你眼前的是一只自動的飲水小鴨玩具，你可以看到，它一

會兒低下頭去，把頭埋于水中，一會兒又抬起頭來，反復(fù)不停地

低頭“飲水”和抬頭“換氣”。但這個小鴨身上卻沒有發(fā)條、電

機(jī)或任何其他的動力裝置。它的構(gòu)造如圖（一）3.18所示。在左

邊的玻璃泡內(nèi)裝的液體是乙酸，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。請你仔細(xì)觀察，在飲水全過程中，鴨子體內(nèi)液

體的流動情況，并找出小鴨子自動飲水的奧秘。

【提示與答案】

旋轉(zhuǎn)乒乓球時，你會發(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）3.17所示。這

種現(xiàn)象類似于離心調(diào)速器，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時，調(diào)速器的小球有一種離心傾向，

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，接縫部分離開轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn)。

圖（二）3.17

如果用半個乒乓球做成圖（一）3.17-2（a）、（b）所示的陀螺，圖

（b）的陀螺旋轉(zhuǎn)時處于穩(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，它的重心就會向外拋，在粗糙平面上最終會翻倒過來。

這與旋轉(zhuǎn)圖釘?shù)那闆r是相似的。為什么會倒立的原理比較復(fù)雜，在學(xué)習(xí)更高

一級的物理學(xué)以后，你會得到滿意的解答。

3

圖（一）3.17-2

大小氣球的對抗

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）3.19—1。分別向兩只氣球內(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，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??？試試看，再進(jìn)行分析。

ffl（—）3.19-J

類似的實驗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

兩個大小肥皂泡連通起來，如圖（一）3.19—2所示，看看它們

的大小將怎樣變化？

吹氣n

圖（一）3.19-2

【提示與答案】

當(dāng)小鴨處在圖（一）3.18位置時，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，壓強減小，底部的乙酸順管子向上流，整個鴨

子的重心將右移，當(dāng)重心超過支點0小鴨就轉(zhuǎn)動，低頭飲水，使頭部沾上

一些水，這時，底部液面已低于管道口，故乙醛將流回底部使重心左移，超

過支點，小鴨抬起頭不飲水，隨著時間的推移，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……。

圖（一）3.18

奇異的浸水鳥

RI(-)3.20

按圖（一）3.20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，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，稍等片刻你會看到鳥突

然抬起頭來，接著又低下頭去，過一會兒又抬起頭來，……請你

仔細(xì)觀察并分析你看到的現(xiàn)象。

【提示與答案】

先讓我們來討論一下每個氣球內(nèi)部空氣的壓強是多大？氣球外大氣的

壓強是Po,氣球膜又有一個對內(nèi)的壓強P，氣球內(nèi)部壓強應(yīng)是P0+P,球形

膜產(chǎn)生的壓強與它的半徑的關(guān)系是：半徑越小，產(chǎn)生的壓強越大，半徑越大,

產(chǎn)生的壓強越?。ó?dāng)然這是指球形膜膨脹以后）。

所以，小氣球內(nèi)的空氣的壓強要大于大氣球內(nèi)空氣的壓強，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。

這個結(jié)論可以從以下一個事實來得以輔證：當(dāng)我們把一個氣球打開時，

可以把它等效為這個氣球與一個很大很大的氣球——整個地球上的大氣連

通，結(jié)果是什么呢？小氣球越變越小，當(dāng)然我們沒有辦法看看“特大氣球”

的情況了。

手觸驗電器

給外殼為金屬的驗電器（靜電計）的金屬桿帶電，它的指針張開,

再用手接觸金屬桿，指針閉合。可是在下面的實驗中，你會看到

一些異常的現(xiàn)象。

圖（一）3.21-1

（1）把驗電器放在石蠟底座（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）3.21-1（b）

所示，驗電器的指針是張開還是閉合？如果這兩次實驗指針都是

張開，那么張角有何不同？

（2）給驗電器金屬桿帶電，指針張開，再用不帶電的起電盤

（金屬盤）同時接觸金屬桿的小球和外殼，如圖（一）3.21-2

（b）所示，驗電器指針張角如何變化？多次重復(fù)后，再用手指接

觸驗電器金屬桿，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）3.21

-3（a）所示，驗電器指針是否閉合；再用食指和拇指同時接觸

金屬桿和外殼，指針又將如何變化（圖b）?

圖（一）3.21-3

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，浸水鳥就會抬起頭了，同時,

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

請你為大家做一個人體帶電的表演，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），磚塊和驗電羽。表演時要求你帶上足夠多的電荷,

以便插在你帽子上的驗電羽能夠張開。

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。這個方案確實能使你帶電，但可惜帶電量太少，

不足以使驗電羽張開。如圖（一）3.22-lo

有的同學(xué)也許還會想到用感應(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

帶上了與唱片兒乎等量的異種電荷。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）3.22

-2o這可是一個好的辦法，請試一試，看看效果如何？

國I3.22-2

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，接近頭上的驗電羽，可以看到張開的驗電羽被排斥。

如果用兩只手掌把驗電羽罩起來，驗電羽就幾乎下垂。如果讓另

一位站在地面上的同學(xué)用手接近驗電羽，驗電羽就會被吸引過去,

如圖（一）3.22—3所示。一旦接觸到帶電的人體，驗電羽就下

垂。

IU（—）3.22-3

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；這是因為，用不帶電的起電盤同時接觸金

屬桿和外殼，則金屬桿和外殼帶同種電荷且等電勢，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，這時外殼電勢為0,但此時金屬桿電勢不為0,

而是由0電勢突變?yōu)槟持礫這是因為在步驟（2）中，當(dāng)金屬桿電勢為0時,

金屬桿上電荷不為0],故指針仍張開。

再用食指與拇指同時接觸金屬桿和外殼，這時二者等電勢,指針將閉合。

角鏡成像

用膠布把兩塊平面鏡錢接在一起，構(gòu)成一個角鏡。

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。

圖（一）3.23

再點燃一只蠟燭，放置在角鏡的平分線上，見圖（一）3.23o

逐步減小角鏡的夾角，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。這對于你

自己來說，也不是一件困難的事：只要在唱片上壓一個接地的鐵的物體（如

鐵架臺），在感應(yīng)起電盤接觸唱片的同時接觸一下鐵的物體就行了。

紫外燈下的驗電器

在驗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，驗電器的指針張開。當(dāng)用紫外燈對鋁板照射時，指針閉合［圖（一）3.24］。

請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。

圖《一）3.21

在探索之前，請你考慮i下，在紫外光照射鋁板時可能引起

驗電器指針閉合的因素有哪些？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，再用實驗來驗證。

當(dāng)你找到原因以后.再請你給鋁板帶上負(fù)電荷，用紫外光照

射，看看驗電器指針是否閉合？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？怎樣用實驗來驗證你的

判斷？

【提示與答案】

平面鏡成像是左右對稱的，而90°角鏡成像則是左右異位對

稱。

關(guān)于角鏡成像個數(shù)與鏡角的關(guān)系很復(fù)雜，我們在這里只舉幾個特殊的角

度的情況：

0=30°有n=ll個像，

0=45°有n=7個像，

9=60。有n=5個像，

0=90°有n=3個像，