校本課程(物理趣味知識及實驗)

前言本書主要針對高中學(xué)生開設(shè)，涵蓋了貼近學(xué)生生活物理知識以及現(xiàn)實所學(xué)內(nèi)容的簡單實驗趣味制作，以讓學(xué)生更多了解物理在生活中的應(yīng)用。本課程的內(nèi)容基于學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)，共設(shè)置兩篇。第一篇為“趣味實驗與制作”主要介紹與學(xué)生課堂相關(guān)的簡單易操作的實驗以及學(xué)生可以利用熟悉的身邊資源進行的一些制作。目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣，以及提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。第二篇為“物理與生活”。主要介紹與學(xué)生生活相關(guān)的表達物理知識的內(nèi)容以及簡單介紹一些與物理有關(guān)的最新科學(xué)發(fā)現(xiàn)。通過第一篇的學(xué)習，能讓每個學(xué)生根據(jù)不同開展需要，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，參與觀察、思考、動手，時刻讓他們保存成功的欲望，享受成功的樂趣，以獲得理解能力和深層次的情感體驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習物理的濃厚興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，幫助學(xué)生認識物理與人類生活的密切關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感和參與意識。通過本課程第二篇的閱讀，可以增長學(xué)生的見識，拓展學(xué)生的視野。而且可以引導(dǎo)學(xué)生注意觀察生活，從而體會到物理就在身邊。由于種種原因，難免有缺乏之處，望讀者批評指正！第一篇趣味探究與制作第一課驗證平行四邊形定那么的模型制作背景資料背景資料驗證互成角度的兩個力合成時，我們一般選用平行邊形定那么，其一般的實驗過程為〔1〕用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上。

〔2〕用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。

〔3〕用兩只彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點拉到某一位置O，記錄兩彈簧秤的示數(shù)，用鉛筆記下O點的位置及此時兩條細繩套的方向。

〔4〕用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出F1和F2的圖示，用平行四邊形定那么求出合力F的圖示。

〔5〕用一只彈簧秤鉤住細繩套，把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)F′和細繩的方向.按選定的標度沿記錄的方向作出拉力F′的圖示。

〔6〕比擬力F′與用平行四邊形定那么求出的合力F的大小和方向，看它們是否相等。

一、制作目的

驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定那么．

二、制作原理

如果使F1、F2的共同作用效果與另一個力F′的作用效果相同，那么根據(jù)F1、F2用平行四邊形定那么求出的合力F，應(yīng)與F′在實驗誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同．材料準備：固定材料自選〔如長型木條等〕、刻度尺、螺絲釘制作過程：選用五根長形木條，其中四根代表平行四邊形的四條邊，一根代表合力邊。利用刻度尺、小刀和鋼筆在相鄰兩條木條上按一定的比列標出刻度，代表力的大小。用〔2〕步的方法同樣標出代表合力的木條的刻度，代表合力的大小。分別在木條的鏈接處利用螺絲釘將木條固定住〔仍可以活動〕，模型如圖〔上圖是我校興趣小組學(xué)生所作模型展示〕通過改變兩根木條〔代表兩個分力〕的夾角，可以很直觀地看出合力的改變情況，通過刻度可以計算出合力的大小，從而驗證平行四邊形定那么。課堂評價課堂評價學(xué)習態(tài)度：ABCD自我評價ABCD教師評價動手能力實驗過程ABCD自我評價ABCD教師評價儀器整理ABCD自我評價ABCD教師評價第二課顯示微小形變的方法探背景資料背景資料生活中的形變無處不在，面包上的手印，扎頭發(fā)用的橡皮筋，凹陷的沙發(fā)，撥動的琴弦…這些都是生活中常見的形變現(xiàn)象，這些形變比擬明顯，容易觀察，但是有的形變卻很難直接觀察到，例如：一輛汽車行駛在大橋上，橋面會產(chǎn)生形變，用鋼絲懸掛一個蘋果，鋼絲也會發(fā)生形變，這些都屬于微小形變，不容易觀察，對于不容易觀察到的微小形變，可以通過某些實驗裝置來驗證其存在。物理中很多概念是抽象得讓人無法想象，譬如說“力”；物理中的很多現(xiàn)象不明顯，肉眼是看不到的，譬如說書放在水平桌面上我們都難以想象桌面發(fā)生了形變——向下彎曲。那么這種微小的形變我們必須想方法看到它，這也就給我們提出了實驗設(shè)計的難題。現(xiàn)在我就研究微小形變的方案予以闡述。方案一：數(shù)學(xué)原理：柱體外表積一定時，圓柱的體積最大在高中《物理》〔必修〕第一冊《彈力》的課后練習中，是利用如圖1所示的裝置來演示微小形變的。其在教學(xué)中按照此法演示，因液面升降的幅度很小，很難取得預(yù)期的效果。筆者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，假設(shè)將此裝置略加改動，并添加必要的步驟，效果較為理想，改動方法如下：將細玻璃管的一端在酒精燈上加熱后拉成如圖2所示的形狀，將較粗的一端少許插入紅墨水中，用手封住細端后將玻璃管提出，連同橡皮塞一起插入裝滿紅墨水的扁玻璃瓶后放手，在細玻管中將形成被空氣分開的紅墨水和水兩段液體柱，通過擠壓橡皮塞等方法將紅墨水局部的液體柱調(diào)整到玻璃管粗細交接的一段〔如圖2所示〕．這樣，再用手擠壓扁玻璃瓶時，細管中紅墨水局部液體柱的升降就更為明顯，演示效果更佳。還有一種方法，那就是把普通玻璃管換成把玻璃泡去掉了的溫度計上的毛細管，這樣紅色液體柱上升的高度就明顯些。方案二：光的原理：利用光的反射在教材中是這樣設(shè)置實驗的：如圖3，一張大桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩平面鏡反射，最后射到墻上形成一個光點．用力壓桌面，鏡子要向箭頭方向傾斜．由于兩面鏡子之間的距離較大，光點會在墻上有明顯的移動，把桌面的形變顯示出來．我對實驗裝置做了如下改良，如圖4，用一面鏡子，把光點投在天花板上。一方面，實驗器材更簡單，另一方面，光點投到天花板上更容易找到。如果采用教材中的實驗裝置時光點投到教室的窗玻璃上或窗簾上，難以尋覓。但是在這個實驗中平面鏡應(yīng)該足夠小，否那么也會影響實驗效果。方案三：力學(xué)原理：利用初中所學(xué)杠桿原理如圖5為裝置圖〔小黑點為杠桿支點〕，當在薄板桌面下掛上重物時，桌面向下彎曲，帶動與之相連的杠桿裝置，將微小形變逐步放大，指針向上轉(zhuǎn)動較大角度。由圖5所示的位置變?yōu)閳D6所示的位置方案四：力學(xué)原力是物體運動狀態(tài)改變的原因。在一張足夠光滑的水平放置的大桌子上近距離放置兩個光滑小球，兩小球靜止，你用手輕輕地在兩球之間的桌面上用力按，觀察會有什么現(xiàn)象？你會發(fā)現(xiàn)小球會向你手按的地方滾動。這個現(xiàn)象也說明當我們用手按兩球之間的桌面時，桌面發(fā)生了微小的形變。以上是我研究物體發(fā)微小形變的一些不成熟的方法，希望大家多指點，并期待在研究物體微小形變這方面有更好的開展。愛因斯坦說過：一個問題的提出往往比解決一個問題更難，讓我們時刻準備著發(fā)現(xiàn)問題吧課堂評價課堂評價學(xué)習態(tài)度：ABCD自我評價ABCD教師評價動手能力實驗過程ABCD自我評價ABCD教師評價儀器整理ABCD自我評價ABCD教師評價第三課潛望鏡制作背景資料背景資料大家知道，光是沿直線傳播的，而且當光照射到平面鏡上，產(chǎn)生發(fā)射，人們利用這些原理制作出了各種各樣的裝置，這些裝置為人們效勞，潛望鏡就是其中一種。潛望鏡是指從海面下伸出海面或從低洼坑道伸出地面，用以窺探海面或地面上活動的裝置。其構(gòu)造與普通地上望遠鏡相同，唯另加兩個反射鏡使物光經(jīng)兩次反射而折向眼中。潛望鏡常用于潛水艇，坑道和坦克內(nèi)用以觀察敵情。材料準備：做潛望鏡只需要兩面一樣大的小方鏡和一塊硬紙板。假設(shè)你的小鏡子長十厘米，寬七厘米，這樣，你就應(yīng)該準備一張寬4×7=28厘米的硬紙板。紙板的長度可以根據(jù)條件自己決定。紙板長一些，潛望鏡就可以做得高一些。

制作過程在紙板上劃出三條平行線，象圖中所表示的一樣，每條線之間的距離都是七厘米。把涂黑的局部剪去。用刀子沿著虛線劃一個痕跡〔注意不要劃透〕。然后，利用桌邊折一下，這樣就做成一個長方形的盒子，用牛皮紙把它粘好。用白膠布把小鏡子象下艇在水下航行的時候，也必須利用潛望鏡觀察海面的情況。

制作過程：買兩塊小鏡子。用硬紙片做兩個直角彎頭圓筒，直徑比小鏡子稍大。在紙筒的兩直角處各開一個45度的斜口，將兩面小鏡子相對插入斜口內(nèi)〔如下圖〕，用紙條粘好，把兩個直角筒套在一起，即成一個簡單的潛望鏡?！怖碚搱D〕〔實物圖、我校學(xué)生作品〕課堂評價課堂評價學(xué)習態(tài)度：ABCD自我評價ABCD教師評價動手能力實驗過程ABCD自我評價ABCD教師評價儀器整理ABCD自我評價ABCD教師評價第四課滴水點燈背景資料背景資料主持人已經(jīng)說過，這個實驗叫“滴水點燈”。所謂滴水點燈，就是用水去點燃燈火。有句俗話說：“水火不相融”。這句話恐怕沒有不知道的。而主持人卻說滴水點燈，不是天方夜潭嗎？請別過早加以否認。許多看來與常規(guī)相悖的事情，在一定條件下可以轉(zhuǎn)化。譬如說，冰是涼的，但高壓下可以得到熱冰。半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，用它制成的光敏管，阻值卻隨光線強弱而變化。這些例子，可以說明事物不是僵死的、一成不變的。說到這里，有人心里嘀咕：眼見為實，耳聽為虛。你說滴水點燈，那就演示演示吧。對，還有什么比親眼所見更令人信服呢，事實才是最好答案！下面，我將用水把電燈點亮。這是一個小電珠、水槽，水槽旁邊有一杯水。拿起水杯，將水倒進水槽，注意電珠是否點亮。電珠亮起來了，光輝四射。它照亮了三尺講臺，也照亮了我們的心：滴水點燈，這是千真萬確的事實！奇怪嗎？不奇怪！不奇怪嗎？奇怪！奇怪者，以水點燈也。不奇怪者水并沒有真正燃燒。電珠亮起，因為連接電池的電路通了，電珠不亮，可能是連接電池的線路斷開。翻開蓋子，我們看到這里有兩節(jié)干電池，電池的兩端用導(dǎo)線接到電珠上。將連接電珠的導(dǎo)線截去一段后安上絕緣水槽，往槽中倒水，水淹過連接水槽一端導(dǎo)線的金屬板，電路接通，電珠就亮了。當然，水是電的不良導(dǎo)體，因此，應(yīng)事先在水中加點食鹽。這樣，水槽里的水就成了導(dǎo)電液，其作用等于補上截去的那段導(dǎo)線。剛剛，我演示的是食鹽水作導(dǎo)體使連接電池和電珠的電路相通。下面的表演中，我們會看到比這更為奇特的現(xiàn)象呢。制作材料：一號電池兩節(jié)；電池盒一個；電珠座一個；電珠一個；三極管〔9013〕一只；塑料盒〔約9×6×2cm〕一個；木板、導(dǎo)線、銅皮適量．制作過程：1)作支架：用木板做一個22×14×2．5cm的無底木盒，將25×4×2cm的木板豎立在盒上，用釘子釘牢．2)作導(dǎo)電水槽：用塑料盒做水槽，用銅皮做電極。將2片長約3cm的條形銅皮用易熔膠粘在塑料盒兩端底部，并用易熔膠把塑料盒粘在支架底盒前面。3)裝電池盒與電珠座：用白乳膠將電池盒粘在立柱與塑料盒之間的底盒上．將電珠座如圖１Ｂ固定在立柱上，使電珠座距立柱頂部約2cm，見圖１Ａ．然后，在立柱旁，電池盒底部、塑料盒兩電極旁分別鉆兩個孔〔共6個孔〕，用于連接導(dǎo)線．4)連接電路：按圖２連接電路，并注意將三極管、導(dǎo)線隱蔽在底部。實驗方法與現(xiàn)象：安上小電珠，用燒杯裝好鹽水，將鹽水徐徐倒入小槽，電珠即被“點”亮．原理解釋：未倒鹽水前，水槽中兩電極斷路，電珠不亮．倒鹽水后，因鹽水導(dǎo)電，兩電極通路，電珠發(fā)亮．課堂評價課堂評價學(xué)習態(tài)度：ABCD自我評價ABCD教師評價動手能力實驗過程ABCD自我評價ABCD教師評價儀器整理ABCD自我評價ABCD教師評價第五課游標卡尺的研究與模型制作背景資料游標卡尺，是一種測量長度、內(nèi)外徑、深度的量具。游標卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標兩局部構(gòu)成。主尺一般以毫米為單位，而游標上那么有10、20或50個分格，根據(jù)分格的不同，游標卡尺可分為十分度游標卡尺、二十分度游標卡尺、五十分度格游標卡尺等。游標卡尺的主尺和游標上有兩副活動量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，內(nèi)測量爪通常用來測量內(nèi)徑，外測量爪通常用來測量長度和外徑。背景資料研究目的：1．應(yīng)用所學(xué)物理等方面的科學(xué)知識；2．培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力；3．培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度；4．培養(yǎng)學(xué)生合作能力；研究背景：《游標卡尺的使用》是現(xiàn)行高中物理第一冊教材中一個根本的學(xué)生實驗，也是高考的熱點內(nèi)容。教材以精度為0．1mm游標卡尺為例詳細講解了游標卡尺的構(gòu)造原理和讀數(shù)方法，而對精度為0．05mm和精度為0．02mm的游標卡尺只作了簡單介紹。目前我們學(xué)校實驗室配備的都是精度為0．02mm的游標卡尺，對精度為0．05mm的游標卡尺讀數(shù)的訓(xùn)練，一般只能紙上談兵，以致學(xué)生認識模糊，考試中錯誤率較高。制作原理：研究游標卡尺的構(gòu)造原理，用紙親手制作游標卡尺模型，以求在制作的過程中進一步掌握游標卡尺的構(gòu)造原理和讀數(shù)原理。制作過程：〔下面介紹紙質(zhì)精度為0．05mm游標卡尺模型制作方法〕1．材料和工具：較厚的白色或淺色包裝盒紙板、毫米刻度尺、刀片、膠水等。2．用鉛筆按下列圖的形狀和尺寸〔單位為mm，尺寸供參考〕在紙板上先畫線，再用刀片切出主尺A、游標尺B1、游標尺B2、上嵌條C、下嵌條D五塊，其中B2的陰影局部挖去。3．用紅色細鋼筆準確描出長約17mm的刻度，即為主尺刻度。4．根據(jù)平面幾何中平行線等分段定理，在白紙上將19mm的長度20等分，用細鋼筆畫出刻度線，切成約8mm寬的游標尺刻度。5．安裝：首先從下到上按B1、C、D、B2的順序用膠水粘在一起構(gòu)成游標尺，待膠水干后將主尺A的右端從做好的游標尺左邊空隙插入。課堂評價課堂評價學(xué)習態(tài)度：ABCD自我評價ABCD教師評價動手能力實驗過程ABCD自我評價ABCD教師評價儀器整理ABCD自我評價ABCD教師評價第六課失重現(xiàn)象小實驗背景資料失重現(xiàn)象”是高中《物理》〔試驗修訂本·必修〕第一冊第三章第七節(jié)的內(nèi)容，失重現(xiàn)象是物理學(xué)中一種很神奇的現(xiàn)象，產(chǎn)生失重現(xiàn)象的物體的視重為零，就好似沒有重力一樣〔實際上重力仍然存在〕，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是當物體向下的加速度等于g時，物體對支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α车扔诹?。背景資料你能夠想像出失重的條件下會發(fā)生什么現(xiàn)象嗎？你設(shè)想地球上一旦重力消失，會發(fā)生什么現(xiàn)象，在宇宙飛船中就會發(fā)生什么現(xiàn)象。物體將飄在空中，液滴呈絕對球形，氣泡在液體中將污泥濁水上浮。宇航員站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服，走路務(wù)必小心，以防不慎，將“上不著天、下不著地”食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，進入宇航員的眼睛、鼻孔……你還可以繼續(xù)發(fā)揮你的想像力，舉出更多的現(xiàn)象來一、鏈條失自制一木架，在木架上端懸掛一根細鏈條，使鏈條的一端A固定在木架橫梁上，另一端B用細線系在鏈條A端的一個環(huán)上〔為使現(xiàn)象明顯可使鏈條長一些，在B端掛一個鉤碼〕.此裝置放在帶有托盤的臺秤上，如圖1所示，裝置靜止時觀察臺秤指針所指的示數(shù).點燃火柴燒斷系住鏈條B端的細線，這時引導(dǎo)學(xué)生觀察臺秤示數(shù)的變化，可觀察到臺秤示數(shù)變小.這說明鏈條下落時發(fā)生了失重現(xiàn)象.但當這一半鏈條下落到被上一半鏈條拉住靜止時，臺秤又恢復(fù)到原來的示數(shù).二、壓力消失現(xiàn)象在一個平底吊盤上放一個重物m，把一張薄紙條A的一端壓在重物m和吊盤之間，如圖2所示，紙條盡量窄且不很結(jié)實.當抽動一端時，紙條輕易地被拉斷.實驗時，一只手把紙條的另一端固定，另一只手提著盤的吊線B〔也可以請學(xué)生上講臺來幫助教師完成此實驗〕.先用手提著盤和重物慢慢下降，那么紙條先被拉緊，接著就斷裂了.這是因為紙條被重物壓著的一端存在靜摩擦力的作用.第二次換一張同樣的紙條，把紙條的一端壓在重物和盤之間，另一端固定，但是提吊線B的手突然放開，使盤和重物同時自由下落，可以看到紙條不但沒有被拉斷而且完好如初.這是因為自由下落過程中重物完全失重，不受盤的支持力，其反作用力——重物對盤的壓力也就消失了，使靜摩擦力不復(fù)存在.因此，可以沉著地拉出紙條.三、噴泉失射現(xiàn)象

取一只舊塑料瓶〔如可樂瓶〕，在瓶的一端側(cè)壁上鉆幾個小孔，用手指堵住小孔，向瓶中裝滿水〔向水中滴幾滴紅墨水，便于看得更清楚〕，松開手指，那么水就會噴射出來.這是水的重量產(chǎn)生的壓強對瓶壁的作用.如果松開了拿瓶的手，讓瓶自由下落，這時可以看到水立即停止噴出.這是因為正在自由下落的水處于完全失重狀態(tài)，水層之間不再存在壓力，故水不會從孔中流出.

四、斜面上下滑小車失重現(xiàn)象

用薄三合板自制一個斜面〔稍長些〕，把一小車通過細線固定在斜面的上端，如圖3所示．此裝置放在帶有托盤的臺秤上〔固定好〕，待裝置靜止時觀察臺秤指針所指的示數(shù).點燃火柴燒斷系住小車的細線，小車將沿斜面加速下滑，這時可觀察到臺秤示數(shù)變小.這說明小車加速下滑過程中發(fā)生了失重現(xiàn)象.第七課熱傳導(dǎo)比賽熱從物體溫度較高的一局部沿著物體傳到溫度較低的局部的方式叫做熱傳導(dǎo)。背景資料熱傳導(dǎo)是高中物理熱學(xué)現(xiàn)象之一，物體或系統(tǒng)內(nèi)的各點間有溫度差，是熱傳導(dǎo)的必要條件。背景資料熱傳導(dǎo)其在固體、液體和氣體中均可發(fā)生，但嚴格而言，只有在固體中才是純粹的熱傳導(dǎo)，而流體即使處于靜止狀態(tài)，其中也會由于溫度梯度所造成的密度差而產(chǎn)生自然對流，因此，在流體中對流與熱傳導(dǎo)同時發(fā)生。比賽內(nèi)容：把鋼勺、鋁勺、瓷勺、塑料勺插進一只玻璃杯中。在各種勺柄的同等高度上涂一小塊豬油，再在油上粘一粒小豆子。然后給玻璃杯里倒上開水，仔細觀察，看哪個勺柄上的豆子先掉，哪個后掉？結(jié)果是：鋁勺柄上的豬油融化得最快，豆子先掉下來；第二個、第三個掉下來的，分別是鋼勺、瓷勺柄上的豆子；而塑料勺柄上的豆子，過了很長時問還掉不下來。這個實驗說明，不同的物體傳導(dǎo)熱的本領(lǐng)是不同的。人們把善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的良導(dǎo)體，把不善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的不良導(dǎo)體?？茖W(xué)家通過大量的實驗和研究發(fā)現(xiàn)，固體中的金屬是熱的良導(dǎo)體，其中銀和銅的熱傳導(dǎo)本領(lǐng)又最強；其他的固體大都是不良導(dǎo)體，如石頭、陶瓷、玻璃、木頭、皮革、棉花等等。我們用來做飯、燒菜的鍋都是用善于傳熱的金屬制成的，目的就是能讓熱盡快地傳給待加工的食物。冬季人們穿的是棉衣、毛衣或羽絨衣，因為這類東西都是熱的不良導(dǎo)體，可以保存身體發(fā)出的熱量，到達保暖的目的。第八課會吹泡的瓶子背景資料熱脹冷縮是物體的一種根本性質(zhì)，物體在一般狀態(tài)下受熱以后會膨脹，在受冷的狀態(tài)下會縮小。大多數(shù)物體都具有這種性質(zhì)。〔注：水在4℃以上會熱脹冷縮而在4背景資料物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。這是由于物體內(nèi)的粒子〔原子〕運動會隨溫度改變，當溫度上升時，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹；但當溫度下降時，粒子的振動幅度便會減少，使物體收縮。物體都有熱脹冷縮的現(xiàn)象，日常生活中我們可以利用這種現(xiàn)象解決一些困難。制作原理：通過加熱將瓶中的空氣擠出，然后再通過冷卻將水吸到瓶子里。這樣，你就會看到物體的熱脹冷縮。材料準備：制作過程：1.將吸管放入瓶口，用橡皮泥密封。2.將其他吸管與第一支吸管相接，形成一個長管。3.用一點色素染一下玻璃杯中的水。4.將瓶子置入大盤子，彎曲吸管，使它探入玻璃杯中。5.向瓶壁澆熱水，吸管會排出大大的氣泡。6.再向瓶壁澆冷水。染色的水會經(jīng)吸管吸入瓶中。第九課神奇的花背景資料一般我們認為，水是往低處流的，但水也可以流向高處！做一個實驗使花改變顏色，你就可以知道，植物是怎樣得生長所需的水的。背景資料材料準備:制作過程：1.給每杯水分別參加不同的色素。2.小心地將一枝花的花莖剪開到花頭下。把每一枝花的莖根修齊。把劈開花莖的花分別放到兩個不同的杯子里。把有完整花莖的那枝花放在第三個杯子里。把花放進一個溫暖的房間。一個小時以后，它們開始改變顏色，它們吸收上來彩色的水，沿著花莖向上移動到達了花瓣。5.把芹菜去根并放進紅顏色的水里，紅色水沿著莖往上升到葉子，芹菜葉子變成了紅色。如果你切開一段芹菜，你就可以看到芹菜攜水上升的葉脈。第二篇物理與生活自行車中的物理知識自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N普遍的交通工具，常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等．它結(jié)構(gòu)簡單，方便實用，下面分別介紹自行車的有關(guān)原理和其中涉及到的相關(guān)物理知識?！惨弧匙孕熊嚨挠嘘P(guān)原理一、車體設(shè)計原理Ａ：手把連接前輪的轉(zhuǎn)向機制是輪軸的運用，一般女裝車手把大多比擬寬，就是因為把“輪”的半徑加大，可以更省力，騎起來很優(yōu)雅．Ｂ：剎車把手是一個簡單的杠桿，使用者用很小的力就可對剎車片產(chǎn)生很大的壓力．Ｃ：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時在接地點產(chǎn)生向后的摩擦力來使車體減速．以前輪夾式剎車和傳統(tǒng)后輪軸心的盤式剎車來比擬，對同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長，會比后者有較大的力矩，效果較佳．Ｄ：接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進，剎車也是同樣道理．Ｅ：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來減少摩擦，提高傳動效率．Ｆ：踏板是輪軸的運用．Ｇ：前后齒輪是利用鏈條傳動的齒輪系統(tǒng)，因為前大后小，所以費力而省時，可以把車子加速到很快．Ｈ：后齒輪傳動給后輪是一種作用力施在軸上的輪軸系統(tǒng)．Ｉ：有些座墊下方是以彈簧為避震器，是彈簧在日常生活中除了做為彈簧秤外，另一大用途．Ｊ：新型自行車有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運用．二、為何自行車剛騎動時手把會不自覺轉(zhuǎn)動？自行車根本上是兩點著地，騎動時可以不倒下是因為兩輪滾動時產(chǎn)生水平方向的角動量；當車子幾乎靜止時角動量消失了，質(zhì)心要通過底座(人和車體在地面的投影)的時機非常少，不可防止就要倒下，此時假設(shè)轉(zhuǎn)動手把就會產(chǎn)生垂直方向的角動量，使車子保持平衡，這點和飛盤轉(zhuǎn)動時可以保持平穩(wěn)飛行有異曲同工之妙，但因為轉(zhuǎn)動不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐很久．三、變速原理設(shè)前齒輪半徑a、后齒輪半徑b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費時，所以車騎得不快，一般在起動時會把a/b調(diào)小一點，比擬容易克服最大靜摩擦力，之后再把比值變大．一輛十段變速的自行車有兩個不同半徑的前輪，后面有五個，以共有十種組合．四、剎車原理從運動學(xué)的角度來看，急剎車車子可能向前翻倒．先考慮前輪剎死的情形：此時以前輪著地點為支點，因車子有向前的慣性(人車的質(zhì)心明顯在支點右上方)，很容易有向前翻的情形發(fā)生；那后輪剎車的情形又如何呢?如果后輪剎死了車子的慣性一樣向前，但此時前輪對地面的壓力會增大，相對減少后輪的下壓力，所以翻車的時機較少，當然假設(shè)是向前的慣性實在太大，車子一樣會以前輪為支點旋轉(zhuǎn)而使后輪會上蹺．綜合以上可知：自行車最好不要單獨剎前輪，假設(shè)只有一個剎車系統(tǒng)應(yīng)裝在后輪，當然兩輪一起剎車最理想．不管用那一輪剎車，前輪的下壓力一定會增大，后輪的一定減少，所以前輪的剎車摩擦力比后輪的大．所以在機車或汽車上，效果較佳(當然也較貴)的碟式剎車裝在前輪，后輪再裝鼓式剎車，此即常在汽車廣告中聽到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎車一定同時作用，以免翻車．〔二〕自行車中的物理知識下列圖是一種常見的自行車，在其中涉及到很多物理知識，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識，下面具體來分析一下．一、力學(xué)知識1．摩擦方面(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度．增大摩擦力．(2)車軸處經(jīng)常上一些潤滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力．(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動摩擦為滾動摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動方便．(4)剎車時，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車前進時，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進的動力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進的阻力；自行車靠慣性前進時，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個力均是自行車前進的阻力．2．壓強方面(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當一普通的成年人騎自行車前進時，自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計算出自行車對地面的壓強為6.5×104Pa．(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，減小壓強．(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強，(4)自行車的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時，氣體的質(zhì)量越大，壓強越大．(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對身體的壓強．3．輪軸方面(1)自行車的車把相當于一個輪軸，車把相當于輪，前軸為軸，是一個省力杠桿。(2)自行車的腳踏板與中軸也相當于一個輪軸，實質(zhì)為一個省力杠桿．(3)自行車的飛輪也相當于一個省力的輪軸．4．杠桿方面：自行車的剎車把相當于一個省力杠桿．5．慣性方面(1)當人騎自行車前進時，停止蹬自行車后，自行車仍然向前走，是由于它有慣性．(2)當人騎自行車前進時，假設(shè)遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后再捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去．6．能量轉(zhuǎn)化方面(1)當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由于下坡時人和自行車的重力勢能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動能．(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車的動能，這樣上坡時動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，能上得更高一些．(3)如圖4所示，自行車的車梯上掛有一個彈簧，在它彈起時，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，車梯自動彈起．7．聲學(xué)方面(1)自行車的金屬車鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動而引起的．8．齒輪傳動方面(1)線速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，設(shè)齒輪邊緣的線速度為v，齒輪的半徑為R，齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω，那么有v=ωR．二、熱學(xué)知識在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因為對于質(zhì)量、體積一定的氣體，當溫度越高，壓強越大，當壓強到達一定程度時，假設(shè)超過了輪胎的承受能力，就會發(fā)生爆胎的情況．三、光學(xué)知識在日常生活中，自行車的后面都裝有一個反光鏡，它的設(shè)計很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內(nèi)外表作為反射面，這叫角反射器．當有光線從任意角度射向尾燈時，它都能把光“反向射回”，當光線射向反光鏡時，會使后面的人很容易看到．在夜間，當汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強遠大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到．四、電學(xué)方面在有些自行車上裝有小型的發(fā)電裝置，它利用摩擦轉(zhuǎn)動，就像我們在實驗室中看到的手搖發(fā)電機一樣，發(fā)出的電能供應(yīng)車燈工作，起到一定的照明作用．體育中的物理知識體育是我們最喜歡的課程，平時在體育課中，進行各種各樣的體育活動，其實每一項體育運動中都滲透著許多物理知識，體育和物理形同兄妹般親密，下面介紹一些運用到物理知識的運動現(xiàn)象。舉重：在舉重比賽中發(fā)動上場之前總要在手上擦些“白粉”。這些“白粉”是鎂粉，擦過之后，可增大手與被握物體的摩擦，減少運動中的失誤。跑步：短跑運發(fā)動在短跑時要換穿短跑運動鞋，這種鞋的底部安有小釘，運發(fā)動在高速奔跑時，小釘可以扎進跑道，有效地防止運發(fā)動打滑摔倒。跑步越向內(nèi)跑道，跑的越快，這是向心力的緣故。跑到終點后，會繼續(xù)前進一段路程，這是慣性在起作用。游泳：游泳穿“鯊魚衣”在游泳比賽中，運發(fā)動常穿特殊的游泳衣──“鯊魚衣”。穿這種游泳衣的目的是減小運發(fā)動與水之間的摩擦，提高成績。鉛球投遠速度：速度快，瞬間爆發(fā)力，投得就遠。因為初速度越大，動能越大，投擲的也越遠。我們查閱書本知識知道S=v2Sin2a/g，當a不變v越大S也越大。當v不變時，a=45°時，S最大。投籃投籃角度成45°角投進的成功率較高角投進的成功率較高角投進的成功率較高角投進的成功率較高，距離越近，投進的成功率。碰板時，幾度打過去，會幾度彈回來。查閱相關(guān)的知識我們作出的解答是：在碰板中，假設(shè)以幾度打過去，就會以幾度返回來，這道理與光的反射定律是相似的。對于投籃距離越近，投中率越高，是因為球在前進過程中還一邊不斷地下落，假設(shè)距離近一些，下落的距離也會小一些，這樣命中率也就大了。乒乓球乒乓球接球，擊球時球從運動→靜止，靜止→運動。力能使物體發(fā)生形變，球擊中網(wǎng)，網(wǎng)會發(fā)生變形。氣體的熱脹冷縮現(xiàn)象，當乒乓球癟了，放入熱水中一燙，就會恢復(fù)原狀。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，從高出落下，再上升，勢能→動能→勢能。越高的地方落下，轉(zhuǎn)化成的動能越大，被反彈上去越高。足球足球越滾越慢：足球在球場上踢出的球越滾越慢，最終停下來。這是因為踢出的足球由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)，沿原來的運動方向繼續(xù)滾動；而在運動方向上只受到了滾動摩擦力的作用，這個阻力改變了足球的運動狀態(tài)，阻礙足球滾動，使球越滾越慢，所以球最終停止運動。守門員接球：當隊員大腳射門時，球速可以高達100千米/小時。如果守門員用胸部停球，那么胸部所受到的沖力將高達1500牛；如果用手接球，沖力要減少到500牛。這是因為通過手臂的運動可使球的制動距離延長3倍的緣故。守門員撲點球。守門員撲點球時，撲住的成功率一般只與守門員的判斷反響能力有關(guān)，為什么呢？因為點球的位置距球門只有9．15米，射門時球速可以高達100千米/小時，這樣球到球門的時間大約是0．32秒，而人腦的反映時間大約是0．6秒，這樣足球到球門的時間就會遠遠小于人腦的反映時間，所以守門員根本沒有時間調(diào)整自己的意識，因此點球的撲住與否跟守門員對進球方向的預(yù)先判斷直接有關(guān)。正是由于這種原因我們在看點球大戰(zhàn)時，球明明向球門左邊飛去而守門員卻撲向右邊就缺乏為奇了。運發(fā)動絆倒時前傾：快速奔跑的運發(fā)動被對方運發(fā)動的腳或身體絆住時，都是向前傾倒。出現(xiàn)這種情況的原因是：人的下半身由于被絆住而停止了運動，上身卻由于慣性仍保持原來的運動狀態(tài)繼續(xù)向前運動，于是奔跑的運發(fā)動絆倒時向前傾倒。噴霧療傷：在足球比賽中，運發(fā)動相互碰撞跌倒后，常看到運發(fā)動雙手抱腿，在地上翻滾。這時，隊醫(yī)就會迅速進場，從藥箱中取出一只瓶子，對著球員的傷痛處噴出一股白霧，一會，傷員疼痛消失，就可以重新入場比賽了。實際上這是因為瓶中裝的是“冷氣霧鎮(zhèn)痛”，它是由氟氯甲烷配一些鎮(zhèn)痛治傷藥組成，這種藥液從噴嘴噴到傷處時，迅速汽化成霧狀。由于汽化要吸收大量的熱量，運發(fā)動受傷處溫度將急劇下降，血管收縮，神經(jīng)麻痹，于是痛感就很快消失。弧線球的形成：我們在看球時，經(jīng)常聽到解說員說：球在空中劃著美麗的弧線，直掛球門死角。那么球為什么在空中劃著美麗的弧線呢？那是因為運發(fā)動在踢球時，用腳的內(nèi)側(cè)或外側(cè)摩擦球使球在空中水平方向運動，這樣就造成了球的水平兩側(cè)的氣流速度大小不一樣，根據(jù)氣體流速與壓強的關(guān)系，空氣對球在水平方向上的力的大小也就不一樣，所以球在前進的同時，還在與球前進方向垂直的水平方向上發(fā)生彎曲，從而造成了“美麗的弧線”。跳高、跳遠跳高、跳遠運發(fā)動往往選擇體重較輕的人參加，這是因為跳高、跳遠時要克服重力做功。起跳的越有力，跳的越遠，這是由于力的作用是相互的。拔河兩隊拔河時，手長久握住繩子會發(fā)燙，這是摩擦生熱的原因。在拔河時盡量要降低重心，這是因為重心越低穩(wěn)定性越好。地面越粗糙越有利，因為摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)。兩隊勢均力敵時，繩子處于靜止狀態(tài)，二力平衡了。影子告訴我們什么在陽光下或燈下，按照圖中的方法，用兩只手做出各種姿態(tài)，你會看到，墻上映出了狗、鴨、飛鳥等等的生動形象。請你想一想：為什么影子和物體的形狀總是相似的？

影子還可以告訴我們一些什么呢？當我們在陽光下奔跑的時候，我們的影子總是緊緊地跟著我們；汽車無論跑得多么快，它的影子也總是緊跟著它，真是形影不離。這個簡單的現(xiàn)象告訴我們：光的傳播速度一定比人和汽車的速度快得多。假設(shè)光跑得慢，那么，光從人的頭部跑到地面的時候，人又向前跑了一段距離，頭部的影子就會落后一大段。事實當然不是這樣的。閃電打雷的時候，你總是先看見閃電，后聽見雷聲。這證明，光的傳播速度比聲音的傳播速度也快得多。光的傳播速度有多快呢？用普通的方法是很難測得出來的。經(jīng)過科學(xué)家的屢次測定，光每秒鐘大約跑三十萬公里〔更準確地說，光在真空里的速度是每秒鐘299792.46公里〕。也就是說，只要一秒鐘，光就可以在北京和上海之間跑一百多個來回。光速差不多是聲音在空氣中傳播速度的九十萬倍。光在宇宙萬物的運動會上，稱得上是賽跑冠軍。光有著直線前進的性格，又有著輕盈敏捷的腳步。對這個不知疲倦的“賽跑冠軍”，有的人卻抱怨起來，他們說：“光跑得大慢，簡直象爬行?！边@是為什么呢？當人類開始向宇宙空間進軍的時候，人們深深感到宇宙實在太大了。除了太陽以外，距我們最近的恒星是半人馬星座中的α星〔又叫比鄰星〕。它發(fā)出的光要經(jīng)過4.3年才能到達地球?，F(xiàn)代的天文望遠鏡看到的遙遠恒星，它的光要經(jīng)過幾十億年才能到達地球。換句話說，我們看到的光線是它在幾十億年以前發(fā)出來的，至于現(xiàn)在這個恒星的面孔如何，要再等幾十億年以后才能看見。這多么讓人著急?。‰y怪一些科學(xué)家說：“光象蝸牛一樣在宇宙中爬行。”可是，到目前為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)比光運動得更快的東西。成語中的物理原理仔細研究某些漢語成語可以發(fā)現(xiàn)有些漢語成語蘊涵著深刻的物理原理，在物理和語文課堂教學(xué)中相互滲透相關(guān)的知識，不僅可使課堂教學(xué)生動、活潑大大地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣，而且有利于突破學(xué)科本位，淡化學(xué)科界限，強化知識滲透。下面就從物理學(xué)的角度例析有關(guān)的漢語成語。１.關(guān)于力現(xiàn)象的漢語成語1-1刻舟求劍《漢語成語詞典》以下簡稱《詞典》中是這樣解釋的，據(jù)說從前楚國有一個人過江時把劍掉在水里，他在船沿上劍掉下去的地方刻了記號，等船停下后他便從刻有記號的地方下水找劍，結(jié)果沒有找到，見《呂氏春秋·察今》。比喻拘泥固執(zhí)，不知道隨著情勢的變化而變化。從物理學(xué)的角度來分析此人錯選了參照物。因船相對劍是運動的，那么船和劍的相對位置在不斷地發(fā)生變化，那么確定劍的位置應(yīng)選擇與劍的相對位置不變的物體為參照物，如岸上的石頭、樹木、花草等。1-2一瀉千里《詞典》中是這樣解釋的，瀉水急速往下流。本指江河水勢洶涌，奔騰直下，后比喻文筆流暢，氣勢奔放。從物理學(xué)的角度來分析，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化當相對高度越高時水落到低處轉(zhuǎn)化為的動能越多，動能越多，那么速度越大。所以“江河水勢洶涌、奔騰直下”的解釋突出了江水的流速大。1-3沉李浮瓜《詞典》中是這樣解釋的，三國·魏·曹丕《朝歌令吳質(zhì)書》“浮甘瓜于清泉沉朱李于寒水?！敝甘钐彀压稀⒗畹确旁诶渌薪龊笫秤?。也指暑天在冷水中浸涼后食用的瓜果。從物理學(xué)的角度來分析，為什么不說“沉瓜浮李”呢因為這種說法違背了客觀規(guī)律。大家知道，一般瓜類如東瓜、南瓜等內(nèi)部都有空心局部，正因如此，其重比同體積的水要輕，全部浸沒在水中時F浮G瓜，即瓜類均要上浮。而李子、桃子等果實內(nèi)均有核仁因此把它們放入水中時F浮G瓜，會下沉于水底。因此古人說“瓜浮李沉”而不說“瓜沉李浮”。1-4一發(fā)千鈞《詞典》中是這樣解釋的。鈞：古代以三十斤為一鈞，一根頭發(fā)吊著千鈞重物，比喻形式十分危急。從物理學(xué)的角度來分析，一根頭發(fā)所承受的最大平均拉力只不過1.72牛頓。而1鈞即三十斤的力相當于150牛頓，很顯然這里用了夸張的手法,這種情況怎么能不危急呢？1-5隨波逐流《詞典》中是這樣解釋的，隨波浪而起伏，隨流水而漂蕩。比喻跟著別人行動。從物理學(xué)的角度來分析。波是由振動產(chǎn)生的，波傳播的是能量和振動形式。如果水不流動時，那么漂浮在水面的漂浮物會隨著波浪在原來位置上下振動。如果水是流動的，那么漂浮物除振動外，還隨著水一起水平流動。即漂浮物既作上下振動，又作水平移動。隨波逐流十分準確地描述了這種運動情況。２.關(guān)于熱現(xiàn)象的漢語成語2-1揚湯止沸《詞典》中是這樣解釋的，湯：開水。反復(fù)從鍋中舀起開水又倒回去，試圖制止水的沸騰。比喻解決問題的方法不徹底，不能從根本上解決問題。從物理學(xué)的角度來分析，把開水舀起來再倒回去，可以增加水的外表積，從而加快了水的蒸發(fā)速度。而蒸發(fā)是需要吸熱的，由此而降低了溫度，可以暫時緩解水的沸騰，但不能解決根本問題。2-2釜底抽薪《詞典》中是這樣解釋的，釜：鍋，薪：柴草。把鍋底的柴火抽掉。比喻從根本上解決問題。與揚湯止沸是反義詞。從物理學(xué)的角度來分析，水沸騰是要吸熱的。如果把鍋底的柴火抽掉，也就停止了給水加熱，不能從外界吸收熱量，水的沸騰就會馬上停止。2-3抱雪向火《詞典》中是這樣解釋的，向火：指烤火。抱著雪烤火，當然不會暖和。比喻所做的事和所要到達的目的相反，即使費力、也不會有好結(jié)果。從物理學(xué)的角度來分析，向火的目的是人體取暖，即吸收熱量。而抱著雪向火雪不僅會從火源處吸收熱量，還會從人體中吸收熱量。這樣人體不僅不能吸收量，反而要放出熱量。事以愿違，南轅北轍。2-4冰凍三尺非一日之寒《詞典》中是這樣解釋的，冰凍三尺，不是一天的寒冷所凝成的。比喻事情由來已久，不是一朝一夕所形成的。從物理學(xué)的角度來分析，水在0℃３.關(guān)于聲現(xiàn)象的漢語成語3-1掩耳盜鈴《詞典》中是這樣解釋的，《呂氏春秋·自知》記載，有一個人想把一口鐘偷回家，但那口鐘太大背不動。于是他就把那口鐘砸爛，鐘發(fā)出了響聲，他怕別人聽見，就用手把耳朵捂住。人們稱此為“掩耳盜鐘”。后世多說“掩耳盜鈴”。比喻自欺欺人。從物理學(xué)的角度來分析，減少噪聲的途徑有三條：一是從聲源處減弱。二是在傳播途徑中減弱。三是在人耳處減弱。這個偷鈴的人只注意到了在人耳處，且是在自己耳朵處減弱。這樣做別人照樣可以聽到鈴聲。很顯然是自欺欺人。3-2夜深人靜《詞典》中是這樣解釋的，深夜了，人們都安靜下來進入了夢鄉(xiāng)。從物理學(xué)的角度來分析，深夜，工廠沒有機器的轟隆聲，農(nóng)村沒有雞、狗、貓、鴨等各種動物的鳴叫聲，也聽不到人們大聲的喧嘩聲。此時處在30dB至40dB的較理想休息和睡眠的安靜環(huán)境中，真可謂萬籟俱寂。3-3震耳欲聾《詞典》中是這樣解釋的，震得人的耳朵都要聾了。形容聲音特別大。從物理學(xué)的角度來分析，30dB、40dB是較理想的安靜環(huán)境，超過50dB就會影響睡眠和休息，70dB以上會干擾談話，影響工作效率。長期生活在90dB以上的噪聲環(huán)境會嚴重影響聽力并引起神經(jīng)衰弱、頭疼、血壓升高等疾病。如果突然暴露在高達150dB的噪聲環(huán)境中，聽覺器官會發(fā)生急劇外傷引起鼓膜破裂出血，雙耳完全失去聽力?！罢鸲@”的噪聲環(huán)境當然就是130dB，150dB。為了保護聽力應(yīng)控制噪聲不超過90dB。４.關(guān)于光現(xiàn)象的漢語成語4-1漆黑一團《詞典》中是這樣解釋的，形容非常黑暗，沒有一點光明。也形容糊里糊涂，一無所知。從物理學(xué)的角度來分析，健康的眼睛能看到物體的條件是有光線射到人的眼睛，這些光線有的是光源本身發(fā)出來的光，有的是物體把日光、月光、燈光等環(huán)境光反射后射到人的眼睛，不管是哪種情況，人眼把射來的光線反向延長后即得到光源或物體的位置。如果是什么東西也看不到，當然就是漆黑一團。4-2一葉障目《詞典》中是這樣解釋的，一片樹葉擋住了眼睛。比喻目光短淺，為局部或暫時的現(xiàn)象所迷惑。從物理學(xué)的角度來分析，光是沿直線傳播的。樹葉是不透明的物體，光線射到樹葉上發(fā)生反射，不能射到人的眼睛里去，因此，人眼不能看到遠處的物體。4-3鏡花水月《詞典》中是這樣解釋的，鏡中花朵，水中月亮。①比喻可望而不可及的虛幻景象。②也比喻詩文中空靈的意境。從物理學(xué)的角度來分析，鏡中的花和水中的月都表達了平面鏡成像的物理原理。平面鏡成的像都是虛像，因此在鏡中看到的花在水中看到的月都是虛像身邊的趣味物理知識掛在壁墻上的石英鐘，當電池的電能耗盡而停止走動時，其秒針往往停在刻度盤上“

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”的位置。這是由于秒針在“

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”的位置處受到重力矩的阻礙作用最大。有時，自來水管在鄰近的水龍頭放水時，偶爾發(fā)生陣陣的響聲。這是由于水從水龍頭沖出時引起水管共振的緣故。對著電視畫面拍照，應(yīng)關(guān)閉照相機閃光燈和室內(nèi)照明燈，這樣照出的照片畫面更清晰。因為閃光燈和照明燈在電視屏上的反射光會干擾電視畫面的透射光。冰凍的豬肉在水中比在同溫度的空氣中解凍得快。燒燙的鐵釘放入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。裝有滾燙的開水的杯子浸入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。這些現(xiàn)象都說明：水的熱傳遞性比空氣好。鍋內(nèi)盛有冷水時，鍋底外外表附著的水滴在火焰上較長時間才能被燒干，且直到燒干也不沸騰，這是由于水滴、鍋和鍋內(nèi)的水三者保持熱傳導(dǎo)，溫度大致相同，只要鍋內(nèi)的水未沸騰，水滴也不會沸騰，水滴在火焰上靠蒸發(fā)而漸漸地被燒干。走樣的鏡子，人距鏡越遠越走樣。因為鏡里的像是由鏡后鍍銀面的反射形成的，鍍銀面不平或玻璃厚薄不均勻都會產(chǎn)生走樣。走樣的鏡子，人距鏡越遠，由光放大原理，鍍銀面的反射光到達的位置偏離正常位置就越大，鏡子就越走樣。天然氣爐的噴氣嘴側(cè)面有幾個與外界相通的小孔，但天然氣不會從側(cè)面小孔噴出，只從噴口噴出，這是由于噴嘴處天然氣的氣流速度大，根據(jù)流體力學(xué)原理，流速大，壓強小，氣流外表壓強小于側(cè)面孔外的大氣壓強，所以天然氣不會以噴管側(cè)面小孔噴出。將氣球吹大后，用手捏住吹口，然后突然放手，氣球內(nèi)氣流噴出，氣球因反沖而運動。可以看見氣球運動的路線曲折多變。這有兩個原因：一是吹大的氣球各處厚薄不均勻，張力不均勻，使氣球放氣時各處收縮不均勻而擺動，從而運動方向不斷變化；二是氣球在收縮過程中形狀不斷變化，因而在運動過程中氣球外表處的氣流速度也在不斷變化，根據(jù)流體力學(xué)原理，流速大，壓強小，所以氣球外表處受空氣的壓力也在不斷變化，氣球因此而擺動，從而運動方向就不斷變化。吊扇在正常轉(zhuǎn)動時，懸掛點受的拉力比未轉(zhuǎn)動時要小，轉(zhuǎn)速越大，拉力減小越多．這是因為吊扇轉(zhuǎn)動時空氣對吊扇葉片有向上的反作用力。轉(zhuǎn)速越大，此反作用力越大。電爐“燃燒”是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不需要氧氣，氧氣只能使電爐絲氧化而縮短其使用壽命。從高處落下的薄紙片，即使無風，紙片下落的路線也曲折多變。這是由于紙片各局部凸凹不同，形狀各異，因而在下落過程中，其外表各處的氣流速度不同，根據(jù)流體力學(xué)原理，流速大，壓強小，致使紙片上各處受空氣作用力不均勻，且隨紙片運動情況的變化而變化，所以紙片不斷翻滾，曲折下落。貪婪的黑洞原本是恒星實際上，黑洞概念的提出已經(jīng)有200多年了。1783年，英國人約翰·米歇爾〔JobMichel)第一個提出存在質(zhì)量足夠大并足夠緊密的恒星──它的引力是如此強大，以致連光線都不能逃逸。幾年后，法國科學(xué)家皮埃爾──西蒙·德·拉普拉斯〔Piers－SimodeLaplace〕也在他的《世界系統(tǒng)》一書中提出了和米歇爾類似的觀點，但非常有趣的是，此書的第三版和以后的版本中再也不提此事了，或許他覺得這個想法過于荒謬了。在一個多世紀以后，德國的天文學(xué)家卡爾·施瓦西〔KarlSchwarzschild〕于1916年求解出了愛因斯坦廣義相對論方程的第一個嚴格解。這個解預(yù)示可能存在一類巨大天體，這就是60年代后人們所稱的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那時通過1970年12月12日美國發(fā)射的小型天文衛(wèi)星“自由號”〔Uhuru〕，發(fā)現(xiàn)了一個來自天鵝座區(qū)域的很強的X射線脈沖源，它被命名為天鵝座X－l，這是第一個被具體確認的黑洞。從那以后，黑洞變成了天體物理學(xué)的熱門課題。今天，我們對黑洞的形成過程已有很多了解，簡單地說，黑洞是質(zhì)量巨大的恒星在超新星爆發(fā)后坍縮〔即自身極強烈的收縮〕而成的。我們可以把黑洞想像成一個巨大的“磨碎機”，它把吸進的物質(zhì)磨碎。它的中心被稱為“磨碎點”，也就是所謂的“奇點”。在此“奇點”，科學(xué)定律和我們預(yù)測未來的能力都失效了。黑洞的邊界被稱為“視界”，這是一個有去無回的界面，只要跨過這一界面就落入了黑洞的內(nèi)部。不過假設(shè)有人不幸掉進去的話，他首先看到的是被黑洞捕獲的光線，而且這些光線呈螺旋狀進入引力旋渦。一顆恒星在經(jīng)歷了平穩(wěn)的青年、中年時期后，就將進入老年，最終走向死亡。這顆質(zhì)量至少比太陽大10倍的恒星，在老年期會發(fā)生膨脹，變成一顆紅巨星，而后發(fā)生爆炸──超新星爆發(fā)。其外層物質(zhì)拋向太空，中心核那么在引力的作用下發(fā)生猛烈而突然的坍縮，形成黑洞。按照愛因斯坦的廣義相對論理論，在沒有重力影響時，時空〔圖中以網(wǎng)格表示〕是平坦的〔見圖左〕，但當存在重力時，時空就會因此發(fā)生彎曲〔見圖中〕。圖右顯示的是黑洞周圍的時空因受到黑洞強大引力影響而發(fā)生嚴重強烈扭曲的情景。一個和太陽質(zhì)量相等的黑洞，其半徑只有3公里，而太陽的半徑為69.6萬公里其實你也可以做伽利略有許多城市為愛好強烈刺激的人預(yù)備了一種極別致的娛樂，叫做“魔術(shù)秋千”。我沒有玩過這種秋千，所以只能從一本科學(xué)游戲集里抄下來一段描寫它的文字：在離地面很高的地方，有一根很鞏固的橫貫屋子的梁，梁上掛著秋千。大家在上面坐定以后，工作人員就關(guān)上門，撤去進屋子的跳板。這時候他宣布，他馬上要讓玩秋千的游客有時機去做一次短期的空中旅行了。說完以后，他就輕輕地推動秋千。然后自己就坐在后面，像駕馬車的人坐在馬車后面一樣，或者干脆走出這間屋子。這時候，秋千擺動的幅度越來越大，看來就要蕩得同橫梁一樣高了。秋千越蕩越高，最后，它繞著橫梁轉(zhuǎn)了一周。運動越來越快了，這些蕩秋千的人雖然大局部都已經(jīng)知道這個游戲?qū)嶋H上是怎么一回事，也感覺到自己確實是在擺動，確實在做著迅速的運動。他們似乎覺得自己的頭有時候是倒掛著，所以就本能地抓著坐位的扶手，免得跌下來。不久，秋千擺動的幅度開始減小了，已經(jīng)不再同橫梁一樣高了。又過了幾秒鐘，它完全停了下來。事實上，這秋千始終掛在那里，沒有動過，而是這間屋子在一種非常簡單的機件幫助下，繞著水平軸在游客周圍轉(zhuǎn)動著。屋子里的各種家具，都是固定在地板上或墻壁上的。那個罩著大燈罩的電燈看來好似很容易跌倒，其實也是焊在桌子上的。管理秋千的工作人員好似曾經(jīng)輕輕地推動過秋千，使它蕩起來，而實際上是屋子輕輕地擺動了一下，他只是做一個推的樣子。所有一切都促成大家的錯覺。這個錯覺的秘密，簡直簡單得可笑。然而在你現(xiàn)在懂得了這是怎么一回事以后，再去玩這個魔術(shù)秋千，你還是會受它欺騙的。錯覺的力量竟有這樣大！普希金的一首關(guān)于“運動”的詩，你還記得嗎？“世界上沒有運動?！币粋€滿腮胡須的哲人說。另一個哲人不開口，卻在他面前來回地走。他這個反駁真是再有力也沒有。人們都贊美這個微妙的答復(fù)?？墒?，先生們，這個有趣的事件，使我想起了另外一個例子：誰都看見太陽每天在我們頭上走，然而正確的卻是固執(zhí)的伽利略。在那些不懂秋千秘密的游客當中，你也可能做一個伽利略。你同伽利略有一點不同：伽利略曾經(jīng)向大家證明太陽和星是不動的，我們自己才在旋轉(zhuǎn)。而你卻要向大家證明：我們是不動的，整個屋子在圍著我們轉(zhuǎn)。但你跟伽利略一樣，所說的話都和常見的情況相反，所以你也很可能遇上枷利略的可悲的遭遇：被大家看作是一個睜眼說瞎話的人……天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系新鄰居最近參加“斯隆數(shù)字天宇測量”觀測方案的天文學(xué)家報告說，他們發(fā)現(xiàn)了銀河系的兩個新“鄰居”。這一發(fā)現(xiàn)使銀河系周圍矮星系的數(shù)目增加到１４個。這兩個新發(fā)現(xiàn)的矮星系均為橢球矮星系，分別位于星空中獵犬座和牧夫座的所在方向，均距離太陽約６４萬光年。一些天文學(xué)家推測，銀河系周圍可能還存在幾百個這樣的矮星系，它們“棲身”于所謂的暗物質(zhì)團塊中，圍繞銀河系緩慢旋轉(zhuǎn)。這些矮星系雖是銀河系的近鄰，但由于其亮度太小，發(fā)現(xiàn)它們不太容易。據(jù)專家介紹，一個星系的亮度不到銀河系的１０％，就被視為矮星系，而星系的亮度主要與星系中恒星的數(shù)量有關(guān)。牧夫座方向新發(fā)現(xiàn)的矮星系是迄今最暗淡的矮星系，但其亮度還是相當于１０萬個太陽?！八孤?shù)字天宇測量”觀測方案，是數(shù)個國家的博物館、大學(xué)和其他天文研究機構(gòu)組成的一個全球性協(xié)會運作的一個工程，目的是最終繪制出約占星空圖四分之一的天體詳細圖像，供科學(xué)家研究使用。詳解熱水結(jié)冰為何快于冷水古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾最先記載過這樣一個奇特現(xiàn)象——在同等低溫條件下，溫度高的水結(jié)冰速度快于冷水。坦桑尼亞學(xué)生姆潘巴１９６９年使這一現(xiàn)象變得更為人知曉，他發(fā)現(xiàn)加糖的牛奶加熱后比未加熱的牛奶結(jié)冰速度快。這種現(xiàn)象也被稱為“姆潘巴現(xiàn)象”。但個中原因是什么呢？據(jù)將于６月３日出版的英國《新科學(xué)家》雜志報道，美國華盛頓大學(xué)的喬納森·卡茨在對“姆潘巴現(xiàn)象”深入研究后認為，這一現(xiàn)象實際上與水中的溶解物有關(guān)。水在加熱過程中，一些通常會使水變“硬”的溶解物，主要是碳酸鈣和碳酸鎂等碳酸鹽，會被“驅(qū)逐”出來形成固體沉淀，這就是日常生活中常見的附在水壺內(nèi)壁上的水垢。卡茨說，未經(jīng)加熱的水中仍含有這些溶解物，在水結(jié)冰過程中隨著冰晶的形成，尚未結(jié)冰的水中這些物質(zhì)的濃度會進一步升高，甚至可達正常水平時的５０倍。這種情況會降低水的冰點，這也就減緩了冷水結(jié)冰的速度。這一原理就如同下雪后向路面撒鹽防止結(jié)冰一樣?？ù恼J為，姆潘巴在牛奶中加糖實際上是使水變得“更硬”，進一步擴大了只含少量碳酸鹽的熱牛奶與富含碳酸鹽的冷牛奶之間結(jié)冰速度的差距。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的理查德·穆勒認為，卡茨對“姆潘巴現(xiàn)象”的分析是迄今對這一現(xiàn)象做出的最深入、最嚴謹?shù)慕忉?，并認為卡茨找到了“簡單但對頭”的方式解決這一問題?！半[身人”的科學(xué)揭密在《隱身人》這本小說里，英國作家威爾斯竭力使自己的讀者相信隱身是完全能實現(xiàn)的。小說里的主人公〔作者把他描寫成了一位“世界上從來沒有過的天才物理學(xué)家”〕創(chuàng)造了一種方法，可以使人的身體變得看不見。下面是他對一位熟悉的醫(yī)師所說的關(guān)于他的創(chuàng)造的根據(jù)。“我們能夠看見一件東西，是由于這件東西能對光線起作用。你知道，物體或者是吸收光線，或者是反射光線、折射光線。如果物體既不吸收光線，也不反射光線或是折射光線，那它就根本不能被看到。例如，你看得見那個不透明的紅箱子，就因為紅色的涂料能夠吸收一局部光線，把其余的光線反射出去。假設(shè)那個箱子一點光線也不吸收，而是把全部光線都反射出去，那它在我們眼里就會是一個耀眼的白箱子，像銀制的一樣。能閃爍發(fā)光的箱子只能吸收很少的光線，它的外表上反射的光線一般也不多，只是在箱子上的某些地方，在箱棱上反射著和折射著光線，這樣就使我們清楚地看到它的閃爍著反射光的外表──有點像發(fā)光的骨架。玻璃箱子發(fā)光比擬少，在我們眼里它不像閃爍著光的箱子那樣清楚，這是因為玻璃上反射的光線和折射的光線比擬少。如果把一塊普通白玻璃放在水里，特別是如果把它放在某種比水密度更大的液體里，那就幾乎會完全看不見它，因為透過水射到玻璃上的光線，受到折射和反射的程度非常小。玻璃已經(jīng)變得跟飄在空氣里的一股二氧化碳或氫氣一樣，看不見了。”“是的，”坎普〔醫(yī)師〕說，“這一切都極簡單，在今天，每一個學(xué)生都知道。”“可是還有一件事也是每一個學(xué)生都知道的。如果把一塊玻璃搗碎成粉，在空氣里它就變得十分容易看見了──它變成了不透明的白色粉末。為什么會這樣呢？因為把玻璃搗碎，就是增加它的外表也就是使它所反射和折射的光線增多。玻璃片只有兩個面，而玻璃粉末的每一顆粒都能反射和折射通過它的光線，所以能夠透過它的光線就非常少?？墒侨绻褤v碎了的白玻璃放在水里，它馬上就會隱去。搗碎了的玻璃和水有幾乎相同的折射率，這就使光線從水進入玻璃或從玻璃進入水的時候，發(fā)生極少的折射和反射。

“把玻璃放在任何一種折射率同它差不多的液體里，你就不能看到它：但凡透明的物體，只要把它放在折射率同它相同的介質(zhì)里，就會變得看不見。懂得這一點以后，只要略微想一想就會相信，我們也能使玻璃在空氣里變得看不見：設(shè)法把玻璃的折射率做得跟空氣的折射率相同；因為這時候光從玻璃透到空氣里，不再會被反射，更不會被折射?！薄皩Γ瑢?，”坎普說，“但是要知道，人并不是玻璃啊?！薄安唬吮炔ＡЦ该??！薄昂f！”“自然科學(xué)家也是這樣說的！難道你只過了10年，就完全忘記了物理學(xué)嗎？譬如紙是透明的纖維制成的，它所以會發(fā)白而不能透光，正同玻璃粉會發(fā)白而不能透光是同樣的道理。但是如果你在白紙上涂上油，讓它來填滿纖維之間的空隙，使紙只能用外表來折射和反射光，那末這張紙就會變得同玻璃一樣透明了。不但紙是這樣，布的纖維，毛織物的纖維，木材的纖維，我們的骨骼、肌肉、毛發(fā)、指甲和神經(jīng)都是這樣！總之，人身上的一切，除了血里的血紅素和頭發(fā)里的黑色素以外，都是透明無色的組織組成的。所以要使我們彼此看不見是不很費事的！”

有一件事實也可以做這種見解的證據(jù)，就是身上沒有毛、組織里缺乏色素的生著白化病的動物，是相當透明的。1934年夏天，有一位動物學(xué)家在兒童村里找到一只缺乏色素的白蛙，曾經(jīng)這樣描寫過它：“皮很薄，肌肉組織能透光；內(nèi)部器官和骨骼等都能看到……透過腹壁能夠非常清楚地看到這種缺乏色素的蛙的心臟的跳動