浙教版初中科學(xué)八年級上冊 《思維導(dǎo)圖畫冊》

《思維導(dǎo)圖畫冊》

-（八年級）

第一講《海底兩萬里》

知識思維體系

水的我國的水

分布資源分布

淡水少，可利用的淡水更少

生命與水

機(jī)盼布

@1-1,卷海：除也上抽殳降水后,沿地表我地下運(yùn)動的本L下去的水補(bǔ)處機(jī)構(gòu).墳、河泣,海洋。

表1-1地球上主要水體的平均更新周期

水體名稱更新周期

大氣水9~11天

河水11~18天

湖泊淡水10~100年

地下水100?1000年

海洋水約5000年

冰川約10000年

科學(xué)畫冊

?南非面臨嚴(yán)重缺水狀況專家：從南極拉回冰山

據(jù)路透社與《每日郵報》報道，救助專家NickSloane

大膽推出計劃，從南極捕獲冰山以解決南非水資源

嚴(yán)重短缺的問題。此項頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)包括穿行

1200英里（約1990公里）開闊水域，計劃可為南非

提供數(shù)百萬升潔凈淡水

Sloane認(rèn)為，他的計劃“可以在一年內(nèi)每天生

產(chǎn)1.5億升淡水”，滿足城市約30%的需求。他計

劃在月末舉行會議，向城市官員和投資人推出自己的1.3億美元（約合人民幣8.2億）計劃。市政府目前尚

未回應(yīng)。

?海冰已成塑料微粒臨時“儲存庫”

塑料污染已經(jīng)擴(kuò)散到多遠(yuǎn)？英國《自然?通訊》雜志日前發(fā)表的一項環(huán)境學(xué)研究稱，曾經(jīng)純凈的海冰正成

為塑料微粒的臨時“儲存庫”——海冰內(nèi)含有大量塑料微粒（直徑小于5毫米的塑料），它們是隨海冰移

動而擴(kuò)散至北冰洋的。該發(fā)現(xiàn)同時證實(shí)，大量塑料微?？赡芤驓夂蜃兓瘜?dǎo)致的海冰消融而被釋放進(jìn)入海洋。

每年大量塑料垃圾涌入海洋，其中大塊塑料會分解為微粒。此前一項研究顯示，已有數(shù)以萬億計的塑

料微粒出現(xiàn)在北極海冰中，每立方米海冰含有多達(dá)240個塑料微粒，這一密度約是大太平洋垃圾漂浮帶塑

料微粒的2000倍。

此次，德國阿爾弗雷德?魏格納極地與海洋研究院科學(xué)家埃爾科?皮肯及其同事，分析了冰芯中塑料

微粒的組成以及海冰的漂移軌跡，使用冰生長模型鑒定了究竟是哪些區(qū)域的塑料微粒在海冰生長期間被困

在冰內(nèi)，并鑒定出了不同起源冰芯內(nèi)聚合物的獨(dú)特組成。研究還表明，這些海冰樣本源自美亞海盆和歐亞

海盆，大部分是通過北極貫穿流(TranspolarDrift)穿過北冰洋中部的。

研究人員認(rèn)為，北冰洋中部的塑料微粒分布比之前所想的要復(fù)雜得多。更嚴(yán)重的是，因海冰消融而釋

放的塑料微粒，很可能將遍布北冰洋表面和深水區(qū)域，被海洋中的濾食性動物吃掉，存留在它們體內(nèi)，再

經(jīng)過食物鏈層層傳遞。

?北極超咸湖泊有助尋找外星生命

據(jù)英國《獨(dú)立報》11日報道，加拿大阿爾伯塔大學(xué)的研究團(tuán)隊在位于北極區(qū)的德文島冰帽之下750米深處，

發(fā)現(xiàn)了超級咸水湖。研究人員指出，這里可能是12萬年前單獨(dú)進(jìn)化的生物的家園。由于此處環(huán)境與木衛(wèi)二

歐羅巴相似，因此將為在歐羅巴搜尋外星生命提供線索。

研究人員發(fā)射電磁波穿透冰層，并在電磁波彈回時對其進(jìn)行測量，“看穿”了冰層并獲得了冰下情形

的圖譜，從而發(fā)現(xiàn)了這些咸水湖。負(fù)責(zé)人魯?shù)傩膳空f：“雷達(dá)標(biāo)志告訴我們下面有水，但我們之前以

為，在溫度低于零下10℃的冰層下不可能存在液態(tài)水?！?/p>

之前科學(xué)家也曾在冰帽下發(fā)現(xiàn)其他湖泊，但主要在南極。這是科學(xué)家首次在加拿大北極區(qū)冰蓋下發(fā)現(xiàn)

湖泊。最重要的是，這是首次發(fā)現(xiàn)此類充滿鹽水的湖，當(dāng)然，也正是這種鹽度使這些湖泊引人注目，因?yàn)?/p>

如果它們成為微生物的家園——這種可能性是存在的，將有助于了解地球之外的生命。

魯?shù)傩烧f：“我們認(rèn)為，這種咸水湖能很好地模擬木衛(wèi)二歐羅巴的環(huán)境。歐羅巴是木星的冰凍衛(wèi)星

之一，也許在其冰殼內(nèi)，具有類似的成液體條件。”

歐羅巴通常被視為最有希望發(fā)現(xiàn)外星生命的地方之一，美國國家航空航天局(NASA)此前曾探討過將

著陸器發(fā)往這一遙遠(yuǎn)星球，以尋找可能存在的生命。

魯?shù)傩芍赋?，現(xiàn)在，他們需要證明在德文島冰帽下發(fā)現(xiàn)的這些咸水湖里有生命存在。她說：“如果

湖里有微生物，那么它們可能已在此處生存了12萬年，所以它可能會獨(dú)立進(jìn)化。若我們收集到水樣，就能

確定是否有微生物存在，它們?nèi)绾窝莼?，以及如何繼續(xù)生活在這種沒有大氣層的寒冷環(huán)境中?！?/p>

魯?shù)傩蛇€預(yù)測，加拿大北極區(qū)冰層下可能存在咸水系統(tǒng)網(wǎng)。

?自然水體真的可以“自凈”嗎？

河流湖泊中的水并不是純凈的，這些自然水體中含有各種成分。在水中生活的魚蝦蟹貝等動物和各種植物

的生存，都通過生物鏈的方式，依賴于水體中所含的各種物質(zhì)。

自然水體的自凈能力一1

自然水體中所含的物質(zhì)，主要包括各種動植物遺骸沉積物，巖石或泥土及其分解物，以及隨降水而來的空

氣中的物質(zhì)等，這些都讓水體中含有多種有機(jī)物、無機(jī)鹽。隨著人類活動范圍的擴(kuò)大和社會生產(chǎn)的發(fā)展，

日益增多的生產(chǎn)或生活污水產(chǎn)生了，大部分也被排入自然水體，其中含有大量化學(xué)元素——碳、氮、磷、

硫等元素。不過，這些污水，對河流生態(tài)系統(tǒng)來說卻往往是營養(yǎng)豐富的肥料，在水生生態(tài)圈中扮演著舉足

輕重的角色。

污水排放到水體后首先被稀釋和溶解，還有一部

分物質(zhì)被沉淀。水體中的微生物利用水里的氧氣

進(jìn)行好氧反應(yīng)，將污水中的一些有機(jī)物拆解成小

分子，甚至直接分解成鐵根、硝酸根、磷酸根、

硫酸根……這些其實(shí)就是化肥的有效成分。這些

水生微生物首先吸收了其中對自身生長和繁殖

有用的營養(yǎng)成分，剩下一些對它們毫無用處的無

機(jī)物，主要被水中的各種藻類植物所吸收。綠藻、

藍(lán)藻等一邊爭搶“肥料”，一邊進(jìn)行光合作用，

快速成長和繁殖，產(chǎn)生了更多的同伴來分享水體中的這些“營養(yǎng)”。隨后，成長起來的藻類植物和細(xì)菌成

了微小的水生生物——水蚤、纖毛蟲等的食物，這些微小的水生生物等又被小魚小蝦所捕食。接著，小魚

吃小蝦米，大魚又吃小魚……一個生物多樣性豐富的營養(yǎng)金字塔就這樣形成了。與此同時，排入河流湖泊

等水體的污水也就此被“消化”掉了，這就是自然水體的自凈能力。

為什么“水至清則無魚”？

富營養(yǎng)化對自然水體實(shí)在是一種災(zāi)難，但水體如果過于清澈，也會因?yàn)槿鄙俦匾臓I養(yǎng)元素而不能形成豐

富的水生生態(tài)系統(tǒng)。誠如古人所說：水至清則無魚：其道理就是，水太清澈了，就沒有足夠多的營養(yǎng)供水

生微生物和藻類生長。

第二講《泰坦尼克號的沉沒》

知識思維體系

體對漫入其中的物體產(chǎn)生要M向上的力V1IIt

一北

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廄念阿基米德定律甲甲望7

s?il、/g1H

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IA\、乙、丙測出的浮力等于甲、丁

浮力大小測量''測出的排開液體的重力

水的浮力?

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力等于重力內(nèi)J\申中小

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上小下大5二1-------------------------//沉浮條件的判斷.盤懸盤浮is

p物〉p液下機(jī)，直到沉底

P?n=P.A懸浮

P物<P液上浮，直到漂浮

根據(jù)密度比較判斷沉浮

■II

11.10*

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J圖卜16彈簧測力計讀教的變化

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雞蛋在液體中的沉浮

科學(xué)畫冊

?MH370水下搜索進(jìn)程：意外發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)英國沉船

針對失蹤的馬航MH370客機(jī)的新一輪搜尋工作自今年1月起正式啟動，但截至目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何的飛機(jī)

殘骸。不過，在搜尋馬航客機(jī)的過程中卻有意外發(fā)現(xiàn)，甚至可能解開140年前商船消失的謎團(tuán)。

據(jù)英媒報道，搜尋人員在尋找丟失的飛機(jī)過程中找到了兩艘19世紀(jì)船只的殘骸，分別為木制和鐵制。

澳大利亞運(yùn)輸安全局隨后要求西澳博物館的專家檢查兩艘沉船的聲納和影像資料。這2艘沉船被認(rèn)為

是19世紀(jì)載運(yùn)煤炭的商船，而煤炭可能來自英國。

博物館海洋考古學(xué)館館長羅斯?安德森博士近日公布了兩艘沉船的相關(guān)信息。他表示，對殘骸的分析

以及參照歷史記錄有助于確定船只的類型，但由于針對失蹤船只的研究并不完整，因此確定船只本身的確

切身份很困難的。不過，根據(jù)主要來自英國航運(yùn)來源的現(xiàn)有信息，可以縮小一些范圍。

據(jù)報道，澳大利亞考古學(xué)家認(rèn)定，其中有一

艘是1883年7月從利物浦駛往孟買的商船。幾

乎可以肯定的是，這一艘在蘇格蘭建造的220英

尺長的船只是在向印度運(yùn)送英國煤炭時丟失的。

從那以后，這艘船上的28名船員音訊全無。直

到2015年12月，一個聲吶裝置在南印度洋海底

超過1.2萬英尺深的地方發(fā)現(xiàn)了殘骸。

羅斯?安德森說：“證據(jù)表明，這艘船是由于爆炸等災(zāi)難性事件而沉沒的，這在煤炭運(yùn)輸中很常見。”

不過澳大利亞研究人員無法確認(rèn)在距離第一艘沉船22英里處發(fā)現(xiàn)的第二艘沉船的身份。

羅斯?安德森表示，因?yàn)閷λ性趪H水域消失的19世紀(jì)商船的歷史研究尚不完整，所以不能最終確

定單個船只的身份。

“然而，我們可以根據(jù)英國主要航運(yùn)來源提供的信息，縮小一些主要候選船只的可能性?！绷_斯?安

德森說。

?這些航海神技，你了解多少？

中國和地中海國家一樣都是世界海洋文化的發(fā)源地。早在距今7000年前的新石器時代晚期，中華民族的祖

先已能就以原始的舟筏浮具和原始的導(dǎo)航知識開始海上航行，揭開了

利用原始舟筏在海上航行的序幕。中國歷史上更出現(xiàn)了諸如鄭和、徐

福這樣的大航海家。

我們知道，在海上航行時會受到許多客觀因素的影響，如天氣、潮流、

暗礁、等等。在古代，船舶上沒有衛(wèi)星定位、沒有雷達(dá)、沒有電氣預(yù)報、

沒有船舶穩(wěn)定系統(tǒng)，我們的祖先們在落后的技術(shù)和設(shè)備下是怎樣遠(yuǎn)渡

重洋的呢？今天是中國航海日，讓我們一起看看從古至今的那些航海神技吧！

季風(fēng)航海術(shù)

中國對季風(fēng)的認(rèn)識很早，利用風(fēng)帆為動力航海，也在四千年前的夏代

就開始了。中國人很早就掌握了西太平洋與北印度洋的季風(fēng)規(guī)律，并

已應(yīng)用于航?；顒?。實(shí)際上，東漢應(yīng)勛在《風(fēng)俗通義》已經(jīng)提到：“五

月有落梅風(fēng)，江淮以為信風(fēng)?！?，“落梅風(fēng)”意即梅雨季節(jié)以后出現(xiàn)

的東南季風(fēng)。兩漢時期人們只有利用季風(fēng)，才能做遠(yuǎn)洋航行。但對季

風(fēng)的利用比較被動。晉代高僧法顯（約337年一422年）訪問印度，

是從海路回國的，到爪哇不得不等待季風(fēng)達(dá)5個月。

到宋代，對季風(fēng)的利用就自由得多了，由于帆船的技術(shù)大為改進(jìn)，已經(jīng)可

以做到“風(fēng)來八面，唯頭不可行”，即除了當(dāng)頭的方向而外，船可以向其

他7個方向前進(jìn)。這種技術(shù)，西方在16世紀(jì)以后才掌握。三寶太監(jiān)鄭和

（1373年—1435年）大規(guī)模的航海活動，就是在掌握了季風(fēng)規(guī)律且有良

好的航海技術(shù)的情況下進(jìn)行的。鄭和的船隊在世界上是空前龐大的。

地文航海術(shù)

地文導(dǎo)航是先民在千百年的航海實(shí)踐中發(fā)展起來的。古時航海的動力主要是風(fēng)力和洋流，因而船舶的航速

和航線還不能完全由舟人主觀意愿操縱，在這種情況下，隨時確定船舶的方位，成了安全航行、保持正確

航向目的港的最重要因素之一。

水浮針

指南針的前身——“司南”早在戰(zhàn)國時即已問世，但由于技術(shù)所限只能在陸上使用。到了宋代，由于科技

水平的全面提高，特別是由于人工磁化技術(shù)的出現(xiàn)，一種名叫水浮針的海上導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用而生。

到了元代，出現(xiàn)了羅盤針，這是元代地文航海技術(shù)的重大進(jìn)步之一。羅盤針的應(yīng)用，在世界航海史上是一

件劃時代的大事。中國磁羅盤的發(fā)明及在世界上的廣泛應(yīng)用，使西方中世紀(jì)的海圖與航海技術(shù)發(fā)生了根本

的變革。

計程儀又叫測程儀。三國時期吳國海船航行到南海一帶去，有人寫過《南州異物志》一書，書中有這樣的

記載：在船頭上把一木片投入海中，然后從船首向船尾快跑，看木片是否同時到達(dá)，來測算航速航程。這

是計程儀的雛型。一直到明代還是用這個方法，不過規(guī)定更具體些，就是以一天一夜分為十更，用點(diǎn)燃香

的枝數(shù)來計算時間，把木片投入海中，人從船首到船尾，如果人和木片同時到，計算的更數(shù)才標(biāo)準(zhǔn)，如人

先到叫不上更，木片先到叫過更。一更是三十公里航程。這樣便可算出航速和航程。

我國古代這種計程的方法，和近代航海中扇形計程儀構(gòu)造很相近似。扇形計程儀也是用一塊木板（扇形），

不過用和全船等長的游線系住投入海中，然后用沙時計計算時間。沙時計一倒轉(zhuǎn)是十四秒。在游線上有記

號，從游線長度算出航速和航程。我國古代用香枝（也叫香漏），西方近代用沙時計（也叫沙漏），兩者

實(shí)在是異曲同工。

我國至遲在唐代末年已有測深的設(shè)備。一種是“下鉤”測深，一種是“以繩結(jié)鐵”測深。深度達(dá)到六十多

尺，這還是淺水測深。再稍晚一些，有記載說用綱下水測深,“綱長五十余丈，才及水底?！本V是大繩,

五十多丈，在已是深水測深了。

天文定位導(dǎo)航術(shù)

元明時期，我國的航海家們已能觀測星的高度來定地理緯度，這是我

國古代航海天文學(xué)的先驅(qū)。這種方法當(dāng)時叫“牽星術(shù)”。

牽星術(shù)的工具叫牽星板。牽星板用優(yōu)質(zhì)的烏木制成。一共十二塊正方

形木板，最大的一塊每邊長約二十四厘米，以下每塊遞減二厘米，最

小的一塊每邊長約二厘米。另有用象牙制成一小方塊，四角缺刻，缺

刻四邊的長度分別是上面所舉最小一塊邊長的四分之一、二分之一、

四分之三和八分之一。

牽星板

用牽星板觀測北極星，左手拿木板一端的中心，手臂伸直，眼看天空，木板的上邊緣是北極星，下邊緣是

水平線，這樣就可以測出所在地的北極星距水平的高度。高度高低不同可以用十二塊木板和象牙塊四缺刻

替換調(diào)整使用。求得北極星高度后，就可以計算出所在她的地理緯度。

關(guān)于求天象出沒時間，明代航海家也有些規(guī)定。流傳下來的明末抄本航路專書中有太陽月亮的出沒時間表,

還有“定太陽出沒歌”和“定太陰出沒歌”?！岸ㄌ柍鰶]歌”文是：

“正九出乙沒庚方；二八出兔沒雞場：

三七出甲從辛沒；四六生寅沒犬藏；

五月出艮歸乾上；仲冬出巽沒坤方；

惟有十月十二月，出辰入申仔細(xì)詳?！?/p>

海洋潮汐知識

秦漢時代，人們對潮汐的認(rèn)識已越過表面現(xiàn)象，并進(jìn)而探究潮汐成因以及與其他事物之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。在

春秋戰(zhàn)國時代，人們對于潮汐升降特別是通河口的明顯奇特的潮汐現(xiàn)象雖有所觀察，但感到難以理解，只

得歸咎為神力迷信。然而到了漢代，特別是東漢，人們關(guān)于潮汐的認(rèn)識有了突破。

東漢王充在《論衡?書虛篇》中，更對傳統(tǒng)的關(guān)于潮汐的迷信觀念提出了有力的批判。他說，潮汐是“天

地之性，上古有之。經(jīng)曰：'江漢朝宗于海'，唐虞之前也”，絕非從伍子胥時代才有。又說，“其發(fā)海

中之時，漾馳而已；入三江（指錢塘江、山陰江、上虞江）之中，殆小淺狹，水激沸起，故滕為濤”。成

功地解釋了潮汐現(xiàn)象。最后，他正確地提出了“濤之起也，隨月盛衰”的科學(xué)假說，第一次把潮汐成因與

月球運(yùn)動聯(lián)系起來，為我國古代的潮汐理論與有關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐活動（如航海）作出了杰出的貢獻(xiàn)。

船舶操縱技術(shù)

船舶操縱技術(shù)包括駛帆、操舵、測深、用錨等技術(shù)。從有關(guān)歷史文獻(xiàn)考察發(fā)現(xiàn)，宋元人已頗精此道，他們

在駛帆、操舵、測深、用錨等船藝方面已有相當(dāng)水準(zhǔn)。

我們的祖先在長期的航行實(shí)踐和科學(xué)觀察中積累了豐富的航海駕駛技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)為我國乃至全世界的航海發(fā)

展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，一些經(jīng)臉和技術(shù)

第三講《建造諾亞方舟》

知識思維體系

-

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液體對浸入其中的物體產(chǎn)生豎直向上的力--

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乙、丙測出的浮力等于甲、丁

浮力大小測量測出住腓開液體的重力

水的浮力畫

原理濠浮時浮

力等于重力

液體空度與排

開的體積成反

比。所以空度

計上的刻度是

上小下大J懸浮或濠浮上浮

通過改變自身重PQP液下沉，直到沉底

力來實(shí)現(xiàn)在水中°物=0液懸浮

沉浮.V抖壞變Q物〈P被上浮，直到漂浮

根據(jù)密度比較判斷沉浮

圖1-29熱氣球圖1-30氣艇圖131裝在麗的觀賞魚

科學(xué)畫冊

?為什么潛艇可以自由沉??？

1864年2月17日，在美國的南北戰(zhàn)爭中隸:屬于南方邦聯(lián)的“漢利號”潛艇在查爾斯頓灣擊沉北方軍武

裝蒸汽帆船“豪薩通尼克號”。這是史上第一次有潛艇在作戰(zhàn)中擊沉敵艦的記錄。今天就和對軍事感興趣

的朋友們來聊一聊潛艇。

潛艇在水中能自由下潛、上浮，甚至懸停，這是借鑒了魚兒的浮

沉方法。魚體內(nèi)有一種叫蝶的器官，在肌肉的控制下能夠收縮或膨脹。

收縮時，魚螺的體積變小，其內(nèi)氣體被排出，水對魚的浮力因此變小，

魚就沉入水中。膨脹時，魚螺的體積變大，空氣進(jìn)入魚綜，水對魚的

浮力因此增大，魚就上浮了。

受此啟發(fā)，人們給潛艇也安裝了一個類似蝶的艙體，它就是潛艇

兩側(cè)被稱為主壓載水艙的艙體。主壓載水艙的功能就是通過注水、排

水實(shí)現(xiàn)潛艇的下潛、上浮。要下潛時，往主壓載水艙注水，空氣被排

出艇外，潛艇的自重增加，艇體下沉。要上浮時，用高壓氣體把主壓載水艙的水壓出艇外，潛艇的自重減

少，潛艇便可浮出水面。

為了更好地控制潛艇的狀態(tài)，人們還為潛艇裝上了補(bǔ)重水艙、快潛水艙等輔助壓載水艙。比如，發(fā)射

魚雷或?qū)椧院?，潛艇的重量會發(fā)生改變，這時就需要補(bǔ)重水艙來補(bǔ)償已發(fā)射的魚雷和導(dǎo)彈的重量。在緊

急情況下需要急速下潛時，僅靠主壓載水艙是不夠的，還需要快潛水艙的幫忙，以加快潛艇的下潛速度。

此外，大部分潛艇上還安裝了水平舵，又叫升降舵，它們可以在潛艇運(yùn)動時與水作用，從而產(chǎn)生力矩，讓

潛艇上仰或下俯，向上方或下方前進(jìn)。

?懷丙和尚褐榜

我們都知道阿基米德的故事。實(shí)際上，根據(jù)古籍《墨經(jīng)》的記載，早在2500年前，我國先人已經(jīng)掌握

了浮力的基本原理。北宋治平三年（公元1066年），懷丙和尚利用浮力打撈鐵牛的故事已在坊間傳為佳話。

那一年黃河發(fā)大水，淹沒了莊稼、沖毀了房屋，還

沖垮了河中府（今山西永濟(jì)縣）的一座浮橋。為了固定

浮橋，官府在河的兩岸各放了2只大鐵牛，拴浮橋的鐵

鏈就系在兩岸的這4只鐵牛身上。每只鐵牛雖然重達(dá)萬

斤，但這次水勢實(shí)在兇猛，不但浮橋被沖垮了，4只鐵

牛也陷到河底的淤泥中去了。由于這座浮橋是連接山

西、河南和陜西三省的樞紐，十分重要，因而洪水剛退，

官府就立即著手重建。別的都好辦，就是如何打撈鐵牛

成了一個十分棘手的問題。于是，官府貼出了招賢榜，

重金懸賞打撈者，觀者雖多，但無人敢去嘗試。最后揭榜者竟是一名法號“懷丙”的和尚。他的打撈方法

如下：首先派幾個熟悉水性的人潛入河底，摸準(zhǔn)鐵牛的沉沒位置。接著，把兩艘很大的木船并排拴在一起,

并在船上裝滿泥沙。兩艘木船之間，還用很結(jié)實(shí)的木料搭了一個架子，然后將其停泊在鐵牛沉沒的地方。

他讓人把鐵索的一端拴在兩船之間的木架上，另一端則拴在鐵牛上。這一切準(zhǔn)備妥當(dāng)后，懷丙和尚命人把

船上的泥沙一鏟一鏟向河里扔，兩艘大木船隨著泥沙的減少不斷往上浮。幾個小時之后，鐵牛終于從淤泥

中被拔了出來，岸上百姓一片歡呼

懷丙和尚實(shí)際上就是運(yùn)用了浮力原理。當(dāng)兩艘木船裝滿萬斤泥沙時，木船的浮力等于船和泥沙重量之

和，所以吃水很深。而當(dāng)泥沙不斷減少時，木船的浮力開始增加，這一部分多余的浮力就將鐵索往上緊拉,

最后木船浮力超過了鐵牛在水中的重量時，鐵牛就被拽出了淤泥，露出水面。

?淹不死人的“死?！?/p>

在巴勒斯坦、約旦和以色列之間，地處南北走向的大裂谷地帶的中段，有一個著名的內(nèi)陸咸水湖。

由于長年氣候酷熱，湖里的水分大量蒸發(fā),因而湖水的含鹽量高達(dá)25%?30%,除個別微生物外，沒有任何

動植物可以在湖里生存。這個湖被稱為“死海”。傳說，大約2000年前，羅馬統(tǒng)帥狄杜進(jìn)攻耶路撒冷，來

到死海岸邊，在下令將俘虜投入海中處死時，俘虜們并沒有沉到水里淹死，而是被波浪沖回岸邊。狄杜勃

然大怒，下令再次將俘虜投入海中，結(jié)果俘虜依舊安然無恙。統(tǒng)帥大驚失色，認(rèn)為這是天意，于是將他們

全部釋放。

上文的傳說是否可信，雖然已經(jīng)無法確認(rèn)，但人在死海中不會被淹死卻是事實(shí)。美國著名作家馬

克?吐溫游歷了死海之后，是這樣描繪他和同伴在死海中

沐浴的情景的：

“這是一次有趣的沐??！我們竟不會沉下去。在

這里，我們可以把身體完全伸直，并且把兩手放在胸部，

在水面上仰臥，大部分身體仍舊留在水面上。這時候，我

們還完全可以把頭抬起來……你能夠很舒服地仰臥著，把

兩個膝蓋抬到下顆下面用雙手抱住它們——不過這樣會

使你很快就翻一個筋斗，因?yàn)轭^部太重了。你可以頭頂著

海水豎起來，使自己的胸膛中部到腳尖這一段身體露在水面上，不過你不能長久地保持這種姿勢。你不能

仰泳得很快，因?yàn)槟愕哪_完全露在水面上，只好用腳跟推水。

如果你俯著身體游泳，那你就不能前進(jìn)，反而要后退。馬在死海里既不能游泳，也不能直立，因

為它的身體太不穩(wěn)定了。馬一到水里，只能側(cè)著身體軸在水面上……”

其實(shí)道理很簡單：死海水的含鹽量遠(yuǎn)高于一般海水的含鹽量，它的比重達(dá)到了1.172?1.227,而

人體的比重只有1.021?1.097,因而根據(jù)阿基米德定律，死海水產(chǎn)生的浮力大于人體在死海中的體重，必

然會把人體“推”上水面。而一般海水與人體的比重大致相等，人在海中如果靜止不動，只有在海水幾乎

把整個身子淹沒時，水對人體產(chǎn)生的浮力才和人的體重相等。這時人稍不留神，或心理緊張，就會因嗆水

而淹死。

因而，死海實(shí)際上就是基督教《圣經(jīng)》中的亞拉巴海，即鹽湖。最近，我國四川省大英縣也發(fā)現(xiàn)

了一個“死海”——形成于1.5億年前的地下鹽湖，人在湖中同樣可以漂浮不沉。

第四講《打撈沉船寶藏》

知識思維體系

液體對浸A其中的物體產(chǎn)生豎直向上的力

向基米德定律

甲乙丙T

乙、丙測出的浮力等于中、丁

測出的排開液體的重力

水的浮力畫

原理漂浮時浮

力等于重力

液體費(fèi)度與排

開的體積成反

比.所以空度

計上的刻度是沉浮條件的判斷

上小下大，下沉懸浮或漂浮上浮

通過改變自身重PQP被下沉，直到沉底

力來實(shí)現(xiàn)在水中P物次懸浮

沉浮.V抖環(huán)變P物＜P液上浮，直到漂浮

根據(jù)密度t匕較判斷沉浮

圖1-33打撈沉船

科學(xué)畫冊

?“薩特闊號"重見天日

清朝道光年間，朝廷向國外購置了一批武器。其中一艘載著一尊2000多斤大炮的大木船，行駛至4

溫州附近海面上時突遇強(qiáng)臺風(fēng)，連船帶炮一起沉入海底。

這時，水手任昭材自告奮勇地站了出來。他帶領(lǐng)8艘木船來到沉船的海面上，又將每兩艘船拴在

一起，其中一艘裝滿了石子，另一艘則是空的，船中間還鋪設(shè)了木板。任昭材親自潛入海底，把4根繩索

拴在沉船的船頭，另外4根則拴在沉船的船尾。這8根繩索的另一端，則分別拴在8艘木船上。

然后，任昭材命人把船上的石子，一擔(dān)又一擔(dān)地挑到空船上。隨著石子的逐漸減少，4艘原本吃

水很深的石子船漸漸往上浮。4根拴在船上的繩子都繃得緊緊的，沉船自然漸漸被往上拉。

再看4艘空船的情況，它們原來吃水很淺，石子一擔(dān)又一擔(dān)往上挑后，就漸漸下沉。等到石子全

部挑過來后，任昭材又命人把這些船上的繩子收緊，接著再叫人把石子一擔(dān)又一擔(dān)挑回原先盛石頭的船。

隨著這4艘木船石頭的減少，它們又漸漸上浮，進(jìn)一步把沉船往上拉。

木船上的石子每倒騰一回，沉船就被拉高一點(diǎn)，這樣連續(xù)倒騰十多個來回后，裝著大炮的沉船終

于浮出了水面。顯然，任昭材與懷丙和尚一樣，都是利用了水的浮力。但任昭材運(yùn)用8艘船4個組合連續(xù)

操作，既克服了沉船與淤泥之間的摩擦力，又克服了船體本身的重力，因而比懷丙和尚“單打一”的方法

更巧妙，效率也高許多。

在現(xiàn)代打撈沉船的方法中，有一種與懷丙和尚、任昭材使用的方法相似，這就是“浮筒打撈法”。

例如1916年，俄國的“薩特闊號”破冰船，由于船長的重大操作失誤而沉入海底，并整整“沉睡”了17

年。

1933年，蘇聯(lián)組織的“水下特工隊”派出潛水員，在船體沉沒的海底掘了12條溝道，并在每條

溝道內(nèi)穿過一條結(jié)實(shí)的鋼帶。鋼帶的兩頭分別固定在特意沉到破冰船兩旁的浮筒上。所謂浮筒，實(shí)際上是

一種不會漏氣的結(jié)實(shí)的空鐵筒。這些浮筒長11米，直徑5.5米，重達(dá)50噸，體積約250立方米。每個浮

筒浸泡在水中時，會產(chǎn)生250噸的浮力，因而必須灌滿海水，才能讓它沉到海底。當(dāng)12條鋼帶都固定在浮

筒上后，潛水員就開始將4個大氣壓的壓縮空氣打入浮筒內(nèi)，將海水排出。隨著4個浮筒浮力的增加，最

終總浮力達(dá)到了4800噸，?—一-------------------------------超過了“薩特闊號”破冰船在

~~ry..…=一;—-二；----二—；^=—―~一

海水中的重量。終于，這個■-龐然大物被拽出海面....

打上曠夕砧網(wǎng)F敵冰的

示圖上畫的是港冰的、泮

向和鈉毋的制ifii

第五講《擊敗神的男人們*富蘭克林與萊頓瓶》

知識思維體系

物體之間的摩擦?xí)挂粋€物體上的電子轉(zhuǎn)

移到另一個物體上,得到電子的君階物體

磨擦起電

就帶負(fù)電，另一個失去電子的物體就帝等同種電荷相互排斥.

與靜電

量的正電，這種現(xiàn)象W摩擦起電。這些物電荷間相互作用異種電荷相互吸引

體所芾的電荷叫靜電應(yīng)用：靜電除塵

電荷與電流?

電荷產(chǎn)生定向運(yùn)動，形成持續(xù)不斷的電流

用兀件符號代替實(shí)物表K電路的圖叫電路圖

國電

用絲螞摩原玻璃棒

0B4-2S4-4羞電

a4-1電路元件籽號

884-9電路

理并聯(lián)電路

4-16圖4-15即聯(lián)電踣

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ABC!)E

034-19各構(gòu)不?5的電路

科學(xué)畫冊

?不可思議的雷電威力

雷電是天空放電的現(xiàn)象，會跟閃電和雷雨、大風(fēng)同時進(jìn)行。

雷電

不可思議的雷電威力

當(dāng)云中凝聚著大量冰晶和小水滴，隨著冷空氣急速下降和熱空氣急劇上升，冰晶和小水滴發(fā)生高速碰

撞，帶上了電荷。當(dāng)帶著不同電荷的云，因?yàn)轱L(fēng)的作用相遇，就出現(xiàn)了放電現(xiàn)象，稱為云閃，產(chǎn)生電荷的

同時，地面因?yàn)殪o電感應(yīng)也積聚了大量的正電荷，地面和積云之間就形成了強(qiáng)大的電場。

當(dāng)電場強(qiáng)度和地面積聚的電荷密度

達(dá)到空氣游離的臨界值時，就出現(xiàn)了云地

閃，也就是云向地面的放電現(xiàn)象。帶電荷

的電粒子會隨著放電在云中高速運(yùn)動，造

成氣體迅速膨脹、氣溫急速上升，產(chǎn)生極

大的沖擊力，發(fā)出巨大聲響，這就是雷聲。

造成重大災(zāi)害的是云地閃，放電時產(chǎn)生的

能量巨大，瞬間電流有幾萬至幾十萬安

培、電火花的高溫達(dá)到3萬多攝氏度，電

壓達(dá)到1億多伏。雷電功率達(dá)到1000萬

瓦只需要中等的雷電，中型水電站一天的發(fā)電量也就這么多。

雷電的威力

雷電是怎樣闖入室內(nèi)的

瞬間電流達(dá)到幾萬至幾十萬安培的電流，可以直接建筑物、人體等造成電擊現(xiàn)象；雷電產(chǎn)生的高安培

瞬間電流，以電脈沖的形式，間接作用于地面物體，造成電擊；雷電發(fā)生時瞬間產(chǎn)生的巨大安培的電流，

產(chǎn)生熾熱的等離子體，在不斷增強(qiáng)電流電阻的情況下，把積雨云中的水分解成氧和氧燃燒形成了火球。當(dāng)

球和空氣的密度接近時，會一起和風(fēng)運(yùn)動，當(dāng)火球碰到任何物體都會造成破壞，引發(fā)火災(zāi)。

就像風(fēng)能從門窗中吹進(jìn)來一樣，火球由于密度和空氣接近受風(fēng)指引，非常善于從煙囪、門、窗等通道

或縫隙闖入建筑物玩耍。

?為什么一到冬天，你總會被“電”至11?

問：為什么冬天人體的靜電比較多？

答：主要原因是冬季人們常穿的外套多為化纖材料，這些材料與毛衣或頭發(fā)等物體摩擦后，極易產(chǎn)生

靜電。

由于冬天空氣比較干燥，干燥的空氣幾乎不導(dǎo)電，所以電荷容易在人體表面積蓄。當(dāng)人體積蓄一定的

靜電荷后，其電壓會很大，當(dāng)皮膚靠近導(dǎo)體而未接觸時，會將空氣擊穿并通過電離的空氣傳導(dǎo)放電。

此時，人體所有的電荷將通過皮膚上離導(dǎo)體最近的那個點(diǎn)釋放，放電瞬間會產(chǎn)生較大的瞬時電流，讓

人有刺痛感。

若想避免，可以手握一個導(dǎo)體（如金屬鑰匙），用其尖端觸碰零電位導(dǎo)電物體（如金屬門窗），讓手

握的金屬尖端代替皮膚末端來放電。

?天天用電，電是怎么一步步到你家的？

指頭一掰開關(guān)，家里便一片通明，正是由于電的存在，一切電氣設(shè)備的運(yùn)行才那么順理成章。你可知，開

關(guān)閉合那一剎那，電便從千里之外誕生后，瞬間到達(dá)你家？而就這一瞬間，電經(jīng)歷了發(fā)電一變電（升壓）

一輸電一變電（降壓）一配電

一用電這一波三小:避—折的過程。