就地取材,身邊的材料也能做物理實驗

幼兒園的孩子可以觀看老師選出來的演示實驗,潛移默化感受“科學”的薰陶;小學生可以觀看演示或模仿老師做一些合適的實驗,初步瞭解物質世界的神奇,激發對“科學”的興趣;初中生可以在觀看演示和動手中學到只靠課本學不到的、定性的或初步定量的物理實驗和理論知識;高中生則可在老師指導下動手做實驗之中,定性又定量地學習物理知識,切實掌握實驗中隱含的物理思想。

但願此叢書能成為開啟學生學科學的興趣、點燃孩子們智慧之光的星星之火。

——鄭仁蓉(本書作者之一)

就地取材,身边的材料也能做物理实验
就地取材,身边的材料也能做物理实验

力學篇摘錄

吸管進出水柱的遊戲,玻意耳定律來操縱

準備材料:裝有水的玻璃杯、透明的吸管或者細玻璃管

用手指把吸管上端開口堵住拿在手中,讓吸管浸入裝有水的玻璃杯,則沒有水能湧進吸管。這可以用如下方法證明:保持吸管上端堵住,把吸管拿出玻璃杯以後再放開堵住吸管口的手指,沒有水從吸管裡流出來,如圖2一8所示。

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(圖2—8 一端封閉的吸管,插入水中,水不進管)

本實驗實際是一個等溫過程。吸管進入水中之前存在於空氣之中,因此吸管裡的壓強是大氣壓強,上端封住後放進有水的玻璃杯。如果水要進入吸管,則吸管內會因為水的進入而使空氣所佔體積變小,而氣體的質量沒有減小,同樣質量的氣體擠在更小的容積之內,吸管內的壓強就會變得比大氣壓還要大,正是這個變大了的壓強不讓杯中的水進入吸管。

也許有細心的讀者會問,你怎麼完全沒有提到水杯中水的壓強呢?因為水杯中水面高度太小,其影響可以忽略。在實際實驗中的最後一步,當你放開堵住吸管上端開口的手指後確實沒有水滴下來,但是如果你仔細觀察吸管下端開口,你會發現還是有極少的水在管口藉助於水的表面張力存留於端口而不滴下,這點極少的水,就是玻璃杯中水面高度的可以忽略的影響。

如圖2一9,不封任何端口,直接把吸管放進有水的玻璃杯裡,水會進入吸管,直到吸管中水面與玻璃杯中水面平齊。這時封住吸管的上端,把吸管抽出玻璃杯,則水仍然留在吸管中。這樣拿出吸管以後再打開吸管的上端封口,進人吸管的水就會嘩嘩地流出來。

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(圖2—9 兩端開口的吸管插入水中,封住上端口,水不離管)

當空吸管直接放人水中後,其上端只有大氣壓強。而吸管下端的壓強,除了玻璃杯水面上的大氣壓強外,還要加上玻璃杯中高度為h的水柱的壓強,顯然,吸管下端壓強比上端大,大出的數值是杯中水柱的壓強,正是這個水柱的壓強把水擠人吸管,直到吸管內水面與杯內水面相等,實現了各處壓強的平衡。

封住吸管上端開口,把吸管拿出杯子,吸管中的水不會從下端開口流出來是因為玻意耳定律,PV=常數。下端開口被空氣中的大氣壓強頂住,若水往下流,吸管上端的體積V增大。其中的空氣壓強P就會減小,外面的大氣壓更容易從吸管下端口頂住吸管下端的水柱。

放開吸管上端開口,吸管上下端開口處的壓強都是大氣壓強,水藉助自身重力從下端開口流出。

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電和磁篇摘錄

人體也可以放電

準備材料:4個玻璃器皿、木屑板、毛皮

在暖氣片附近的地上,豎直襬放4個結實的玻璃器皿(玻璃器皿用來與地面絕緣。果醬玻璃瓶完全適合本實驗的要求),再在玻璃器皿上放上平板。使人能站在上面做實驗從而沒有危險。

現在,你自己站在平板上,讓你的朋友用毛皮在你背上用力摩擦大約1分鐘,使你帶電。你伸出一根手指頭靠近暖氣片看看會發生什麼?你會發現,你的手指在即將觸碰到暖氣片的一剎那冒出了火花,如圖1一9所示。

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(圖1—9)

中國南方室內一般沒有安裝暖氣,可以用家中接地的乾淨乾燥且帶有尖端的水管或其他類似的金屬物品代替試試。

這個實驗,宜在空氣乾燥且人可以穿衣較少的室內進行。為了觀察火花方便,室內光線也越暗越好。

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圖書信息

就地取材,身边的材料也能做物理实验
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《就地取材玩物理》(全兩冊)

作者 D·納赫蒂加爾(德) 鄭仁蓉 等

定價 75元 (全兩冊)

上海交通大學出版社

內容提要:

前行輪緣上的點可以後退;洞眼可以不漏水;兩個不帶電的氣球可以相吸;火焰竟可以向下燃燒;絃樂、管樂原理何在;為什麼快艇在水上劃出的波有確定的夾角……

日常生活中,有太多的現象疑團吸引著我們好奇地思索。本書以實驗、遊戲、魔術等多種方式引導讀者就地取材玩玩力學、熱力學、振動和波三大方面的基礎物理實驗,並探討了實驗中眾多千奇百怪現象背後的原因。希望讀者在實驗和探索之中,體會學習物理之樂。

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上海交通大學出版社

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