趣味物理实验
实验一
观察扩散现象
准备一杯冷水和一杯热水,将两小颗高锰酸钾分别投入两杯水中,试观察比较高锰酸钾在两杯水中的扩散情况。如果你观察到了两杯水中高锰酸钾发生扩散的差异,想一想这说明了什么问题?
实验二
感受大气压
取一个空的铝质易拉罐及一盆冷水,罐口缠上铁丝并固定并将铁丝拧成柄状(要有一定的长度和强度),往易拉罐中加入少量的水,放在酒精灯上加热至沸腾,并继续加热数十秒,迅速(持铁丝柄)将易拉罐倒扣到冷水中,观察发生的现象。 注意:此时易拉罐在气压的作用下被压扁且发出巨大的响声,实验者应有思想准备,以防惊惶中碰到其它实验仪器而被烫伤甚至引起火灾。本实验有一定的危险性,建议在老师的指导下进行。
实验三
振幅交换
准备两个摆长一样的摆(摆锤质量要大些)和一根细尼龙绳,将尼龙绳两端分别固定在高度上,把两个摆的上端系于尼龙线的中部,悬点相距不超过10厘米,(固定时要检查摆长是否一样)。使一摆处于竖直位置,将另一摆沿垂直于尼龙绳方向拉开到某一位置(不一定要有五度角限制)放手让其在垂直于尼龙绳方向上振动,观察二摆的振幅变化(可能需要比较长的时间才能看出,所需时间与装置有关)。可以看到,两摆的振幅会不断地交换。
实验四
尝试一下静电触电的滋味
把塑料飞盘用洗衣粉洗刷、冲净、晒干;再准备一块圆形铁片,大小比飞盘略小,在其中打一小孔,用20厘米长的丝线穿过小孔将它拴住,用一块干燥的毛皮用力摩擦圆盘的内侧,然后迅速拿开,再用手提着丝线的一端(这是为了不使手与铁片接触),将铁片放入圆盘内,这样圆盘上的电荷将聚集到铁片上,用手指去靠近铁片时,会有微麻的感觉,同时还可看到电火花和听见放电响声(这是因为电压高而产生放电,但因电量少,电流持续时间短暂,虽有微麻的感觉,但并不危及人体的生命与健康) 注意,本实验的效果受环境影响较大,一般而言在干燥的天气比在空气潮湿时容易成功,晴天在人少的室内比在人多的室内容易成功;在室外通风处比在室内容易成功。
实验五
水是液体也能发生静电感应吗?
把家用自来水开关调到有一股细流,把与毛皮摩擦过和塑料棒(或塑料梳子、笔杆),接近此细流,会清楚看到水流向塑料棒的方向弯曲。
实验六 为什么欧姆表测灯泡阻值比计算值小?
一只灯泡“220V25W”,根据电功率公式可算得灯丝的电阻为1936欧,用欧姆表测测测看,测出来的阻值是大了还是小了,为什么?
实验七
哪个瓶子滚得快?
两个完全相同的玻璃瓶,一个装满沙,另一个装满水,放在同一斜面上滑下,哪个瓶子滚得比较快?动手试试,想想看,为什么?
实验八
木尺能保持水平吗?
有一根长度为1米的木尺。用左右手的食指分别水平地支撑木尺的两端。这时候,左右某一个手指向对方靠近,木尺能够保持水平吗?左右手指同时相互靠近,又会怎样。(提示,与摩擦力及力矩知识有关)
实验九
水为什么不会洒出?
在杯中倒入半杯水,上面用纸盖住。用手掌压住纸把杯子翻转过来,注意不让杯中的水洒出来。放开手,杯中的水也好,纸也好,都不会掉下来。即使水中放入一些木螺丝之类的小东西也没有关系。这是为什么?
实验十
如何使单摆摆动起来
用一根约一米长的细尼龙线及,一把挂锁做一单摆,要求用吹气的方法令其摆动,摆解要求达到30度左右,此过程中口与单摆平衡位置的距离保持在0.5米以上,且不得用身体或任何其它物体与单摆的任何部分及悬点接触,试设法达到目的并想想为什么?
摩擦三兄弟
摩擦三兄弟就是指静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦,它们都是摩擦家族的成员。 说起摩擦,大家一定不陌生,因为摩擦是我们生活中司空见惯的现象,我们每时每刻都在和摩擦打交道.我们走路、吃饭、洗衣服依靠摩擦;各种车辆的行使依靠摩擦,机器运转离不开摩擦;就是建造房子也离不开摩擦。
假如没有了摩擦,世界将会变成什么样?真是不可想象。可以说,摩擦是我们人类离不开的好朋友。但是在很多场合,摩擦三兄弟扮演着"不受欢迎"的角色。
在现代汽车中,20%的功率要用来克服摩擦;飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10%,就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克服摩擦损耗2%的功率。世界上有数以万计的汽车、数以万架的飞机,这样每年要有多少燃料被白白浪费掉,真是可惜。
但更为严重的是,摩擦还会造成机器零部件的磨损。据报道,英国在这方面损失每年要超过20亿美元。摩擦除了导致磨损之外,还会使航空和航天器过度发热,这更是现代科技遇到的又一难题。
当飞机着陆的时候,闸阀和闸轮会摩擦产生红热现象,这样的高温使机闸材料变软、变质,一幅价格昂贵的闸瓦和闸轮,往往只使用了几次就报废了。
当宇宙飞船返回地面的时候,由于高速船体与空气之间的摩擦,会使整个船体成为一个通红的火球,为了保护飞船里的宇航员和各种仪器设备,人们不得不付出昂贵的代价,用耐高温的特种合金制造船体,并且还在外面加装了耐高温材料。
为了能驾驭摩擦,让摩擦三兄弟为人类更好地服务,人们一直进行着艰苦的研究和探索。早在15世纪,达·芬奇就开始了对摩擦的研究。到17、18世纪,法国形成了一股摩擦研究热,库仑根据达·芬奇的想法完成了摩擦起因的凹凸说。到了18世纪上半叶,有人又创立了分子说。进入20世纪后又出现了粘合说。
可以说有关摩擦起因的争论还在进行着,凹凸说、分子说和粘合说都持之有理,言之有据,究竟怎样圆满地解释摩擦的起因,还一直是一个很活跃的研究课题。
胖人下滑的速度会比瘦人更快吗?
当一个较胖的滑雪者沿着平缓的斜坡下滑时,他与体重较轻的滑雪者到达终点的时间应该是一样的。这是因为根据牛顿第二定律,物体的加速度与它所受到的力成正比,与其质量成反比。所以,无论胖瘦,他们受到的沿下滑方向的合力 (即重力、磨擦力和支撑力)与其质量的比值是相同的,因而加速度一样,速度也相同。至于下滑时由空气产生的阻力,在这种速度较慢的情况下是微不足道的。
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无处不在的弹簧
在我们的日常生活中,弹簧形态各异,处处都在为我们服务。常见的弹簧是螺旋形的,叫螺旋弹簧。做力学实验用的弹簧秤、扩胸器的弹簧等都是螺旋弹簧。螺旋弹簧有长有短,有粗有细:扩胸器的弹簧就比弹簧秤的粗且长;在抽屉锁里,弹簧又短又细,约几毫米长;有一种用来紧固螺母的弹簧垫圈,只有一圈,在紧固螺丝螺母时都离不开它。螺旋弹簧在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力,而且在弹性限度内,形变越大,产生的弹力也越大;一旦外力消失,形变也消失。有的弹簧制成片形的或板形的,叫簧片或板簧。在口琴、手风琴里有铜制的发声簧片,在许多电器开关中也有铜制的簧片,在玩具或钟表里的发条是钢制的板簧,在载重汽车车厢下方也有钢制的板簧。它们在弯曲时会产生恢复原来形状的倾向,弯曲得越厉害,这种倾向越强。有的弹簧像蚊香那样盘绕,例如,实验室的电学测量仪表(电流计、电压计)内,机械钟表中都安装了这种弹簧。这种弹簧在被扭转时也会产生恢复原来形状的倾向,叫做扭簧。
形形色色的弹簧在不同场合下发挥着不同的功能:
1. 测量功能
我们知道,在弹性限度内,弹簧的伸长(或压缩)跟外力成正比。利用弹簧这一性质可制成弹簧秤。
2. 紧压功能
观察各种电器开关会发现,开关的两个触头中,必然有一个触头装有弹簧,以保证两个触头紧密接触,使导通良好。如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变大,严重的还会使接触处的金属熔化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保证导通良好。在盒式磁带中,有一块用磷青铜制成的簧片,利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在钉书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉,另一方面是当最前面的钉被推出后,可以将后面的钉送到最前面以备钉书时推出,这样,就能自动地将一个个钉推到最前面,直到钉全部用完为止。许多机器自动供料,自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外,像夹衣服的夹子,圆珠笔、钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。
3. 复位功能
弹簧在外力作用下发生形变,撤去外力后,弹簧就能恢复原状。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如,许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧,人进出后,门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品,十分方便。此外,各种按钮、按键也少不了复位弹簧。
4. 带动功能
机械钟表、发条玩具都是靠上紧发条带动的。当发条被上紧时,发条产生弯曲形变,存储一定的弹性势能。释放后,弹性势能转变为动能,通过传动装置带动时、分、秒针或轮子转动。在许多玩具枪中都装有弹簧,弹簧被压缩后具有势能,扣动扳机,弹簧释放,势能转变为动能,撞击小球沿枪管射出。田径比赛用的发令枪和军用枪支也是利用弹簧被释放后弹性势能转变为动能撞击发令纸或子弹的引信完成发令或发火任务的。
5. 缓冲功能
在机车、汽车车架与车轮之间装有弹簧,利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。
6. 振动发声功能
当空气从口琴、手风琴中的簧孔中流动时,冲击簧片,簧片振动发出声音。