有趣的物理小故事

第一章第一章 声现象声现象 非常导航非常导航 这是八年级物理课的第一章 在这一章里我们将学习有趣的声现 象 小溪里流水淙淙 树林里鸟鸣啾啾 剧院里琴声悠悠 工厂里机 声隆隆 流水 小鸟 钢琴 机器为什么会发声 为什么它们发出的 声音各不相同 有的十分悦耳 有的却刺耳难听 古代打仗时列兵布 阵 为什么人们把耳朵贴近地面就能知道敌军队伍的远近 现在用 MP3 欣赏音乐 为什么人们能一下子听出自己熟悉的乐器和喜爱的歌手的 声音 蝙蝠昼伏夜出 能在黑夜里自由飞翔 为什么却从不 迷路 或者碰壁 地震发生前 为什么有些动物会有预感 并出现行为异常 这些问题都会在这一章的学习中得到解决 一 一 声音的产生与传播声音的产生与传播 警觉的士兵警觉的士兵 你看过美国西部影片吗 在一部反映古代战争场面的美国西部影 片里 有这样一个情节 印第安人跪在地上 把耳朵贴近地面 倾听 看不见的远处有没有敌军的骑兵在赶路 我国北宋时期的著名学者沈 括 在他的著作 梦溪笔谈 里也曾记载 行军宿营 士兵枕着牛皮 制的箭筒睡在地上 能及早听到夜间偷袭的敌人的马蹄声 这样做有 道理吗 耳朵通过地下的泥土能听到马蹄声 通过空气不是也一样能听 到声音吗 是不是因为声音在地下传播的速度比在空气中快呢 通过本节的学习我们将会明白 声音在地下传播的速度确实比在 空气中快 但这里利用的并不是这一点 因为声音在空气中传播的速 度比骑马的速度也要快得多 只要从空气中能听到远方敌军马队的声 音 我军还是有足够时间作出反应的 这里最主要的理由是 因为声 音在地下传播时 所碰到的使声音散射和衰减的障碍较少 所以能较 清楚地传播到更远的地方 这样耳朵贴近地面倾听时 敌兵相距很远 时就能听到 加上牛皮箭筒对声音的放大作用 共鸣 就像二胡等弦 乐器的共鸣腔一样 听得会更清楚 而在空气中直接侧耳细听的话 等到能够听清时 敌军就已经快到跟前了 二 我们怎样听到声音二 我们怎样听到声音 鱼有听觉吗鱼有听觉吗 鱼有听觉吗 人们谁也没有见到过鱼的耳朵 所以 鱼的听觉似乎 无从谈起 但是 有一件事改变了人们的看法 德国一家大鱼场里饲养了许多鳟鱼 鱼场附近的一座教堂每天早 上 8 时都要打钟 鱼场的饲养员则在打钟之后去喂鱼 天天如此 有 一天饲养员在教堂钟声响过半小时后才去喂鱼 却见一大群鱼仍聚集 在池塘边 不断把头伸出水面在等食 这件事把饲养员惊呆了 也引 起了科学家们的兴趣 经过一段时间仔细观察 发现鱼是有听觉 的 它们在听到钟声后不久就能进食 久而久之就形成了条件反 射 因此 那天饲养员虽然没有及时赶来喂食 鱼却因已经听到钟声 仍然向岸边聚来 鱼不但能听 还会 说 叫 渔民们都知道黄花鱼会叫 而且 叫得很响 黄花鱼发声靠的是体内一种密闭的充满气体的囊 称之为 鳔 鳔是黄花鱼的发声器官 还起着共鸣器的作用 在鳔的边上 有一排鼓肌 它可以敲击鳔 每敲一次 鳔就发生一次振动 这振动 的频率恰好等于鳔的固有频率 因而发生共振 把鳔因振动而发出的 声音放大 形成了鱼叫 当然 鱼叫与人的叫声不同 它不是从鱼的 喉咙里发出的 而是从鱼鳔里发出的 三 声音的特性三 声音的特性 谁帮了盟军的忙 谁帮了盟军的忙 你知道吗 第二次世界大战期间 纳粹德国海军与盟国海军在大 西洋上进行过一场激烈的海战 为了达到既能炸毁敌军舰只 又确保 德军舰只安全的目的 德国海军在一些重要航道旁 布设了大量新发 明的 音响水雷 这种水雷比磁性水雷灵敏得多 它能在对方舰艇 发动机音响的诱导下自动爆炸 从而使盟军舰只在接近德军舰艇之前 就被消灭 正当德军自以为得计时 这些音响水雷却在盟军舰只尚未来到时 接二连三自动爆炸 连一条盟军舰艇也未炸着 这件事让德国人百思 不得其解 若干年后 经水声学家和海洋生物学家的研究发现 在德 国海军布设水雷的海域里 生活着一种小虾 它们能发出某些频率的 音响 这些音响与舰艇发动机音响的频率一致 于是大量小虾发出的 巨大音响 诱爆了德军的音响水雷 使他们想依靠这种新式武器打击 盟军舰艇的希望成了泡影 事实上 海洋中的生物大部分都能发声 只不过有些发出的是人 耳听不到的超声或次声 上述这种小虾发出的则是与舰艇发动机响声 相似的可闻声 因此 在设计 制造 使用海洋测量仪器时 必须周 密地考虑海洋生物发出的种种声波 否则就会像德国海军那样功亏一 篑 四 噪声的危害与控制四 噪声的危害与控制 新型反恐武器新型反恐武器 反恐 是当今世界一个国际性的热门话题 利用高科技手段 对付恐怖分子 保证人质的安全 用最小的代价 达到最好的反恐效 果 已成为当今特警技术发展的重点目标 噪声炸弹 便是这方面的 最新成就 噪声炸弹与普通的炸弹不同 它不是利用爆炸后的弹片杀伤人员 而是利用爆炸时产生的超高分贝强噪声波 使歹徒丧失抵抗能力 在 生活中 人们有时会碰到这样的现象 当人的听觉器官受到较大噪声 刺激时 会感到周身不自在 随着噪声强度的不断增大 些人会出 现头昏 目眩 甚至昏迷的现象 噪声炸弹正是利用人的这种生理反 应 把噪声增大到正常人无法忍受的程度 从而达到麻痹人的听觉和 中枢神经系统的目的 使人在短时间内昏迷 又不伤害人体 比如 当劫机事件发生时 只要特警人员有机会接近被劫持的飞机 向机内 发射噪声炸弹 飞机内的旅客与劫机者都会因此而暂时昏迷 然后 特警人员便可以从容不迫地进入机舱 当飞机上的乘客苏醒之后 一 切归于平静 只是劫机歹徒已经束手就擒 五 声的利用五 声的利用 高超的机械加工师高超的机械加工师 金刚钻 人造宝石等属于超硬材料 你知道它们是怎样加工的吗 过去人们用激光来进行加工 但激光发生装置很复杂 加工成本很高 所以现在人们常用超声波来加工它们 为什么用超声波呢 因为超声波的波长短 频率高 具有较强的集 束发射性能 这一特性使其具有了征服某些超硬材料的本领 当然 单纯的超声波是不能直接用于机械加工的 必须加上一些超声能量的 承载物 才能进行加工 这种能量承载物就是磨粒 细小的磨粒在超 声波能量的作用下 以极高的速度冲击加工表面 表面材料在磨粒冲 击下 逐步被磨损 而达到加工的目的 这就是超声波加工的原理 那么怎样才能在宝石上加工出不同形状的小孔呢 这是由固定在超 声振动头下端的工具横截面形状决定的 因为振动头作超声振动时 只有工具横截面下面的磨料承载超声能量 对工件表面材料作高速冲 击 所以在被加工表面上也必然打出与工具横截面形状相同的孔来 如三角形 椭圆形 星形等非圆形孔 同时 也可以用来加工金刚钻 模上或硬质合金喷嘴上的细孔 0 1 0 15 毫米 这在一般机械加工 方法中 是很难做到的 你看 超声波的 手段 够高吧 第二章第二章 光现象光现象 非常导航非常导航 这是八年级物理第二章 在这一章里 我们将学习有趣的光现 象 清晨旭日东升 大地万物从暗夜中醒来 一切都恢复了原有的色 彩 远处的山 青了 近处的水 蓝了 草丛中 露珠晶莹剔透 树 林里 鸟儿穿红戴绿跳跃枝头 农家小院走出了棕的牛 白的羊 灰 的马 黑的毛驴 红的拖拉机和收割机 还有崭新的电动车和摩托车 奔向田间地头 傍晚夕阳西下 城市华灯初上 色彩各异的霓虹灯照 着大小不一的牌匾 宣示着机关的名称和职能 商家经营的范围和品 牌 光与人的生活和生产密切相关 晨起梳妆照镜子 读书写字 看黑板 观察实验现象 教室灯光亮度 太阳能 电视机 微 波炉 还有验钞机 海市蜃楼 日食月食 光纤通信 激光制 导 等等 无不与本章的光学知识有关 一 光的传播一 光的传播 古希腊的雕像与古埃及的浮雕古希腊的雕像与古埃及的浮雕 你知道人类历史上有哪些文明古国吗 你知道这些文明古国有哪 些珍贵的艺术宝藏吗 你知道为什么古希腊人留下了很多的雕像 而 古埃及人则留下了很多的浮雕吗 为什么同是文明古国 而古代艺术 会有这么大的差异呢 原来 这种差异与希腊和埃及两地的地理位置 太阳光成影的情 况不同有关 地球上到处都有影子 不过不同的地方太阳的影子也不 相同 北极圈里是影子的大人国 那里的太阳总是斜照的 于是物体 的影子总是轻轻的 在白茫茫的雪原上伸展得很远很远 赤道地带则 是影子的小人国 那儿的太阳总是高悬在头顶上 于是物体的影子总 是变得很小很小 但是看起来又浓又重 在正午的阳光下 人们好像 踩着自己的影子在走路 人们早就注意到 地球上不同地方的物体 在阳光下成影的情况 不同 并在实际生活中加以不同的运用 例如 在非洲强烈的阳光下 埃及地面上的一切东西都投下了明显的影子 在这种照射情况下 浮 雕就会显得跟木刻画一样清晰 可是 若将古希腊的阿波罗雕像放到 埃及去的话 在烈日照射之下 阿波罗的眼窝会黑得让人可怕 鼻子 下的黑影会使这位太阳神 长出 胡须来 但是在希腊 阳光透过地 中海上空的薄云后会变得十分柔和 维纳斯女神的雕像在柔和日光的 照射下 显得十分美丽动人 不过 你若是将古埃及的浮雕搬到希腊 去的话 淡淡的影子却会使浮雕变得模糊不清 白色的浮雕挂在白色 的墙壁上简直看不见了 二 光的反射二 光的反射 阿基米德阿基米德 光炮光炮 是真的吗 是真的吗 相传公元前 3 世纪 在古罗马与古希腊交战中 罗马人的舰队逼 近了叙拉古 著名科学家阿基米德也参加了城市保卫战 他运用自己 的知识提出了一种新奇的战术 即组织了许多妇女 让她们每人手持 一面镜子 站在海岸边 用镜子把阳光聚焦到罗马战舰的篷帆上 最 终在入侵的敌舰靠岸之前就把他们统统烧毁了 阿基米德的战术是真的吗 这个传说发生的年代在 2300 年前 已 经无从考证 但是在 18 世纪 法国科学家蒲丰专门研究了这个问题的 可行性 他经过计算发现 至少要有 1000 面镜子 每面镜子的直径起 码得有 10 米 才能把 l 千米外的船帆烧着 在当时的技术条件下 要 制作这么大的玻璃反射镜是不可能的 因此蒲丰认为阿基米德的战术 是不可能成功的 后来 在法国有人根据蒲丰的设计真的制做了一架 光炮 它 由 168 块玻璃反射镜组成 每块镜子长 15 厘米 宽 20 厘米 这 168 块镜子组成一个 5 平方米左右的反射面 它所聚集的太阳光能把 47 米 远处的松木板在几分钟内点燃 但是 若要把 1 千米远的松木板点燃 的话 整个反射面的面积要增大到 1 平方千米 这当然是难以办到的 事 即使勉强凑到那么大 使用时还有困难 怎么使几百万块小镜子 反射的阳光聚焦于一点呢 要使这么许多小镜子同步转动 那得动员多 少人呢 由此更可以看出阿基米德的 光炮 在当时只是个美妙的幻 想 但是随着科学技术的发展 在宇宙空间安装人造月亮或人造太阳 已经成为现实 三 平面镜成像三 平面镜成像 到底被遮住的是哪只眼睛到底被遮住的是哪只眼睛 当你面对着镜子 闭上你的右眼 然后用纸片将镜子里那只闭着 的眼睛遮住 请你保持头部的位置不动 只是换一只眼睛 左眼 闭合 睁开你的右眼看看 这时镜子里被遮住的是哪只眼睛 你能解释它的道 理吗 只要你实际观察一下 就会发现 这时镜子里被遮住的换成了闭 合的左眼 为什么呢 通过本节课的学习 我们知道 平面镜所成的像 和物的连线跟镜面垂直 并且它们到镜面的距离相等 当你睁着左眼 看镜中的右眼时 似乎是来自右眼虚像的射向左眼的光线与镜面相交 于一点 而这点正好是在左右两眼的中垂线上 因此遮住右眼的小纸 片应当贴在交点上 当你换成左眼闭合时 小纸片又会遮住似乎是来 自左眼虚像的射向右眼的光线 闭合的左眼就看不见了 也就是左眼 被遮住了 四 光的折射四 光的折射 高速公路上的高速公路上的 海市蜃楼海市蜃楼 暑假里 小明同学参加了团市委组织的青少年夏令营 一天上午 夏令营的专车从古都洛阳出发前往青岛 车子沿着连 霍高速公路向东疾驰 坐在前排的小明同学发现 道路正前方不远处 一片 水汪汪 而且车走 水 也走 总是在前头 小明很纳闷 明明看到公路前方象水淋过一样 可是车子行到近前 路面上却一切 正常 而且那 一汪水 一直在道路的前方 于是便向夏令营的领队 老师请教 老师告诉他 这种现象同海市蜃楼的道理是一样的 小明是个勤奋好学的同学 他从 十万个为什么 里知道海市蜃 楼是发生在大海边或沙漠里的一种自然现象 可现在汽车还未到郑州 离青岛海滨还有好远 前方更没有沙漠 这两种现象怎么会联系在一 起呢 学完本节课的知识 你就能找到问题的答案了 五 光的色散五 光的色散 六 看不见的光六 看不见的光 为什么有些花会变颜色为什么有些花会变颜色 十几年前 生物学家在欧洲进行的一项研究中 发现有一种会变 颜色的花 这种花早晨呈乳白色 中午转为粉红色 傍晚变为深红色 第二天清晨则变为紫罗兰色 这样变来变去 直至花朵凋谢为止 无独有偶 生物学家后来又发现了一种会变颜色的奇妙的花 这 种花叫红菖蒲 它的花朵原来是红色的 但是随着传播花粉的动物的 变化 花朵会从红色变成白色 科学家们经过观察发现 传播花粉的 起初主要是蜂鸟 后来主要是飞蛾 蜂鸟传播花粉时 红菖蒲的花是 红色的 当蜂鸟飞走以后 很多花朵会从原来的红色变成白色 后来 就有许多飞蛾在白色的红菖蒲花丛中飞来飞去 为红菖蒲传播花粉 红菖蒲的花朵为什么会变色呢 原来 红菖蒲生长在美国西南部的 山地 通常在 7 月中旬开花 当高地上的红菖蒲花大部分开放着鲜红 色的花朵时 其时正好是喜欢红色花朵的蜂鸟从高地向低地迁移的时 候 而飞蛾喜欢白色的花朵 所以红菖蒲花就改变颜色 以招来新的 花粉传播者 据统计 那时的红菖蒲花大约有 40 变成了白花 红菖 蒲为了取得飞蛾的喜欢 主动改变花色来适应环境 第三章第三章 透镜及其应用透镜及其应用 非常导航非常导航 这是八年级物理的第三章 在这一章里 我们将学习透镜及其成 像规律和用透镜制成的光学仪器 生活中 人们用照相机拍照 可以 把发生在一瞬间的情景留作永恒的记忆 课堂上 老师用投影仪来放 大投影片 可以使教室里所有的同学同时看到投影片上的图画 医院 里 化验室的医生在显微镜下可以看见血液中的各种细胞 家庭里 老爷爷 老奶奶带着老花镜 拿着放大镜读书看报 战场上 指挥官 手拿望远镜观察远方的敌情 根据敌方的动向 适时发出作战命 令 这些都离不开透镜 世界有多大 宇宙是什么样的 这些有史以来 就困惑着人类 并一直为人类所探究不止的问题 也一定经常萦绕在 你的心头 人类怎样才能解开这个疑团呢 科学家们使用的方法是 利 用透镜制成巨大的天文望远镜来观察 接收来自宇宙的信息 通过对 这些信息的分析 人们对宇宙了解得越来越深入 越来越全面了 一 透镜一 透镜 冰透镜拯救了探险队冰透镜拯救了探险队 有这样一件事 用冰块做透镜曾拯救了一支南极探险队 这支探 险队由于丢失火种 面临寒冷 饥饿与死亡的威胁 一个聪明的队员 用冰块琢磨成一块凸透镜 把阳光聚焦 点燃了引火物 重新得到了 火种 挽救了这支探险队的生命 用冰制作透镜的最早记载 见于一千六百多年前 我国晋代学者 张华所著的 博物志 书中有这样的文字 削冰命圆 举以向日 以艾承其影 则火生 这里的冰就是冰透镜 艾是指引火物一一艾 绒 因为冰在阳光下很容易融化 所以对用冰取火的真实性 你可能 不大相信 其实清代时就有许多人怀疑 还有一些人带着这个问题去 请教当时著名的科学家郑复光 郑复光开始也将信将疑 于是在 1819 年亲自动手用实验研究这个问题 他用一个壶底微微向里凹的锡茶壶 底面直径 16 厘米以上 装热水 放在冰块上旋转 把冰块熨成两个光 滑凸面 做成一个大凸透镜 在灿烂的阳光下 把它放在一个小桌上 对准太阳并特别注意使它稳定不动 另外一个人把纸捻放在其焦点上 过了一会儿 纸捻果真燃烧起来了 冰透镜拯救了探险队绝非虚构的故事 学完本课之后 你就能明 白其中的道理了 二 生活中的透镜二 生活中的透镜 浪费了一路表情浪费了一路表情 小明爸爸给小明讲了这样一件趣事 说是小明很小的时候 爸爸 和单位一帮同事出差去广西南宁 公事办完之后 回来的路上 途经 桂林 人常说 桂林山水甲天下 于是大家一商量 决定在桂林停留 两天 那时候照相机还比较少 不像现在照相机已经普及 几乎家家 都有 幸好有位同事事先带了照相机 只是这位同志也是借别人的 不懂照相机怎么玩儿 于是大家你一言我一语 出主意想办法 集体 摆弄起这架相机 大家一起游览了七星岩 芦笛岩 然后从象鼻山码 头登船沿着漓江顺流而下 直到阳朔 这一路上是你选场景 我对焦 距 他调快门 一路欢笑一路歌 又是集体合影 又是单独拍照 七 手八脚 开心热闹 两天时间转眼而过 游完了桂林风光 照满了一卷胶卷 大家是 乘兴而归 回到单位 跟领导汇报完工作 然后上照相馆 现在都改 叫影楼了 冲洗胶卷 都想尽快目睹自己的光辉形象 等照相馆老板 打开相机 大家全傻了 也都乐了 你猜怎么着 胶卷压根没套上 这一路风景 一路表情 都成了美好的回忆了 三 探究凸透镜成像的规律三 探究凸透镜成像的规律 魔杯魔杯 是怎样显像的 是怎样显像的 市场上销售一种有趣的酒杯 一 魔杯 当你向杯中注入酒时 杯底会呈现出栩栩如生的龙凤画面 但当你饮完杯中酒后 龙凤也跟 着无影无踪了 自然 龙凤不会随酒进入君腹 那么这是怎么一回事 呢 我们不妨挑选一只底部内壁有明显突起的无色透明的小空瓶 让 瓶底对准阳光 能证实它也有会聚作用 放一枚硬币在桌上 把小空 瓶移至硬币上方 通过瓶口观察瓶底外的硬币 你会发现硬币被放大 了 空瓶成了放大镜 逐渐加大瓶底与硬币间的距离 硬币的像不断 增大 一会儿硬币的像不见了 保持瓶币间的距离 往瓶内注入少许 清水 随着瓶底被水淹没 一个清晰的硬币像又复现了 从本节的学习中 我们知道 凸透镜的成像规律是 物距小于 1 倍焦距 像为放大的虚像 且与物位于透镜同侧 物距等于或大于 1 倍焦距 透镜不成像或成实像 但透镜焦距并非一成不变 我们可以 改变透镜周围的介质 拉长 或 缩短 透镜的焦距 在上述实验 中 当硬币的像不见时 瓶底与硬币间的距离大致与透镜的 1 倍焦距 相等 向瓶内注入水后 犹如在瓶底凸面上加了一个 水凹透镜 如 图 3 45 中 这一 水凹透镜 对光线的发散作用 拉长 了瓶底凸 透镜的焦距 从而使原来位于瓶底透镜焦点外的硬币一下进入 组合 透镜 的一倍焦距之内 所以清水就能显出硬币的像了 仔细观察能显像的酒杯 魔杯 的构成 可以发现它的杯碗 底部有圆弧形的凸起 相当于一个焦距很短的凸透镜 在这一凸起的 下方不远处嵌有一张比透镜直径小得多的龙凤画片 对照上述清 水显硬币的实验原理 我们就不难知道 魔杯 显像的秘密了 四 眼睛与眼镜四 眼睛与眼镜 护眼灯怎样预防近视 护眼灯怎样预防近视 眼科专家经过长期研究后发现 近视和斜视除了先天性生理遗传 因素外 绝大多数人是由于后天不注意用眼卫生造成的 如坐姿不当 眼睛与读物的距离太近 或者照明亮度不足 以致使眼球的晶状体和 视网膜的距离过长 也可能由于晶状体折光力过强而形成近视 上世纪 90 年代初 科学家们研制成功了一种防近视电子台灯 也 叫护眼灯 那么 电子护眼台灯为什么能预防近视呢 试验表明 使用护眼灯读书写字 可使青少年的坐姿 视距 照 明亮度控制在国家规定的标准范围内 一旦坐姿不正确或头离桌面的 距离太近 护眼灯就会自动发出警报声 与此同时 灯光自动熄 灭 坐姿一恢复正常 警报声立即停止 灯光也马上恢复正常 此外 由于传统灯具的眩光很容易造成眼睛疲劳 为此 科学家们对电子台 灯的灯罩进行了特殊设计 从而避免了眩光的不良影响 使青少年在 护眼灯下读书写字时不易发生视觉疲劳 电子护眼台灯的外壳像机器人 伸出的两只 手臂 给学生造成 一种心理效应 感觉有一名机器人关怀地注视着 强制自己规范读书 的姿势 五 显微镜和望远镜五 显微镜和望远镜 望远镜拯救了荷兰望远镜拯救了荷兰 利珀希是荷兰的一个眼镜制造商 有一天 他外出办事 让孩子 照料他的那些透镜 半成品镜片 好奇的孩子趁他不在 偷偷地拿 着他的那些宝贝透镜玩了起来 玩呀 玩呀 最后当孩子把两块透镜 放在眼前 一块离眼近一块离眼远时 惊讶地发现 远处原来看不清 的东西竟然变得又大又近了 利珀希回到店铺时 孩子马上把自己的 这一发现告诉了他 利珀希没有因为孩子的贪玩而责怪他 因为他明 白孩子这一发现的重要性 孩子走后 利珀希心里在琢磨 人不可能老是手里拿着两块透镜 眺望远方 这太不方便了 于是 他挑选了一根金属管 把透镜安装 在管子两端适宜的位置上 于是 世界上第一个望远镜诞生了 利珀 希把它称为 视管 1612 年 意大利红衣主教的书记爱奥亚尼 斯 狄米西亚尼建议用 望远镜 来称呼利珀希的发明 1650 年左右 这个词开始流行至今 那个年代 荷兰正在进行着一场反抗西班牙的独立战争 已经苦 战了整整四十年 爱国的利珀希把自己发明的望远镜献给了荷兰政府 当时荷兰共和国的最高行政长官莫里斯是一位贤能的君主 他对科学 很感兴趣 因而立即看出这种仪器的重要性 他给利珀希拨了一大笔 钱 命令他为政府生产一批望远镜 荷兰海军使用了这些望远镜后 能在西班牙人发现他们之前就发现敌人 提前做好迎击敌人的准备 把握住了战争的主动权 使得荷兰最终赢得了这场旷日持久的独立战 争 第四章第四章 物态变化物态变化 非常导航非常导航 这是八年级物理的第四章 在这一章里 我们将学习形态各异的 物质世界的状态及其变化 早春 冰封的河面解冻 层层叠叠的流凌 从黄河上游奔涌而下 气势之壮观不亚于大海边的惊涛拍岸 盛夏 晴朗的天空说变脸就变脸 狂风推着乌云从天边翻滚而来 转眼间暴 雨倾盆 直下得河满沟平 晚秋 清凉的银色早晨 太阳缓缓升起 南方秋叶上晶莹的露珠悄悄散去 北方大地上银色的霜衣渐渐消失 初冬 一夜之间 小城变成了冰清玉洁的银色世界 落光了叶子的树 枝上挂满了毛茸茸 亮晶晶的银条 在阳光下 耀人眼目 树上的枝 条在风中摇曳 不时飘下点点冰晶 宛如晨雾漫卷 自然界中雨 雾 露 霜 雪 雹 冰等等自然现象的形成与消失 无不与水的状 态变化有关 一 温度计一 温度计 卫星的卫星的 体温体温 卫星在太空中运行时 太阳晒到的部分温度可高达一二百摄氏度 而太阳晒不到的地方却很冷 可冷到零下一二百摄氏度 地面上太阳 晒得到的地方与晒不到的地方的温差最多相差几十摄氏度 在太空中 为什么会相差几百摄氏度 这是地球上有空气 空气对流对气温有一 定的调节作用 而太空中没有空气 因此不存在由于空气对流产生的 气温调节作用 在太空中 卫星表面晒到和晒不到太阳的部分有着高达几百摄氏 度的温差 要使卫星上的仪器能够正常工作 必须事先采取温控措施 以保持卫星有较恒定的 体温 在地面上人们可以用空调来制冷 或用电炉来加热 然而在太空中却行不通 因为卫星发射的费用十分 昂贵 所以由卫星带上天的各种仪器的重量必须 斤斤计较 为了 调节卫星的 体温 而把空调或电炉送上天显然是不合算的 通常 科学家们采取一些被动的调温方法 例如 在卫星表面涂上一层 温 控涂层 以限制卫星受太阳曝晒时不吸收过多的辐射热 同时又防 止晒不到太阳的那部分向外辐射造成热量损失 或者把安放有仪器的 舱室做成像热水瓶胆那样的双层真空隔热舱 以保持舱内仪器有一个 常温的工作环境 一旦卫星上的温控装置因意外事故而失灵 那将给卫星带来灾难 性后果 1973 年 5 月 美国的 太空实验室 发射 63s 后 它的轨道 工作舱外涂有隔热层的 微流星防护罩 因提前打开而损坏 结果 使得舱内温度剧升 55 C 仪器无法工作 最后 美国宇航局只好再赶 制一幅遮阳篷和一顶遮阳伞 并派宇航员送上太空安装 这样才治好 了 太空实验室 的 冷热病 二 熔化与凝固二 熔化与凝固 奇妙的冻雨和雨淞奇妙的冻雨和雨淞 在我国北方 还有南方的贵州 湖南的湘西山区 冬天里可以看 到一种奇怪的雨 天上掉下来明明是雨滴 可在地上却看不到雨的痕 迹 见到的到处都是冰 这种滴雨成冰的雨称为 冻雨 这种雨掉 在树枝上 电线上迅速结成一层晶莹透明的冰层 逐渐挂下来成了一 条条冰柱 雨滴落在树上所成的冰称为 雨淞 初冬时节发生冻雨 或雨淞现象时 到处是晶莹剔透 景色十分诱人 置身于纯洁透明的 大自然里 会使你忘却天气的寒冷 忘却生活中的烦恼 精神境界得 到升华和提高 冻雨 和 雨淞 的形成都与水的凝固有关 气象学家在观测 云层时还发现了一种 混合云 云的中上部温度已降到 20 30 甚至 40 但其中还有许多的雨滴并没有冻结 据说有的科学家成 功地使纯净无瑕的水静置冷却到 70 仍不结冰 这种温度低于 0 还 不冻结的水叫 过冷却水 原来水分子结冰 除温度条件外 还要求在水中必须有冻结核 有了它 做无规则运动的水分子才能按冰的晶体结构排列起来 江河 湖海里的水 自来水中都含有杂质 这些杂质就是冻结核 于是这些 水在 0 时就结冰了 三 汽化与液化三 汽化与液化 用冰也能用冰也能 烧烧 开水开水 看了这个题目 你也许会大惑不解 冰只能冷却水 怎么能 烧 开水 的确 通常情况 冰只能使水冷却 不能使水沸腾 但在特殊 条件下 冰的确能使水沸腾 在烧瓶内灌半瓶水 放在火上加热 待水沸腾后将烧瓶从火上取 下并用塞子将瓶口塞住 这时沸腾停止了 把瓶倒过来在瓶底上放一 些碎冰时 会看到水又重新沸腾起来 如图 4 17 所示 液体的沸点与液面上方的气体压强有关 压强大 沸点高 压强 小 沸点低 瓶口敞开时 瓶内压强等于大气压 把瓶口塞住时 瓶 中除了空气以外 还有滚热的水产生的水蒸气 瓶内气压大于一个大 气压 水的沸点将超过 100 当我们取走火种 不再加热 瓶内的水 的沸腾自然要停止了 当我们在瓶底放上碎冰后 瓶底冷却使瓶内水 蒸气凝结为水滴 因此水面上的气压迅速下降 沸点也降低 低于 100 所以水又重新沸腾起来了 四 升华和凝华四 升华和凝华 雪花的形状与颜色雪花的形状与颜色 雪和雨一样 都是云中的水蒸气凝结而成的 当云层的温度在 0 以上时 云中没有冰晶 只有小水滴 这时只会下雨 如果云层和云 层下面空气的温度都低于 0 小水滴就凝结成冰晶 雪花 下落到地 面 雪花是一种美丽的结晶体 它在飘落过程中成团地攀联在一起 就形成雪片 单个雪花的大小通常在 0 05 4 6 毫米之间 雪花很 轻 单个的重量只有 0 2 0 5 克 无论雪花怎样轻小 怎样奇妙万 千 它的结晶都是有规律的六角形 所以古人有 草木之花多五出 独雪花六出 的说法 雪花的形状与它形成时的水气条件有密切关系 如果云层中水气 不太丰富 只有冰晶的面上达到过饱和 凝华增长成柱状或针状雪晶 如果水气稍多 冰晶边上也达到过饱和 凝华增长成为片状雪晶 如 果云层中水气非常丰富 冰晶的面上 边上 角上都达到饱和 其尖 角突出 得到水气最充分 凝华增长得最快 因此大都形成星状或枝 状雪晶 我们常见的雪是白色的 但有时也会出现红雪 黄雪 黑雪 绿 雪等 它们都是在特殊的环境条件下形成的 例如 在那些终年冰封 和永久性冰雪地带 生长着大量的含有红色素的藻类 白雪就被红藻 粘染而成红雪 绿雪常见于北极 西伯利亚和阿尔卑斯山等地 它主 要是由绿藻类的雪生衣藻和雪生针联藻大量繁殖而形成的 在我国天 山东段与沙漠相邻的地区 有时会出现因夹着黄色尘土而使白雪变成 黄雪 第五章第五章 电流和电路电流和电路 非常导航非常导航 这是八年级物理课的第五章 在这一章里我们将学习电流和电路 的有关知识 为什么收音机 CD 机 MP3 通上电就能放出音乐 为什么 电视机 电脑显示器 MP4 通上电就能看到影像 为什么电饭锅 电磁 炉 电热水器通上电就能烧水煮饭 为什么洗衣机 电吹风 豆浆机通 上电就能转动 你去过家用电器修理部吗 你参观过电子设备制 造厂吗 你看到过后盖打开的收音机 录音机或者电视机吗 你见到 过正在加工过程中的电子产品吗 你一定会对展现在你面前的电路板 感到眼花缭乱吧 实际上 这些看似复杂的东西都是由最简单的 电路组合而成的 通过本章的学习 我们将初步认识简单的电现象和 简单电路 一 一 电荷电荷 谁是纵火犯 谁是纵火犯 北方的冬天 天气干燥 时常会听到一些人体放电的怪事 某公 司一职员 脚穿橡胶底鞋从铺有化纤地毯的屋子里走出来 在握门上 的金属把手时 手指尖突然向金属把手放电 把他狠狠地打了一下 手臂麻木了好半天 据说 在西伯利亚的冬天 有时会遇到极少数身 上带电的人 人们与他们握手时就会产生放电 而遭电火花打击 在通常环境中 人体放电时最多挨一下电火花的 打 在某些 特殊环境 人体放电就可能酿成惨剧 有一年冬天 北京某液化石油 气供应站 两名工人正在充气 其中一名女工头戴尼龙纱巾 她感到 头巾碍事 转身进室内用手拉下尼龙织物 这时 突然冒出火花并引 起爆炸 这名女工被严重烧伤 事后调查发现 该液化气站漏气现象 严重 室内又无通风设备 以致室内液化气与空气的混合气体处于爆 炸浓度范围内 该女工的头发比较于燥 与尼龙纱巾摩擦产生静 电 当她很快将头巾拉下时就产生了电火花 引爆了房间中的混合气 体 为什么一条尼龙纱巾竟会导致液化气站着火爆炸呢 学完本节的 摩擦起电以后 你就能找到问题的答案了 二 二 电流和电路电流和电路 第一个让电荷流动的人第一个让电荷流动的人 故事发生在 278 年前的 1729 年 一天 大雾笼罩着英国首都伦 敦 一个衣着寒酸的人在街道上急急忙忙地奔走着 他好像在专心地 想着什么 以致完全没有注意到周围的车马和行人 几个月来他一直 都在想着如何让电荷通过一条长金属线流动 结果都没有成功 这次 他终于想出了一点眉目 决定马上到好朋友惠勒家里去完成一个实 验 一见到惠勒 格雷就兴奋地说 问题找到了 答案找到了 让 我们再试一次吧 他急忙打开包袱取出一捆金属线 于是就在客厅 里把金属线从这一头拉到另一头 又在金属线的一端系上一只象牙 球 这才对惠勒说 你把羽毛放在象牙球附近 注意观察 格雷走到另一端 然后用力摩擦玻璃棒 当他把带电的玻璃棒与 金属线相接触时 守在另一端的惠勒立即大声喊道 电传过来了 象牙球吸住羽毛啦 于是 格雷成为科学史上第一个使电荷沿着 270 多米长的导线奔 跑 从而获得电流的人 三 串联和并联三 串联和并联 电烙铁和电吹风机是怎样工作的电烙铁和电吹风机是怎样工作的 维修电子设备或家用电器常用到电烙铁 电烙铁使用前需要一定 的预热时间 因而即使暂时不用也要将它接到电源上 但这样既费电 又会造成烙铁头氧化而不易沾锡 怎样解决这个问题呢 电器维修师们经过长期摸索 设计了如图 5 24 所示的电路 在暂 时不需要焊接时 断开电键 S 这时灯泡和电烙铁串联连接 既可以用 灯泡照明 还能使电烙铁处于预热状态 当需要焊接时 闭合电键 S 电