五则中国古代趣味物理实验：“铜瓮雷鸣”

1、.五那么中国古代兴趣物理实验：“铜瓮雷鸣一：“铜瓮雷鸣实验西汉刘安前179前122在?淮南万毕术?中云：“铜瓮雷鸣。其注日：“取沸汤置瓮中，坚塞之，内于井中，那么作雷鸣，闻数十里。意思是：把开水倒进铜瓮里但勿倒满，将铜瓮密封后丢入井中，声似雷鸣，数十里也能听到。铜瓮怎能“雷鸣?原因可能有两种：第一，铜瓮在下沉过程中，瓮内水面之上蒸气遇冷降温凝结，压强减低，水的沸点随之降低，水再次沸腾作响;第二，假设瓮壁极薄，当瓮内压强降低时，受大气压加水压的作用，铜瓮向内破裂，造成爆炸，声似雷鸣。上述两种现象，都是通过空气冷凝的方法到达做功的目的。现中学用铁皮盒替代铜瓮演示上述第2种现象，实验时因条件限制不在

2、水中而在空气中进展。假设演示上述第1种现象，那么是将烧瓶内水烧开后稍冷却，再在瓶外浇冷水降温减压来实现。二：“虚管悬液实验唐代王冰注解?黄帝内经素问?时指出：“虚管溉满，捻上悬之，水固不泄，为无升气而不能降也。意思是：用手指捏住空管的一端，将管中灌满水后倒过来，水不会从管中流出。因为外面的空气不能进入管中，所以管里的水不会流出来。这就是“虚管悬液实验，它证明了大气压强的存在。当管中充满水后，空气不能进入管中。将管倒过来，管内压强为水压，其值通常小于管外的大气压强，故水“悬在管中。这个实验是从“瓶子倒水实验演绎过来的。早在南北朝的?关尹子?一书就已指出：“瓶有二窍，水实之那么倒泻，开一那么水不下

3、，盖不升那么水不降。意思是：在密封的瓶上开两个小孔，瓶中灌满水，水就会从瓶中倒出。假设只在瓶中开一个小孔，水是倒不出来的。因为此时空气不能在瓶中对流。很显然，上下两端开口的瓶子，下口上面压强为一个大气压加水压，下面压强是一个大气压，这种情况下水会从下口流光。但将瓶的上口封住时，水向下滴落一点点后，瓶内气体体积增大，压强减小，当瓶内气压减小量与瓶中水柱产生的压强相等时有时只要水的下外表向外凸出一点点就行，水就不会流出来了。该实验，常有老师在讲到大气压作用时，用“试管履行来演示。三：“瓶子喝水实验宋代俞琰12581314所写的?席上腐谈?一书：“剧烧片纸纳空瓶，急覆于银盆水中，水皆涌入瓶，而银瓶铿

4、然有声，盖火气使之然也。又依法放入壮夫腹上，挈之不坠。这段话的意思是：将剧烈燃烧着的纸片放入空瓶里，迅速把瓶倒扣在装有水的银盆中，水就会涌进瓶里，并且铿然有声。因为纸片的燃烧使瓶中空气减少，待瓶内空气冷却后压强降低的缘故。按这种方法把瓶扣在人腹上，瓶子会吸住腹肌而不坠落。很明显，纸在瓶中燃烧，瓶内空气膨胀，空气从瓶中“跑掉一部分。把瓶扣在水中，氧气燃尽，火焰也就熄灭，此时瓶内温度降低，压强减小，瓶外空气压迫盆里的水涌入瓶中。记载中尽管没有说明这是大气压作用的缘故，但能指出“盖火气使之然，这在当时已是了不起的事情。古代记载大气作功的实验有许多，还在先秦时期，我国就用“角法今“拔罐疗法治病了，可见

5、“瓶子喝水实验并不“年青。当今人们选择泡菜坛子，先在坛外沟槽中倒水，然后把燃烧的纸片丢进坛中，盖上坛盖，看沟槽中水是否被吸入盖内或坛腹，以此判别坛子是否漏气。其检测原理就是“瓶子喝水的实验原理。四：“纸人共振实验北宋科学家沈括10311095在?梦溪笔谈?中指出：“欲知其应者，先调诸弦令声和，乃剪纸人加弦上，鼓其应弦，那么纸人跃，他弦即不动。沈括的意思是：要想知道某一根弦的应弦，可以先把各条弦的音依五音声阶调准，然后剪纸人放在这根弦上。这样一弹它的应弦，纸人就会跳动，弹其他弦，纸人那么不动。这就是著名的“纸人共振实验。所谓共振，是指一个物体振动的时候，另一个物体也随着振动的现象。发生共振的两个

6、物体，它们的固有频率一定一样或成简单的整数比。如弹动“哆弦，别的“哆弦也动，弹动“咪弦，别的“咪弦也动。其实，早在沈括以前，已经有人做过“瑟弦相应实验，战国时庄子前365前286在他的著作中就提到一个叫鲁遽的人：“为之调瑟，废置于一堂，废于一室，鼓官宫动，鼓角角动，音律同矣。只不过“纸人共振实验更为直观和有趣罢了。五：“循烟燃烛实验姜岌在?续古文苑?一书中介绍了一个有趣的实验：“今燃一烛在上，一烛在下，灭下烛使烟相当，那么上烛之炎，循烟而下，燃下烛矣。此类相从也。意思是：如今让我们点燃两支蜡烛，一支放在上面，一支放在下面，将下烛的火焰吹灭，使它产生的烟雾即蜡烛燃烧时产生的蜡蒸气正好对着上烛的火焰。此时，上烛的火焰