校本课程(物理趣味知识及实验)

前言本书主要针对高中学生开设，涵盖了贴近学生生活物理知识以及现实所学内容的简单实验趣味制作，以让学生更多了解物理在生活中的应用。本课程的内容基于学生已有的知识结构，共设置两篇。第一篇为“趣味实验与制作”主要介绍与学生课堂相关的简单易操作的实验以及学生可以利用熟悉的身边资源进行的一些制作。目的是为了培养学生的学习兴趣，以及提高学生的综合素质。第二篇为“物理与生活”。主要介绍与学生生活相关的表达物理知识的内容以及简单介绍一些与物理有关的最新科学发现。通过第一篇的学习，能让每个学生根据不同开展需要，让学生经历探究过程，参与观察、思考、动手，时刻让他们保存成功的欲望，享受成功的乐趣，以获得理解能力和深层次的情感体验，激发学生学习物理的浓厚兴趣，培养学生的创新精神和实践能力，帮助学生认识物理与人类生活的密切关系，培养学生的社会责任感和参与意识。通过本课程第二篇的阅读，可以增长学生的见识，拓展学生的视野。而且可以引导学生注意观察生活，从而体会到物理就在身边。由于种种原因，难免有缺乏之处，望读者批评指正！第一篇趣味探究与制作第一课验证平行四边形定那么的模型制作背景资料背景资料验证互成角度的两个力合成时，我们一般选用平行边形定那么，其一般的实验过程为〔1〕用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。

〔2〕用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

〔3〕用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，记录两弹簧秤的示数，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向。

〔4〕用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1和F2的图示，用平行四边形定那么求出合力F的图示。

〔5〕用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向.按选定的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示。

〔6〕比拟力F′与用平行四边形定那么求出的合力F的大小和方向，看它们是否相等。

一、制作目的

验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定那么．

二、制作原理

如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F′的作用效果相同，那么根据F1、F2用平行四边形定那么求出的合力F，应与F′在实验误差允许范围内大小相等、方向相同．材料准备：固定材料自选〔如长型木条等〕、刻度尺、螺丝钉制作过程：选用五根长形木条，其中四根代表平行四边形的四条边，一根代表合力边。利用刻度尺、小刀和钢笔在相邻两条木条上按一定的比列标出刻度，代表力的大小。用〔2〕步的方法同样标出代表合力的木条的刻度，代表合力的大小。分别在木条的链接处利用螺丝钉将木条固定住〔仍可以活动〕，模型如图〔上图是我校兴趣小组学生所作模型展示〕通过改变两根木条〔代表两个分力〕的夹角，可以很直观地看出合力的改变情况，通过刻度可以计算出合力的大小，从而验证平行四边形定那么。课堂评价课堂评价学习态度：ABCD自我评价ABCD教师评价动手能力实验过程ABCD自我评价ABCD教师评价仪器整理ABCD自我评价ABCD教师评价第二课显示微小形变的方法探背景资料背景资料生活中的形变无处不在，面包上的手印，扎头发用的橡皮筋，凹陷的沙发，拨动的琴弦…这些都是生活中常见的形变现象，这些形变比拟明显，容易观察，但是有的形变却很难直接观察到，例如：一辆汽车行驶在大桥上，桥面会产生形变，用钢丝悬挂一个苹果，钢丝也会发生形变，这些都属于微小形变，不容易观察，对于不容易观察到的微小形变，可以通过某些实验装置来验证其存在。物理中很多概念是抽象得让人无法想象，譬如说“力”；物理中的很多现象不明显，肉眼是看不到的，譬如说书放在水平桌面上我们都难以想象桌面发生了形变——向下弯曲。那么这种微小的形变我们必须想方法看到它，这也就给我们提出了实验设计的难题。现在我就研究微小形变的方案予以阐述。方案一：数学原理：柱体外表积一定时，圆柱的体积最大在高中《物理》〔必修〕第一册《弹力》的课后练习中，是利用如图1所示的装置来演示微小形变的。其在教学中按照此法演示，因液面升降的幅度很小，很难取得预期的效果。笔者经研究发现，假设将此装置略加改动，并添加必要的步骤，效果较为理想，改动方法如下：将细玻璃管的一端在酒精灯上加热后拉成如图2所示的形状，将较粗的一端少许插入红墨水中，用手封住细端后将玻璃管提出，连同橡皮塞一起插入装满红墨水的扁玻璃瓶后放手，在细玻管中将形成被空气分开的红墨水和水两段液体柱，通过挤压橡皮塞等方法将红墨水局部的液体柱调整到玻璃管粗细交接的一段〔如图2所示〕．这样，再用手挤压扁玻璃瓶时，细管中红墨水局部液体柱的升降就更为明显，演示效果更佳。还有一种方法，那就是把普通玻璃管换成把玻璃泡去掉了的温度计上的毛细管，这样红色液体柱上升的高度就明显些。方案二：光的原理：利用光的反射在教材中是这样设置实验的：如图3，一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两平面镜反射，最后射到墙上形成一个光点．用力压桌面，镜子要向箭头方向倾斜．由于两面镜子之间的距离较大，光点会在墙上有明显的移动，把桌面的形变显示出来．我对实验装置做了如下改良，如图4，用一面镜子，把光点投在天花板上。一方面，实验器材更简单，另一方面，光点投到天花板上更容易找到。如果采用教材中的实验装置时光点投到教室的窗玻璃上或窗帘上，难以寻觅。但是在这个实验中平面镜应该足够小，否那么也会影响实验效果。方案三：力学原理：利用初中所学杠杆原理如图5为装置图〔小黑点为杠杆支点〕，当在薄板桌面下挂上重物时，桌面向下弯曲，带动与之相连的杠杆装置，将微小形变逐步放大，指针向上转动较大角度。由图5所示的位置变为图6所示的位置方案四：力学原力是物体运动状态改变的原因。在一张足够光滑的水平放置的大桌子上近距离放置两个光滑小球，两小球静止，你用手轻轻地在两球之间的桌面上用力按，观察会有什么现象？你会发现小球会向你手按的地方滚动。这个现象也说明当我们用手按两球之间的桌面时，桌面发生了微小的形变。以上是我研究物体发微小形变的一些不成熟的方法，希望大家多指点，并期待在研究物体微小形变这方面有更好的开展。爱因斯坦说过：一个问题的提出往往比解决一个问题更难，让我们时刻准备着发现问题吧课堂评价课堂评价学习态度：ABCD自我评价ABCD教师评价动手能力实验过程ABCD自我评价ABCD教师评价仪器整理ABCD自我评价ABCD教师评价第三课潜望镜制作背景资料背景资料大家知道，光是沿直线传播的，而且当光照射到平面镜上，产生发射，人们利用这些原理制作出了各种各样的装置，这些装置为人们效劳，潜望镜就是其中一种。潜望镜是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上活动的装置。其构造与普通地上望远镜相同，唯另加两个反射镜使物光经两次反射而折向眼中。潜望镜常用于潜水艇，坑道和坦克内用以观察敌情。材料准备：做潜望镜只需要两面一样大的小方镜和一块硬纸板。假设你的小镜子长十厘米，宽七厘米，这样，你就应该准备一张宽4×7=28厘米的硬纸板。纸板的长度可以根据条件自己决定。纸板长一些，潜望镜就可以做得高一些。

制作过程在纸板上划出三条平行线，象图中所表示的一样，每条线之间的距离都是七厘米。把涂黑的局部剪去。用刀子沿着虚线划一个痕迹〔注意不要划透〕。然后，利用桌边折一下，这样就做成一个长方形的盒子，用牛皮纸把它粘好。用白胶布把小镜子象下艇在水下航行的时候，也必须利用潜望镜观察海面的情况。

制作过程：买两块小镜子。用硬纸片做两个直角弯头圆筒，直径比小镜子稍大。在纸筒的两直角处各开一个45度的斜口，将两面小镜子相对插入斜口内〔如下图〕，用纸条粘好，把两个直角筒套在一起，即成一个简单的潜望镜。〔理论图〕〔实物图、我校学生作品〕课堂评价课堂评价学习态度：ABCD自我评价ABCD教师评价动手能力实验过程ABCD自我评价ABCD教师评价仪器整理ABCD自我评价ABCD教师评价第四课滴水点灯背景资料背景资料主持人已经说过，这个实验叫“滴水点灯”。所谓滴水点灯，就是用水去点燃灯火。有句俗话说：“水火不相融”。这句话恐怕没有不知道的。而主持人却说滴水点灯，不是天方夜潭吗？请别过早加以否认。许多看来与常规相悖的事情，在一定条件下可以转化。譬如说，冰是凉的，但高压下可以得到热冰。半导体导电性能介于导体与绝缘体之间，用它制成的光敏管，阻值却随光线强弱而变化。这些例子，可以说明事物不是僵死的、一成不变的。说到这里，有人心里嘀咕：眼见为实，耳听为虚。你说滴水点灯，那就演示演示吧。对，还有什么比亲眼所见更令人信服呢，事实才是最好答案！下面，我将用水把电灯点亮。这是一个小电珠、水槽，水槽旁边有一杯水。拿起水杯，将水倒进水槽，注意电珠是否点亮。电珠亮起来了，光辉四射。它照亮了三尺讲台，也照亮了我们的心：滴水点灯，这是千真万确的事实！奇怪吗？不奇怪！不奇怪吗？奇怪！奇怪者，以水点灯也。不奇怪者水并没有真正燃烧。电珠亮起，因为连接电池的电路通了，电珠不亮，可能是连接电池的线路断开。翻开盖子，我们看到这里有两节干电池，电池的两端用导线接到电珠上。将连接电珠的导线截去一段后安上绝缘水槽，往槽中倒水，水淹过连接水槽一端导线的金属板，电路接通，电珠就亮了。当然，水是电的不良导体，因此，应事先在水中加点食盐。这样，水槽里的水就成了导电液，其作用等于补上截去的那段导线。刚刚，我演示的是食盐水作导体使连接电池和电珠的电路相通。下面的表演中，我们会看到比这更为奇特的现象呢。制作材料：一号电池两节；电池盒一个；电珠座一个；电珠一个；三极管〔9013〕一只；塑料盒〔约9×6×2cm〕一个；木板、导线、铜皮适量．制作过程：1)作支架：用木板做一个22×14×2．5cm的无底木盒，将25×4×2cm的木板竖立在盒上，用钉子钉牢．2)作导电水槽：用塑料盒做水槽，用铜皮做电极。将2片长约3cm的条形铜皮用易熔胶粘在塑料盒两端底部，并用易熔胶把塑料盒粘在支架底盒前面。3)装电池盒与电珠座：用白乳胶将电池盒粘在立柱与塑料盒之间的底盒上．将电珠座如图１Ｂ固定在立柱上，使电珠座距立柱顶部约2cm，见图１Ａ．然后，在立柱旁，电池盒底部、塑料盒两电极旁分别钻两个孔〔共6个孔〕，用于连接导线．4)连接电路：按图２连接电路，并注意将三极管、导线隐蔽在底部。实验方法与现象：安上小电珠，用烧杯装好盐水，将盐水徐徐倒入小槽，电珠即被“点”亮．原理解释：未倒盐水前，水槽中两电极断路，电珠不亮．倒盐水后，因盐水导电，两电极通路，电珠发亮．课堂评价课堂评价学习态度：ABCD自我评价ABCD教师评价动手能力实验过程ABCD自我评价ABCD教师评价仪器整理ABCD自我评价ABCD教师评价第五课游标卡尺的研究与模型制作背景资料游标卡尺，是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两局部构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上那么有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。背景资料研究目的：1．应用所学物理等方面的科学知识；2．培养学生实践和创新能力；3．培养学生科学精神和科学态度；4．培养学生合作能力；研究背景：《游标卡尺的使用》是现行高中物理第一册教材中一个根本的学生实验，也是高考的热点内容。教材以精度为0．1mm游标卡尺为例详细讲解了游标卡尺的构造原理和读数方法，而对精度为0．05mm和精度为0．02mm的游标卡尺只作了简单介绍。目前我们学校实验室配备的都是精度为0．02mm的游标卡尺，对精度为0．05mm的游标卡尺读数的训练，一般只能纸上谈兵，以致学生认识模糊，考试中错误率较高。制作原理：研究游标卡尺的构造原理，用纸亲手制作游标卡尺模型，以求在制作的过程中进一步掌握游标卡尺的构造原理和读数原理。制作过程：〔下面介绍纸质精度为0．05mm游标卡尺模型制作方法〕1．材料和工具：较厚的白色或浅色包装盒纸板、毫米刻度尺、刀片、胶水等。2．用铅笔按下列图的形状和尺寸〔单位为mm，尺寸供参考〕在纸板上先画线，再用刀片切出主尺A、游标尺B1、游标尺B2、上嵌条C、下嵌条D五块，其中B2的阴影局部挖去。3．用红色细钢笔准确描出长约17mm的刻度，即为主尺刻度。4．根据平面几何中平行线等分段定理，在白纸上将19mm的长度20等分，用细钢笔画出刻度线，切成约8mm宽的游标尺刻度。5．安装：首先从下到上按B1、C、D、B2的顺序用胶水粘在一起构成游标尺，待胶水干后将主尺A的右端从做好的游标尺左边空隙插入。课堂评价课堂评价学习态度：ABCD自我评价ABCD教师评价动手能力实验过程ABCD自我评价ABCD教师评价仪器整理ABCD自我评价ABCD教师评价第六课失重现象小实验背景资料失重现象”是高中《物理》〔试验修订本·必修〕第一册第三章第七节的内容，失重现象是物理学中一种很神奇的现象，产生失重现象的物体的视重为零，就好似没有重力一样〔实际上重力仍然存在〕，产生这种现象的原因是当物体向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕等于零。背景资料你能够想像出失重的条件下会发生什么现象吗？你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象。物体将飘在空中，液滴呈绝对球形，气泡在液体中将污泥浊水上浮。宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，以防不慎，将“上不着天、下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……你还可以继续发挥你的想像力，举出更多的现象来一、链条失自制一木架，在木架上端悬挂一根细链条，使链条的一端A固定在木架横梁上，另一端B用细线系在链条A端的一个环上〔为使现象明显可使链条长一些，在B端挂一个钩码〕.此装置放在带有托盘的台秤上，如图1所示，装置静止时观察台秤指针所指的示数.点燃火柴烧断系住链条B端的细线，这时引导学生观察台秤示数的变化，可观察到台秤示数变小.这说明链条下落时发生了失重现象.但当这一半链条下落到被上一半链条拉住静止时，台秤又恢复到原来的示数.二、压力消失现象在一个平底吊盘上放一个重物m，把一张薄纸条A的一端压在重物m和吊盘之间，如图2所示，纸条尽量窄且不很结实.当抽动一端时，纸条轻易地被拉断.实验时，一只手把纸条的另一端固定，另一只手提着盘的吊线B〔也可以请学生上讲台来帮助教师完成此实验〕.先用手提着盘和重物慢慢下降，那么纸条先被拉紧，接着就断裂了.这是因为纸条被重物压着的一端存在静摩擦力的作用.第二次换一张同样的纸条，把纸条的一端压在重物和盘之间，另一端固定，但是提吊线B的手突然放开，使盘和重物同时自由下落，可以看到纸条不但没有被拉断而且完好如初.这是因为自由下落过程中重物完全失重，不受盘的支持力，其反作用力——重物对盘的压力也就消失了，使静摩擦力不复存在.因此，可以沉着地拉出纸条.三、喷泉失射现象

取一只旧塑料瓶〔如可乐瓶〕，在瓶的一端侧壁上钻几个小孔，用手指堵住小孔，向瓶中装满水〔向水中滴几滴红墨水，便于看得更清楚〕，松开手指，那么水就会喷射出来.这是水的重量产生的压强对瓶壁的作用.如果松开了拿瓶的手，让瓶自由下落，这时可以看到水立即停止喷出.这是因为正在自由下落的水处于完全失重状态，水层之间不再存在压力，故水不会从孔中流出.

四、斜面上下滑小车失重现象

用薄三合板自制一个斜面〔稍长些〕，把一小车通过细线固定在斜面的上端，如图3所示．此装置放在带有托盘的台秤上〔固定好〕，待装置静止时观察台秤指针所指的示数.点燃火柴烧断系住小车的细线，小车将沿斜面加速下滑，这时可观察到台秤示数变小.这说明小车加速下滑过程中发生了失重现象.第七课热传导比赛热从物体温度较高的一局部沿着物体传到温度较低的局部的方式叫做热传导。背景资料热传导是高中物理热学现象之一，物体或系统内的各点间有温度差，是热传导的必要条件。背景资料热传导其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中对流与热传导同时发生。比赛内容：把钢勺、铝勺、瓷勺、塑料勺插进一只玻璃杯中。在各种勺柄的同等高度上涂一小块猪油，再在油上粘一粒小豆子。然后给玻璃杯里倒上开水，仔细观察，看哪个勺柄上的豆子先掉，哪个后掉？结果是：铝勺柄上的猪油融化得最快，豆子先掉下来；第二个、第三个掉下来的，分别是钢勺、瓷勺柄上的豆子；而塑料勺柄上的豆子，过了很长时问还掉不下来。这个实验说明，不同的物体传导热的本领是不同的。人们把善于传导热的物体叫做热的良导体，把不善于传导热的物体叫做热的不良导体。科学家通过大量的实验和研究发现，固体中的金属是热的良导体，其中银和铜的热传导本领又最强；其他的固体大都是不良导体，如石头、陶瓷、玻璃、木头、皮革、棉花等等。我们用来做饭、烧菜的锅都是用善于传热的金属制成的，目的就是能让热尽快地传给待加工的食物。冬季人们穿的是棉衣、毛衣或羽绒衣，因为这类东西都是热的不良导体，可以保存身体发出的热量，到达保暖的目的。第八课会吹泡的瓶子背景资料热胀冷缩是物体的一种根本性质，物体在一般状态下受热以后会膨胀，在受冷的状态下会缩小。大多数物体都具有这种性质。〔注：水在4℃以上会热胀冷缩而在4背景资料物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩。这是由于物体内的粒子〔原子〕运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。物体都有热胀冷缩的现象，日常生活中我们可以利用这种现象解决一些困难。制作原理：通过加热将瓶中的空气挤出，然后再通过冷却将水吸到瓶子里。这样，你就会看到物体的热胀冷缩。材料准备：制作过程：1.将吸管放入瓶口，用橡皮泥密封。2.将其他吸管与第一支吸管相接，形成一个长管。3.用一点色素染一下玻璃杯中的水。4.将瓶子置入大盘子，弯曲吸管，使它探入玻璃杯中。5.向瓶壁浇热水，吸管会排出大大的气泡。6.再向瓶壁浇冷水。染色的水会经吸管吸入瓶中。第九课神奇的花背景资料一般我们认为，水是往低处流的，但水也可以流向高处！做一个实验使花改变颜色，你就可以知道，植物是怎样得生长所需的水的。背景资料材料准备:制作过程：1.给每杯水分别参加不同的色素。2.小心地将一枝花的花茎剪开到花头下。把每一枝花的茎根修齐。把劈开花茎的花分别放到两个不同的杯子里。把有完整花茎的那枝花放在第三个杯子里。把花放进一个温暖的房间。一个小时以后，它们开始改变颜色，它们吸收上来彩色的水，沿着花茎向上移动到达了花瓣。5.把芹菜去根并放进红颜色的水里，红色水沿着茎往上升到叶子，芹菜叶子变成了红色。如果你切开一段芹菜，你就可以看到芹菜携水上升的叶脉。第二篇物理与生活自行车中的物理知识自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等．它结构简单，方便实用，下面分别介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。〔一〕自行车的有关原理一、车体设计原理Ａ：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比拟宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅．Ｂ：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力．Ｃ：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速．以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比拟，对同样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，效果较佳．Ｄ：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是同样道理．Ｅ：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率．Ｆ：踏板是轮轴的运用．Ｇ：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快．Ｈ：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统．Ｉ：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途．Ｊ：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用．二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？自行车根本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的时机非常少，不可防止就要倒下，此时假设转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久．三、变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比拟容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合．四、剎车原理从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒．先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的时机较少，当然假设是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷．综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，假设只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想．不管用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大．所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车．〔二〕自行车中的物理知识下列图是一种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下．一、力学知识1．摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度．增大摩擦力．(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力．(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便．(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力．2．压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10Cm×5cm=100×cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6.5×104Pa．(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，减小压强．(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大．(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强．3．轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆。(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆．(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴．4．杠杆方面：自行车的刹车把相当于一个省力杠杆．5．惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性．(2)当人骑自行车前进时，假设遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去．6．能量转化方面(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能．(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些．(3)如图4所示，自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起．7．声学方面(1)自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的．8．齿轮传动方面(1)线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，那么有v=ωR．二、热学知识在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强到达一定程度时，假设超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况．三、光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组成如图6所示，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内外表作为反射面，这叫角反射器．当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到．在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到．四、电学方面在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供应车灯工作，起到一定的照明作用．体育中的物理知识体育是我们最喜欢的课程，平时在体育课中，进行各种各样的体育活动，其实每一项体育运动中都渗透着许多物理知识，体育和物理形同兄妹般亲密，下面介绍一些运用到物理知识的运动现象。举重：在举重比赛中发动上场之前总要在手上擦些“白粉”。这些“白粉”是镁粉，擦过之后，可增大手与被握物体的摩擦，减少运动中的失误。跑步：短跑运发动在短跑时要换穿短跑运动鞋，这种鞋的底部安有小钉，运发动在高速奔跑时，小钉可以扎进跑道，有效地防止运发动打滑摔倒。跑步越向内跑道，跑的越快，这是向心力的缘故。跑到终点后，会继续前进一段路程，这是惯性在起作用。游泳：游泳穿“鲨鱼衣”在游泳比赛中，运发动常穿特殊的游泳衣──“鲨鱼衣”。穿这种游泳衣的目的是减小运发动与水之间的摩擦，提高成绩。铅球投远速度：速度快，瞬间爆发力，投得就远。因为初速度越大，动能越大，投掷的也越远。我们查阅书本知识知道S=v2Sin2a/g，当a不变v越大S也越大。当v不变时，a=45°时，S最大。投篮投篮角度成45°角投进的成功率较高角投进的成功率较高角投进的成功率较高角投进的成功率较高，距离越近，投进的成功率。碰板时，几度打过去，会几度弹回来。查阅相关的知识我们作出的解答是：在碰板中，假设以几度打过去，就会以几度返回来，这道理与光的反射定律是相似的。对于投篮距离越近，投中率越高，是因为球在前进过程中还一边不断地下落，假设距离近一些，下落的距离也会小一些，这样命中率也就大了。乒乓球乒乓球接球，击球时球从运动→静止，静止→运动。力能使物体发生形变，球击中网，网会发生变形。气体的热胀冷缩现象，当乒乓球瘪了，放入热水中一烫，就会恢复原状。能的转化和守恒定律，从高出落下，再上升，势能→动能→势能。越高的地方落下，转化成的动能越大，被反弹上去越高。足球足球越滚越慢：足球在球场上踢出的球越滚越慢，最终停下来。这是因为踢出的足球由于惯性要保持原来的运动状态，沿原来的运动方向继续滚动；而在运动方向上只受到了滚动摩擦力的作用，这个阻力改变了足球的运动状态，阻碍足球滚动，使球越滚越慢，所以球最终停止运动。守门员接球：当队员大脚射门时，球速可以高达100千米/小时。如果守门员用胸部停球，那么胸部所受到的冲力将高达1500牛；如果用手接球，冲力要减少到500牛。这是因为通过手臂的运动可使球的制动距离延长3倍的缘故。守门员扑点球。守门员扑点球时，扑住的成功率一般只与守门员的判断反响能力有关，为什么呢？因为点球的位置距球门只有9．15米，射门时球速可以高达100千米/小时，这样球到球门的时间大约是0．32秒，而人脑的反映时间大约是0．6秒，这样足球到球门的时间就会远远小于人脑的反映时间，所以守门员根本没有时间调整自己的意识，因此点球的扑住与否跟守门员对进球方向的预先判断直接有关。正是由于这种原因我们在看点球大战时，球明明向球门左边飞去而守门员却扑向右边就缺乏为奇了。运发动绊倒时前倾：快速奔跑的运发动被对方运发动的脚或身体绊住时，都是向前倾倒。出现这种情况的原因是：人的下半身由于被绊住而停止了运动，上身却由于惯性仍保持原来的运动状态继续向前运动，于是奔跑的运发动绊倒时向前倾倒。喷雾疗伤：在足球比赛中，运发动相互碰撞跌倒后，常看到运发动双手抱腿，在地上翻滚。这时，队医就会迅速进场，从药箱中取出一只瓶子，对着球员的伤痛处喷出一股白雾，一会，伤员疼痛消失，就可以重新入场比赛了。实际上这是因为瓶中装的是“冷气雾镇痛”，它是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成，这种药液从喷嘴喷到伤处时，迅速汽化成雾状。由于汽化要吸收大量的热量，运发动受伤处温度将急剧下降，血管收缩，神经麻痹，于是痛感就很快消失。弧线球的形成：我们在看球时，经常听到解说员说：球在空中划着美丽的弧线，直挂球门死角。那么球为什么在空中划着美丽的弧线呢？那是因为运发动在踢球时，用脚的内侧或外侧摩擦球使球在空中水平方向运动，这样就造成了球的水平两侧的气流速度大小不一样，根据气体流速与压强的关系，空气对球在水平方向上的力的大小也就不一样，所以球在前进的同时，还在与球前进方向垂直的水平方向上发生弯曲，从而造成了“美丽的弧线”。跳高、跳远跳高、跳远运发动往往选择体重较轻的人参加，这是因为跳高、跳远时要克服重力做功。起跳的越有力，跳的越远，这是由于力的作用是相互的。拔河两队拔河时，手长久握住绳子会发烫，这是摩擦生热的原因。在拔河时尽量要降低重心，这是因为重心越低稳定性越好。地面越粗糙越有利，因为摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。两队势均力敌时，绳子处于静止状态，二力平衡了。影子告诉我们什么在阳光下或灯下，按照图中的方法，用两只手做出各种姿态，你会看到，墙上映出了狗、鸭、飞鸟等等的生动形象。请你想一想：为什么影子和物体的形状总是相似的？

影子还可以告诉我们一些什么呢？当我们在阳光下奔跑的时候，我们的影子总是紧紧地跟着我们；汽车无论跑得多么快，它的影子也总是紧跟着它，真是形影不离。这个简单的现象告诉我们：光的传播速度一定比人和汽车的速度快得多。假设光跑得慢，那么，光从人的头部跑到地面的时候，人又向前跑了一段距离，头部的影子就会落后一大段。事实当然不是这样的。闪电打雷的时候，你总是先看见闪电，后听见雷声。这证明，光的传播速度比声音的传播速度也快得多。光的传播速度有多快呢？用普通的方法是很难测得出来的。经过科学家的屡次测定，光每秒钟大约跑三十万公里〔更准确地说，光在真空里的速度是每秒钟299792.46公里〕。也就是说，只要一秒钟，光就可以在北京和上海之间跑一百多个来回。光速差不多是声音在空气中传播速度的九十万倍。光在宇宙万物的运动会上，称得上是赛跑冠军。光有着直线前进的性格，又有着轻盈敏捷的脚步。对这个不知疲倦的“赛跑冠军”，有的人却抱怨起来，他们说：“光跑得大慢，简直象爬行。”这是为什么呢？当人类开始向宇宙空间进军的时候，人们深深感到宇宙实在太大了。除了太阳以外，距我们最近的恒星是半人马星座中的α星〔又叫比邻星〕。它发出的光要经过4.3年才能到达地球。现代的天文望远镜看到的遥远恒星，它的光要经过几十亿年才能到达地球。换句话说，我们看到的光线是它在几十亿年以前发出来的，至于现在这个恒星的面孔如何，要再等几十亿年以后才能看见。这多么让人着急啊！难怪一些科学家说：“光象蜗牛一样在宇宙中爬行。”可是，到目前为止，人们还没有发现比光运动得更快的东西。成语中的物理原理仔细研究某些汉语成语可以发现有些汉语成语蕴涵着深刻的物理原理，在物理和语文课堂教学中相互渗透相关的知识，不仅可使课堂教学生动、活泼大大地激发和培养学生的学习兴趣，而且有利于突破学科本位，淡化学科界限，强化知识渗透。下面就从物理学的角度例析有关的汉语成语。１.关于力现象的汉语成语1-1刻舟求剑《汉语成语词典》以下简称《词典》中是这样解释的，据说从前楚国有一个人过江时把剑掉在水里，他在船沿上剑掉下去的地方刻了记号，等船停下后他便从刻有记号的地方下水找剑，结果没有找到，见《吕氏春秋·察今》。比喻拘泥固执，不知道随着情势的变化而变化。从物理学的角度来分析此人错选了参照物。因船相对剑是运动的，那么船和剑的相对位置在不断地发生变化，那么确定剑的位置应选择与剑的相对位置不变的物体为参照物，如岸上的石头、树木、花草等。1-2一泻千里《词典》中是这样解释的，泻水急速往下流。本指江河水势汹涌，奔腾直下，后比喻文笔流畅，气势奔放。从物理学的角度来分析，动能和势能可以相互转化当相对高度越高时水落到低处转化为的动能越多，动能越多，那么速度越大。所以“江河水势汹涌、奔腾直下”的解释突出了江水的流速大。1-3沉李浮瓜《词典》中是这样解释的，三国·魏·曹丕《朝歌令吴质书》“浮甘瓜于清泉沉朱李于寒水。”指暑天把瓜、李等放在冷水中浸凉后食用。也指暑天在冷水中浸凉后食用的瓜果。从物理学的角度来分析，为什么不说“沉瓜浮李”呢因为这种说法违背了客观规律。大家知道，一般瓜类如东瓜、南瓜等内部都有空心局部，正因如此，其重比同体积的水要轻，全部浸没在水中时F浮G瓜，即瓜类均要上浮。而李子、桃子等果实内均有核仁因此把它们放入水中时F浮G瓜，会下沉于水底。因此古人说“瓜浮李沉”而不说“瓜沉李浮”。1-4一发千钧《词典》中是这样解释的。钧：古代以三十斤为一钧，一根头发吊着千钧重物，比喻形式十分危急。从物理学的角度来分析，一根头发所承受的最大平均拉力只不过1.72牛顿。而1钧即三十斤的力相当于150牛顿，很显然这里用了夸张的手法,这种情况怎么能不危急呢？1-5随波逐流《词典》中是这样解释的，随波浪而起伏，随流水而漂荡。比喻跟着别人行动。从物理学的角度来分析。波是由振动产生的，波传播的是能量和振动形式。如果水不流动时，那么漂浮在水面的漂浮物会随着波浪在原来位置上下振动。如果水是流动的，那么漂浮物除振动外，还随着水一起水平流动。即漂浮物既作上下振动，又作水平移动。随波逐流十分准确地描述了这种运动情况。２.关于热现象的汉语成语2-1扬汤止沸《词典》中是这样解释的，汤：开水。反复从锅中舀起开水又倒回去，试图制止水的沸腾。比喻解决问题的方法不彻底，不能从根本上解决问题。从物理学的角度来分析，把开水舀起来再倒回去，可以增加水的外表积，从而加快了水的蒸发速度。而蒸发是需要吸热的，由此而降低了温度，可以暂时缓解水的沸腾，但不能解决根本问题。2-2釜底抽薪《词典》中是这样解释的，釜：锅，薪：柴草。把锅底的柴火抽掉。比喻从根本上解决问题。与扬汤止沸是反义词。从物理学的角度来分析，水沸腾是要吸热的。如果把锅底的柴火抽掉，也就停止了给水加热，不能从外界吸收热量，水的沸腾就会马上停止。2-3抱雪向火《词典》中是这样解释的，向火：指烤火。抱着雪烤火，当然不会暖和。比喻所做的事和所要到达的目的相反，即使费力、也不会有好结果。从物理学的角度来分析，向火的目的是人体取暖，即吸收热量。而抱着雪向火雪不仅会从火源处吸收热量，还会从人体中吸收热量。这样人体不仅不能吸收量，反而要放出热量。事以愿违，南辕北辙。2-4冰冻三尺非一日之寒《词典》中是这样解释的，冰冻三尺，不是一天的寒冷所凝成的。比喻事情由来已久，不是一朝一夕所形成的。从物理学的角度来分析，水在0℃３.关于声现象的汉语成语3-1掩耳盗铃《词典》中是这样解释的，《吕氏春秋·自知》记载，有一个人想把一口钟偷回家，但那口钟太大背不动。于是他就把那口钟砸烂，钟发出了响声，他怕别人听见，就用手把耳朵捂住。人们称此为“掩耳盗钟”。后世多说“掩耳盗铃”。比喻自欺欺人。从物理学的角度来分析，减少噪声的途径有三条：一是从声源处减弱。二是在传播途径中减弱。三是在人耳处减弱。这个偷铃的人只注意到了在人耳处，且是在自己耳朵处减弱。这样做别人照样可以听到铃声。很显然是自欺欺人。3-2夜深人静《词典》中是这样解释的，深夜了，人们都安静下来进入了梦乡。从物理学的角度来分析，深夜，工厂没有机器的轰隆声，农村没有鸡、狗、猫、鸭等各种动物的鸣叫声，也听不到人们大声的喧哗声。此时处在30dB至40dB的较理想休息和睡眠的安静环境中，真可谓万籁俱寂。3-3震耳欲聋《词典》中是这样解释的，震得人的耳朵都要聋了。形容声音特别大。从物理学的角度来分析，30dB、40dB是较理想的安静环境，超过50dB就会影响睡眠和休息，70dB以上会干扰谈话，影响工作效率。长期生活在90dB以上的噪声环境会严重影响听力并引起神经衰弱、头疼、血压升高等疾病。如果突然暴露在高达150dB的噪声环境中，听觉器官会发生急剧外伤引起鼓膜破裂出血，双耳完全失去听力。“震耳欲聋”的噪声环境当然就是130dB，150dB。为了保护听力应控制噪声不超过90dB。４.关于光现象的汉语成语4-1漆黑一团《词典》中是这样解释的，形容非常黑暗，没有一点光明。也形容糊里糊涂，一无所知。从物理学的角度来分析，健康的眼睛能看到物体的条件是有光线射到人的眼睛，这些光线有的是光源本身发出来的光，有的是物体把日光、月光、灯光等环境光反射后射到人的眼睛，不管是哪种情况，人眼把射来的光线反向延长后即得到光源或物体的位置。如果是什么东西也看不到，当然就是漆黑一团。4-2一叶障目《词典》中是这样解释的，一片树叶挡住了眼睛。比喻目光短浅，为局部或暂时的现象所迷惑。从物理学的角度来分析，光是沿直线传播的。树叶是不透明的物体，光线射到树叶上发生反射，不能射到人的眼睛里去，因此，人眼不能看到远处的物体。4-3镜花水月《词典》中是这样解释的，镜中花朵，水中月亮。①比喻可望而不可及的虚幻景象。②也比喻诗文中空灵的意境。从物理学的角度来分析，镜中的花和水中的月都表达了平面镜成像的物理原理。平面镜成的像都是虚像，因此在镜中看到的花在水中看到的月都是虚像身边的趣味物理知识挂在壁墙上的石英钟，当电池的电能耗尽而停止走动时，其秒针往往停在刻度盘上“

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”的位置。这是由于秒针在“

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”的位置处受到重力矩的阻碍作用最大。有时，自来水管在邻近的水龙头放水时，偶尔发生阵阵的响声。这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故。对着电视画面拍照，应关闭照相机闪光灯和室内照明灯，这样照出的照片画面更清晰。因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光。冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。烧烫的铁钉放入水中比在同温度的空气中冷却得快。装有滚烫的开水的杯子浸入水中比在同温度的空气中冷却得快。这些现象都说明：水的热传递性比空气好。锅内盛有冷水时，锅底外外表附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干，且直到烧干也不沸腾，这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导，温度大致相同，只要锅内的水未沸腾，水滴也不会沸腾，水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干。走样的镜子，人距镜越远越走样。因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的，镀银面不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。走样的镜子，人距镜越远，由光放大原理，镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大，镜子就越走样。天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔，但天然气不会从侧面小孔喷出，只从喷口喷出，这是由于喷嘴处天然气的气流速度大，根据流体力学原理，流速大，压强小，气流外表压强小于侧面孔外的大气压强，所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。将气球吹大后，用手捏住吹口，然后突然放手，气球内气流喷出，气球因反冲而运动。可以看见气球运动的路线曲折多变。这有两个原因：一是吹大的气球各处厚薄不均匀，张力不均匀，使气球放气时各处收缩不均匀而摆动，从而运动方向不断变化；二是气球在收缩过程中形状不断变化，因而在运动过程中气球外表处的气流速度也在不断变化，根据流体力学原理，流速大，压强小，所以气球外表处受空气的压力也在不断变化，气球因此而摆动，从而运动方向就不断变化。吊扇在正常转动时，悬挂点受的拉力比未转动时要小，转速越大，拉力减小越多．这是因为吊扇转动时空气对吊扇叶片有向上的反作用力。转速越大，此反作用力越大。电炉“燃烧”是电能转化为内能，不需要氧气，氧气只能使电炉丝氧化而缩短其使用寿命。从高处落下的薄纸片，即使无风，纸片下落的路线也曲折多变。这是由于纸片各局部凸凹不同，形状各异，因而在下落过程中，其外表各处的气流速度不同，根据流体力学原理，流速大，压强小，致使纸片上各处受空气作用力不均匀，且随纸片运动情况的变化而变化，所以纸片不断翻滚，曲折下落。贪婪的黑洞原本是恒星实际上，黑洞概念的提出已经有200多年了。1783年，英国人约翰·米歇尔〔JobMichel)第一个提出存在质量足够大并足够紧密的恒星──它的引力是如此强大，以致连光线都不能逃逸。几年后，法国科学家皮埃尔──西蒙·德·拉普拉斯〔Piers－SimodeLaplace〕也在他的《世界系统》一书中提出了和米歇尔类似的观点，但非常有趣的是，此书的第三版和以后的版本中再也不提此事了，或许他觉得这个想法过于荒谬了。在一个多世纪以后，德国的天文学家卡尔·施瓦西〔KarlSchwarzschild〕于1916年求解出了爱因斯坦广义相对论方程的第一个严格解。这个解预示可能存在一类巨大天体，这就是60年代后人们所称的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那时通过1970年12月12日美国发射的小型天文卫星“自由号”〔Uhuru〕，发现了一个来自天鹅座区域的很强的X射线脉冲源，它被命名为天鹅座X－l，这是第一个被具体确认的黑洞。从那以后，黑洞变成了天体物理学的热门课题。今天，我们对黑洞的形成过程已有很多了解，简单地说，黑洞是质量巨大的恒星在超新星爆发后坍缩〔即自身极强烈的收缩〕而成的。我们可以把黑洞想像成一个巨大的“磨碎机”，它把吸进的物质磨碎。它的中心被称为“磨碎点”，也就是所谓的“奇点”。在此“奇点”，科学定律和我们预测未来的能力都失效了。黑洞的边界被称为“视界”，这是一个有去无回的界面，只要跨过这一界面就落入了黑洞的内部。不过假设有人不幸掉进去的话，他首先看到的是被黑洞捕获的光线，而且这些光线呈螺旋状进入引力旋涡。一颗恒星在经历了平稳的青年、中年时期后，就将进入老年，最终走向死亡。这颗质量至少比太阳大10倍的恒星，在老年期会发生膨胀，变成一颗红巨星，而后发生爆炸──超新星爆发。其外层物质抛向太空，中心核那么在引力的作用下发生猛烈而突然的坍缩，形成黑洞。按照爱因斯坦的广义相对论理论，在没有重力影响时，时空〔图中以网格表示〕是平坦的〔见图左〕，但当存在重力时，时空就会因此发生弯曲〔见图中〕。图右显示的是黑洞周围的时空因受到黑洞强大引力影响而发生严重强烈扭曲的情景。一个和太阳质量相等的黑洞，其半径只有3公里，而太阳的半径为69.6万公里其实你也可以做伽利略有许多城市为爱好强烈刺激的人预备了一种极别致的娱乐，叫做“魔术秋千”。我没有玩过这种秋千，所以只能从一本科学游戏集里抄下来一段描写它的文字：在离地面很高的地方，有一根很巩固的横贯屋子的梁，梁上挂着秋千。大家在上面坐定以后，工作人员就关上门，撤去进屋子的跳板。这时候他宣布，他马上要让玩秋千的游客有时机去做一次短期的空中旅行了。说完以后，他就轻轻地推动秋千。然后自己就坐在后面，像驾马车的人坐在马车后面一样，或者干脆走出这间屋子。这时候，秋千摆动的幅度越来越大，看来就要荡得同横梁一样高了。秋千越荡越高，最后，它绕着横梁转了一周。运动越来越快了，这些荡秋千的人虽然大局部都已经知道这个游戏实际上是怎么一回事，也感觉到自己确实是在摆动，确实在做着迅速的运动。他们似乎觉得自己的头有时候是倒挂着，所以就本能地抓着坐位的扶手，免得跌下来。不久，秋千摆动的幅度开始减小了，已经不再同横梁一样高了。又过了几秒钟，它完全停了下来。事实上，这秋千始终挂在那里，没有动过，而是这间屋子在一种非常简单的机件帮助下，绕着水平轴在游客周围转动着。屋子里的各种家具，都是固定在地板上或墙壁上的。那个罩着大灯罩的电灯看来好似很容易跌倒，其实也是焊在桌子上的。管理秋千的工作人员好似曾经轻轻地推动过秋千，使它荡起来，而实际上是屋子轻轻地摆动了一下，他只是做一个推的样子。所有一切都促成大家的错觉。这个错觉的秘密，简直简单得可笑。然而在你现在懂得了这是怎么一回事以后，再去玩这个魔术秋千，你还是会受它欺骗的。错觉的力量竟有这样大！普希金的一首关于“运动”的诗，你还记得吗？“世界上没有运动。”一个满腮胡须的哲人说。另一个哲人不开口，却在他面前来回地走。他这个反驳真是再有力也没有。人们都赞美这个微妙的答复。可是，先生们，这个有趣的事件，使我想起了另外一个例子：谁都看见太阳每天在我们头上走，然而正确的却是固执的伽利略。在那些不懂秋千秘密的游客当中，你也可能做一个伽利略。你同伽利略有一点不同：伽利略曾经向大家证明太阳和星是不动的，我们自己才在旋转。而你却要向大家证明：我们是不动的，整个屋子在围着我们转。但你跟伽利略一样，所说的话都和常见的情况相反，所以你也很可能遇上枷利略的可悲的遭遇：被大家看作是一个睁眼说瞎话的人……天文学家发现银河系新邻居最近参加“斯隆数字天宇测量”观测方案的天文学家报告说，他们发现了银河系的两个新“邻居”。这一发现使银河系周围矮星系的数目增加到１４个。这两个新发现的矮星系均为椭球矮星系，分别位于星空中猎犬座和牧夫座的所在方向，均距离太阳约６４万光年。一些天文学家推测，银河系周围可能还存在几百个这样的矮星系，它们“栖身”于所谓的暗物质团块中，围绕银河系缓慢旋转。这些矮星系虽是银河系的近邻，但由于其亮度太小，发现它们不太容易。据专家介绍，一个星系的亮度不到银河系的１０％，就被视为矮星系，而星系的亮度主要与星系中恒星的数量有关。牧夫座方向新发现的矮星系是迄今最暗淡的矮星系，但其亮度还是相当于１０万个太阳。“斯隆数字天宇测量”观测方案，是数个国家的博物馆、大学和其他天文研究机构组成的一个全球性协会运作的一个工程，目的是最终绘制出约占星空图四分之一的天体详细图像，供科学家研究使用。详解热水结冰为何快于冷水古希腊哲学家亚里士多德曾最先记载过这样一个奇特现象——在同等低温条件下，温度高的水结冰速度快于冷水。坦桑尼亚学生姆潘巴１９６９年使这一现象变得更为人知晓，他发现加糖的牛奶加热后比未加热的牛奶结冰速度快。这种现象也被称为“姆潘巴现象”。但个中原因是什么呢？据将于６月３日出版的英国《新科学家》杂志报道，美国华盛顿大学的乔纳森·卡茨在对“姆潘巴现象”深入研究后认为，这一现象实际上与水中的溶解物有关。水在加热过程中，一些通常会使水变“硬”的溶解物，主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐，会被“驱逐”出来形成固体沉淀，这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢。卡茨说，未经加热的水中仍含有这些溶解物，在水结冰过程中随着冰晶的形成，尚未结冰的水中这些物质的浓度会进一步升高，甚至可达正常水平时的５０倍。这种情况会降低水的冰点，这也就减缓了冷水结冰的速度。这一原理就如同下雪后向路面撒盐防止结冰一样。卡茨认为，姆潘巴在牛奶中加糖实际上是使水变得“更硬”，进一步扩大了只含少量碳酸盐的热牛奶与富含碳酸盐的冷牛奶之间结冰速度的差距。美国加利福尼亚大学伯克利分校的理查德·穆勒认为，卡茨对“姆潘巴现象”的分析是迄今对这一现象做出的最深入、最严谨的解释，并认为卡茨找到了“简单但对头”的方式解决这一问题。“隐身人”的科学揭密在《隐身人》这本小说里，英国作家威尔斯竭力使自己的读者相信隐身是完全能实现的。小说里的主人公〔作者把他描写成了一位“世界上从来没有过的天才物理学家”〕创造了一种方法，可以使人的身体变得看不见。下面是他对一位熟悉的医师所说的关于他的创造的根据。“我们能够看见一件东西，是由于这件东西能对光线起作用。你知道，物体或者是吸收光线，或者是反射光线、折射光线。如果物体既不吸收光线，也不反射光线或是折射光线，那它就根本不能被看到。例如，你看得见那个不透明的红箱子，就因为红色的涂料能够吸收一局部光线，把其余的光线反射出去。假设那个箱子一点光线也不吸收，而是把全部光线都反射出去，那它在我们眼里就会是一个耀眼的白箱子，像银制的一样。能闪烁发光的箱子只能吸收很少的光线，它的外表上反射的光线一般也不多，只是在箱子上的某些地方，在箱棱上反射着和折射着光线，这样就使我们清楚地看到它的闪烁着反射光的外表──有点像发光的骨架。玻璃箱子发光比拟少，在我们眼里它不像闪烁着光的箱子那样清楚，这是因为玻璃上反射的光线和折射的光线比拟少。如果把一块普通白玻璃放在水里，特别是如果把它放在某种比水密度更大的液体里，那就几乎会完全看不见它，因为透过水射到玻璃上的光线，受到折射和反射的程度非常小。玻璃已经变得跟飘在空气里的一股二氧化碳或氢气一样，看不见了。”“是的，”坎普〔医师〕说，“这一切都极简单，在今天，每一个学生都知道。”“可是还有一件事也是每一个学生都知道的。如果把一块玻璃捣碎成粉，在空气里它就变得十分容易看见了──它变成了不透明的白色粉末。为什么会这样呢？因为把玻璃捣碎，就是增加它的外表也就是使它所反射和折射的光线增多。玻璃片只有两个面，而玻璃粉末的每一颗粒都能反射和折射通过它的光线，所以能够透过它的光线就非常少。可是如果把捣碎了的白玻璃放在水里，它马上就会隐去。捣碎了的玻璃和水有几乎相同的折射率，这就使光线从水进入玻璃或从玻璃进入水的时候，发生极少的折射和反射。

“把玻璃放在任何一种折射率同它差不多的液体里，你就不能看到它：但凡透明的物体，只要把它放在折射率同它相同的介质里，就会变得看不见。懂得这一点以后，只要略微想一想就会相信，我们也能使玻璃在空气里变得看不见：设法把玻璃的折射率做得跟空气的折射率相同；因为这时候光从玻璃透到空气里，不再会被反射，更不会被折射。”“对，对，”坎普说，“但是要知道，人并不是玻璃啊。”“不，人比玻璃更要透明。”“胡说！”“自然科学家也是这样说的！难道你只过了10年，就完全忘记了物理学吗？譬如纸是透明的纤维制成的，它所以会发白而不能透光，正同玻璃粉会发白而不能透光是同样的道理。但是如果你在白纸上涂上油，让它来填满纤维之间的空隙，使纸只能用外表来折射和反射光，那末这张纸就会变得同玻璃一样透明了。不但纸是这样，布的纤维，毛织物的纤维，木材的纤维，我们的骨骼、肌肉、毛发、指甲和神经都是这样！总之，人身上的一切，除了血里的血红素和头发里的黑色素以外，都是透明无色的组织组成的。所以要使我们彼此看不见是不很费事的！”

有一件事实也可以做这种见解的证据，就是身上没有毛、组织里缺乏色素的生着白化病的动物，是相当透明的。1934年夏天，有一位动物学家在儿童村里找到一只缺乏色素的白蛙，曾经这样描写过它：“皮很薄，肌肉组织能透光；内部器官和骨骼等都能看到……透过腹壁能够非常清楚地看到这种缺乏色素的蛙的心脏的跳动