就地取材,身边的材料也能做物理实验

娇薇

幼儿园的孩子可以观看老师选出来的演示实验,潜移默化感受“科学”的熏陶;小学生可以观看演示或模仿老师做一些合适的实验,初步了解物质世界的神奇,激发对“科学”的兴趣;初中生可以在观看演示和动手中学到只靠课本学不到的、定性的或初步定量的物理实验和理论知识;高中生则可在老师指导下动手做实验之中,定性又定量地学习物理知识,切实掌握实验中隐含的物理思想。


但愿此丛书能成为开启学生学科学的兴趣、点燃孩子们智慧之光的星星之火。


——郑仁蓉(本书作者之一)

力学篇摘录

吸管进出水柱的游戏,玻意耳定律来操纵


准备材料:装有水的玻璃杯、透明的吸管或者细玻璃管


用手指把吸管上端开口堵住拿在手中,让吸管浸入装有水的玻璃杯,则没有水能涌进吸管。这可以用如下方法证明:保持吸管上端堵住,把吸管拿出玻璃杯以后再放开堵住吸管口的手指,没有水从吸管里流出来,如图2一8所示。

(图2—8 一端封闭的吸管,插入水中,水不进管)


本实验实际是一个等温过程。吸管进入水中之前存在于空气之中,因此吸管里的压强是大气压强,上端封住后放进有水的玻璃杯。如果水要进入吸管,则吸管内会因为水的进入而使空气所占体积变小,而气体的质量没有减小,同样质量的气体挤在更小的容积之内,吸管内的压强就会变得比大气压还要大,正是这个变大了的压强不让杯中的水进入吸管。



也许有细心的读者会问,你怎么完全没有提到水杯中水的压强呢?因为水杯中水面高度太小,其影响可以忽略。在实际实验中的最后一步,当你放开堵住吸管上端开口的手指后确实没有水滴下来,但是如果你仔细观察吸管下端开口,你会发现还是有极少的水在管口借助于水的表面张力存留于端口而不滴下,这点极少的水,就是玻璃杯中水面高度的可以忽略的影响。


如图2一9,不封任何端口,直接把吸管放进有水的玻璃杯里,水会进入吸管,直到吸管中水面与玻璃杯中水面平齐。这时封住吸管的上端,把吸管抽出玻璃杯,则水仍然留在吸管中。这样拿出吸管以后再打开吸管的上端封口,进人吸管的水就会哗哗地流出来。

(图2—9 两端开口的吸管插入水中,封住上端口,水不离管)


当空吸管直接放人水中后,其上端只有大气压强。而吸管下端的压强,除了玻璃杯水面上的大气压强外,还要加上玻璃杯中高度为h的水柱的压强,显然,吸管下端压强比上端大,大出的数值是杯中水柱的压强,正是这个水柱的压强把水挤人吸管,直到吸管内水面与杯内水面相等,实现了各处压强的平衡。


封住吸管上端开口,把吸管拿出杯子,吸管中的水不会从下端开口流出来是因为玻意耳定律,PV=常数。下端开口被空气中的大气压强顶住,若水往下流,吸管上端的体积V增大。其中的空气压强P就会减小,外面的大气压更容易从吸管下端口顶住吸管下端的水柱。


放开吸管上端开口,吸管上下端开口处的压强都是大气压强,水借助自身重力从下端开口流出。

电和磁篇摘录

人体也可以放电


准备材料:4个玻璃器皿、木屑板、毛皮

    

在暖气片附近的地上,竖直摆放4个结实的玻璃器皿(玻璃器皿用来与地面绝缘。果酱玻璃瓶完全适合本实验的要求),再在玻璃器皿上放上平板。使人能站在上面做实验从而没有危险。


现在,你自己站在平板上,让你的朋友用毛皮在你背上用力摩擦大约1分钟,使你带电。你伸出一根手指头靠近暖气片看看会发生什么?你会发现,你的手指在即将触碰到暖气片的一刹那冒出了火花,如图1一9所示。



(图1—9)


中国南方室内一般没有安装暖气,可以用家中接地的干净干燥且带有尖端的水管或其他类似的金属物品代替试试。

    

这个实验,宜在空气干燥且人可以穿衣较少的室内进行。为了观察火花方便,室内光线也越暗越好。

图书信息


《就地取材玩物理》(全两册)

作者 D·纳赫蒂加尔(德) 郑仁蓉 等

定价 75元 (全两册)

上海交通大学出版社


内容提要:


前行轮缘上的点可以后退;洞眼可以不漏水;两个不带电的气球可以相吸;火焰竟可以向下燃烧;弦乐、管乐原理何在;为什么快艇在水上划出的波有确定的夹角……


日常生活中,有太多的现象疑团吸引着我们好奇地思索。本书以实验、游戏、魔术等多种方式引导读者就地取材玩玩力学、热力学、振动和波三大方面的基础物理实验,并探讨了实验中众多千奇百怪现象背后的原因。希望读者在实验和探索之中,体会学习物理之乐。



上海交通大学出版社

微信:sjtupress



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