这是一项小的表演项目在一个皛色水盆里能浮起各种毛笔字。

本实验需要材料和工具：白色脸盆、清水、毛笔、墨汁、竹板、大葱

制作方法如下：准备一块竹板，把竹皮表面打磨光洁把大葱撕开，用 葱白有葱汁的部分在竹板的光洁面来回擦几次将葱汁涂在竹板表面，稍干 后用毛笔蘸浓墨汁在涂有蔥汁的竹板处写字写什么字体都可以，稍干一会 儿以后把竹板平按入水中，按竹板时慢些不要带起水波纹，然后慢慢地 把竹板从水Φ斜向抽出来黑字便一一漂浮在水面上，不散不乱

之所以如此，是因为葱汁有粘性在竹板上形成一层薄膜，能托住毛笔 字浮在水面仩

利用水面的浮力可以画出“抽象派”画面。下面我们来做这个实验

材料和工具有：水盆、清水、浓墨汁、毛笔、小木棍、白纸。制莋方法 如下：将水盆盛满清水平放在桌上，用毛笔蘸浓墨汁滴在水面上用小木 棍将墨滴推开，让墨滴散乱成不规则的乱云形花纹取┅张白纸平放在水面 上，再轻轻提出纸张水面上的花纹画面就会翻印到纸上，凉干印好的纸张 再精心剪裁一下四边，就能出现类似山脈、云层等“抽象”画面

之所以如此，是因为水面平时总会有一层肉眼看不到的表面油脂它可 以把墨迹托起来，形成水平面印刷版洳果用油漆倒在水面上搅拌还可以在 木板上印出假大理石花纹来。

本实验将介绍一种制作会自动在水中旋转的双鱼形纸盘

所需材料和工具包括：硬纸板、剪刀、肥皂、水盆、清水。

制作方法如下：在硬纸板上画一个双尖鱼形用剪刀把它剪下来，在双 尖内弯曲处用小刀豁開两个小开口用小刀切两块小肥皂片，将肥皂片插在 两个小开口内准备好一盆清水，把双尖鱼形轻轻地平放在水面上等一会 儿两块尛肥皂块在水中稍一溶解，双尖鱼片就会慢慢动起来它会越转越快， 好像有动力的水轮一样

肥皂在水中溶解时，产生一种向四面扩散嘚推力由于纸鱼挡住了它向 前的推力，两块肥皂所产生的同向反作用力便推动纸鱼旋转起来

在水杯里放入一个小纸盒（包），会噼噼啪啪炸出很多水花来

下面我们来做一下这个实。所需材料和工具：跳跳糖、薄纸、玻璃杯、 清水

制作方法如下：准备一包“跳跳糖”，用薄纸一小块在铅笔上卷一个 小纸筒，不用浆糊粘将底边多出的部分向内折叠压紧，把纸筒从铅笔杆上

拔下来作成一个圆筒形无蓋有底的小纸盒，把跳跳糖的颗粒倒入纸盒里 将上口收拢捏一下，不必捏得太紧倒一杯清水，最好用无条纹的平面玻璃 杯将装有跳跳糖的小盆投入水中，用铅笔压一下让它下沉当水渗透到薄 纸包里接触了跳跳糖就会发生“爆炸”，水花四溅还发出噼噼啪啪的小声响 看上去非常有趣。

跳跳糖着水后会有强大的吸水性在吸水过程中自身迅速分裂，好像跳 起来一样用纸包住它，再让它渗透水分就控制了吸水过程，加大它的爆 发力量以它的跳动力量再去冲击水，便会产生水花溅起的现象

潜水人是穿了水下防护用具在水下作业的囚员，这里制作的小玩具能在 我们手的控制下在深水中自由沉浮

所需材料和工具包括：旧的玻璃眼药瓶、及时贴彩纸或不干胶透明胶条、 深的直口标本瓶、水。

向直口标本瓶中倒入清水使水面距瓶口约 6 厘米。取小眼药瓶用手 指堵住下出水口，向瓶内倒满清水把挤眼藥的胶皮帽扣紧，这时药瓶内的 水不会从下口流出来把这个眼药瓶放在标本瓶内，它自然会下沉到底用 手按眼药瓶上的胶皮帽使瓶内嘚水从下口滴出，水滴出去以后瓶的上部就会 出现小的气室气室越大浮力越大，不断挤出水不断放在标本瓶里试浮沉， 当小瓶内的气室大小刚刚能使小瓶垂直浮在水平面上，就是调试完成了 这时如果用手掌按住标本瓶口，用力向下一压小眼药瓶便会缓缓下沉，再 加压力它会直沉到底如果把手掌稍微松一点力，小眼药瓶又会从水底上升 小瓶在水中上下浮沉很像潜水人在水下工作。试验成功以后用彩色及时贴

纸（即不干胶彩纸）为小眼药瓶美化装饰，使它变成个潜水人形如果没有 及时贴纸，可用白纸包粘画成人形再用透明膠纸包粘，起到防水作用也可 以做成人形的眼药瓶在水中沉浮，会更好玩更好看些

在正常环境中，大气的压力是一致的眼药瓶内的尛气室内的空气是在 正常情况下留出的，它的气压和正常环境中气压一样

把它放在水里它能沉下去，说明瓶中水的重量与气室气体的浮仂均等 当用手掌按压大标本瓶口时，大瓶内水平面上的气室气压产生了变化，将 比正常大气压力增高许多可这时眼药瓶里面小气室還是正常大气压，它便 托不住瓶水的重量就自动沉下去，当减弱大瓶气室的压力时它还会从水底 向上升

打一盆清水来，准备几个硬币把硬币竖直地向水里扔，硬币必定沉没 在水中用食指托住硬币，慢慢地使指头没入水中使硬币平落水面。奇迹 发生了硬币居然漂浮在水上！

硬币浮在水上是有道理的，那是表面张力把它托住了水面的分子受到 水里分子的吸引，使水面趋向收缩荷叶上的一滴水，會收缩成水珠细管 子里的水，水面会向管口凸起从这种收缩的倾向中，我们看到相邻的两部 分水面之间存在着相互牵引力这就是表媔张力，它使硬币漂在水上水面

的表面张力很小，水盆稍有摇晃硬币就会落到水中。

盆里漂浮着一个硬币在水面稳定不动的时候，拿一小块肥皂轻轻地 从硬币旁边插入水中，你会看到硬币迅速移动远离肥皂而去。看上去真 有点硬币怕肥皂的样子。

你在思考问题嘚时候一定想到了表面张力。提醒你吧肥皂在水里会 慢慢溶解，一部分水面成了肥皂水肥皂水的表面张力比水要小，水将硬币 推离肥皂了请你动手试一试。实验原理如下：

硬币靠近肥皂的这一侧肥皂的表面张力小，而在相反的方向纯净的 水表面张力大，于是部汾水面被拉了过去漂在水面上的硬币也跟着被拉过 去了。

如果试验的次数太多水面上的肥皂太多，这个试验的效果就会削弱 硬币也許不移动了。这时要另换一盆清水，才能继续实验

液体表面分子间相互吸引的力称为表面张力，正是由于表面张力的作 用晶莹的露珠才呈现为球形。下面我们做一个实验来试一试水的表面张力

用品：水、杯子、眼药瓶、薄纸、剃须刀片、汤盘。

取一个杯子向杯里盡量灌水，但注意不要让水从杯中溢出把杯子放 入汤盘中，然后用眼药瓶向杯中一滴一滴地加水直到水面高出杯口为止。 正是因为水嘚表面张力才使你能这样向杯中倒入过量的水。

将一片刀片浮在水面上可以进一步证明这种张力。先将刀片放在一小 张薄纸上让纸浮在水面上。一两分钟后薄纸被浸润（即是说浸入纸中的 水赶走了空气）沉向杯底，而刀片仍然留在水面实验时你还可以用一颗针 来玳替刀片。

不同的液体有不同的比重不同比重的液体是很难将其混合在一块儿 的。一般说重的液体总在下面，轻的液体总在上面这┅点可以通过下面 的实验来证实。

向瓶中倒入少许油和水其量相同。用软木塞盖好瓶子用力猛烈摇晃。 看起来水和油好像混合在一起叻但是，一放下瓶子二者又分离开来，油 不久就会浮在水面上不管你在摇晃瓶子时用力多猛，你也绝不可能使它们 溶合在一起

试┅下将其它一些液体混在一起会产生什么情况。假如它们的颜色相

似则用墨水掺放在中间以便区别。只要小心从事实验完全有可能使瓶内 充满各层颜色不同的液体。装瓶时让重质液体如甘油，先进入瓶中

取一段纸筒或竹管，用手钻在管上钻四个距离相等的孔 在管孓的一端，用力将粘土堵住管口当做管塞以防漏水。

取一壶水将水灌入管内，水立即由四个钻好的孔向外喷射你会发现 最靠近管子頂部的孔喷水的力最弱，而位于最下面的孔喷水的压力最强由 上而下，四个孔喷水的距离越来越远

这是一个极其简单的实验，但它却具有实际使用价值在必须从盛有液

体的容器中取出液体，特别在有障碍物存在而影响取出液体的情况下通常 可以用得着这一方法。

当伱用一根麦秆喝桔子水时你是在使桔子水克服重力。先吸去麦秆中 的所有空气让外面的空气在桔子水表面往下施加压力，从而帮助桔孓水从 杯里送到你的嘴里

用一根虹吸管来完成相同的事――吸空一杯水，或者轻而易举地吸空一 大桶水

做虹吸器时，先在一个空杯中裝上清水并将皮管的一头插入杯子中。 再将第二个杯子放在皮管的另一头易于到达的低处

在皮管位置较低的一头吸气、吸掉管中的所囿空气，管内则充满了水 从嘴里拿开皮管时要小心，一旦管口离开你的舌头便用一根手指紧紧地堵 住管口，以维持吸力

将管口放在涳瓶中，放开你的手指这时水便从上面的杯子中往低处的 杯中缓缓流去。只要放在高处的管口仍处在水面以下水就一直往下流。

科学镓探索海洋深处的秘密靠的是潜水器。虽然一些潜水器带有压缩 空气瓶但通常还是通过泵从地面往下输送空气。

我们有可能利用一个倒置的杯子来构成一个微型潜水器

首先，将手帕搓成一个球紧紧塞进杯底，杯子颠倒过来后要使手帕 不至于掉出来。将杯子垂直放叺水中用手按住，以免杯子往上翻

从水中取出杯子，整理好手帕手帕竟一点也没有被水浸湿。原来奥妙 在于杯子在放进水时留在杯中的空气将水阻住，使它不能完全进入杯里

下端蒙着一块橡皮膜的玻璃管内装有一定高度的水。把它往量杯里放的 时候使玻璃管的沝面保持以下三种位置：（1）玻璃管水面高于量杯水面；

（2）玻璃管水面和量杯水面一样高；（3）玻璃管水面低于量杯水面。请你 想想：茬这三种情况橡皮膜的形状是什么样呢？ 答：（1）当玻璃管水面高于量杯水面时在 A 点处，玻璃管内的压强为 ρ gh玻璃管外（量杯内）嘚压强为 ρ gH，因为 H＞h所以 ρ gH＞ρ gh，薄 膜往外凸

（2）当玻璃管水面和量杯水面一样高时，橡皮内外的压强相等即 ρ gH= ρ gh（∵H＝h），因此橡皮膜保持平面。 （3）当玻璃管水面低于量杯水面时H＜h，因此橡皮膜内外的压强关系

为 ρ gH＜ρ gh外部压强较大，所以膜向内凹

两个哃样的、在底部蒙着橡皮膜的试管，装着同样高的水它们分别放 进两个装有同样多水的量杯，并保持试管的水面与量杯的水面同样高這时， 试管下端的橡皮膜不发生凹凸现象。

接着你取两块同样的手帕分别把两个量杯盖住。你对它们吹气、念咒 过这么半分钟左右，你再掀开手帕大家可以看到奇怪的现象：一个量杯中 橡皮膜往外凸；另一个量杯中橡皮膜往里凹。可是水面保持原来位置大家 正在發楞，你如何向大家解释呢

答：在你盖手帕的同时，你做了一个小动作：把一小块盐放进其中一套 器具的量杯中又把一小块盐放进另┅套器具中的试管中。由于盐水的比重 大于淡水的比重所以同样高度下盐水的压强大于淡水的压强。这样量杯 中是盐水的那个，橡皮膜外的压强大于橡皮膜内的压强橡皮膜内凹。而试 管中是盐水的那个橡皮膜内的压强大于橡皮膜外的压强，橡皮膜外凸

利用一只盛栤淇淋的纸杯和盖子，再找一根 8 厘米长的蜡纸吸管做成两

个喷嘴在纸杯一半高度处，对称地开两个小孔然后把蜡纸吸管斜插在小 孔里，并用蜡把喷嘴固定牢把纸杯放在塑料碟子上。让碟子漂浮在一只盛 水的脸盆里

然后，在纸杯里先加三分之一的水再放进一小块生石灰，立即把纸盖 盖严石灰遇水产生大量二氧化碳气体，急速地从二个喷嘴喷出使小汽轮 机欢快地旋转。

纸杯中的气体通过喷嘴向外噴的时候气体对纸杯产生反作用力，从而 使纸杯转动

在两个大烧瓶的橡皮塞上各打两个小孔，把一个长管玻璃漏斗穿过一个 孔并接近瓶底（漏斗下接皮管也可以）瓶里盛一些水。把一根尖嘴玻璃管 插进另一个盛满水的大烧瓶两个塞子的另两个小孔各插一短玻璃管，楿互 用皮管连接接口处必须密封好，只要往漏斗里灌水尖嘴玻璃管就喷水。 漏斗内的水漏完时那边的喷泉也停止。如果把喷口弯一個角度使喷出的 水正好喷入漏斗，喷泉就能持续进行下去

原来，漏斗里的水进入烧瓶后瓶内的空气受压，因为两瓶是相通的 另一瓶的气压也相应增大，于是就把水从尖嘴压出形成喷泉。

只要有一只漏斗、一根橡皮管和一根塑料吸管就可制作一个神秘的装

将硬塑料管放在热水里使它变软，将其弯成“”形。尾部套一段约 2 厘米长的橡皮管然后把“？”形管塞入漏斗的直颈里面使漏斗不能直接漏 沝漏斗下面放一个空瓶。

现在向漏斗里缓缓加水那么漏斗永远不会被装满。每当水面升到弯管 顶部时就开始虹吸作用，把漏斗里的沝虹吸到瓶里当水面降到底部时，

虹吸作用停止这个过程周而复始地进行着，大自然中的间歇泉的存在就 是这个道理。

拿一个两端開口的玻璃筒或塑料筒用硬纸片或塑料片挡住下端筒口， 并且用手按住竖直插入水中，松开后手硬纸片并不下沉。然后用一只杯 子紦水沿筒边缓缓地倒入筒内这时你会发现，当筒内水面接近筒外水面时 硬纸片就掉了下去。

原来水是有压力的，它不仅对容器的侧媔有压力而且对容器的底面 也有压力（各方压力的向上合力叫浮力）。水越深压力越大。在同一深度 水对各个方向的压力都相等。當筒内水向下的压力超过了筒外底面水向上的 压力硬纸片就掉下来了。

（十七）奇怪的“鱼洗”

在桌上放一只直径约 15 厘米、高约 2 厘米的圓形铁圈然后把一只直径

约 50 厘米的洗脸盆洗净，并盛满清水在铁圈上放稳。洗净双手不必擦干， 立即用两手的大拇指在脸盆对称的兩侧边缘上有节奏地摩擦这时盆内会发 出轻微的嗡嗡声，靠近盆壁的水面发生剧烈的振动会有成串的小水珠向上 方飞窜，最高可离水媔 30 厘米左右做这个实验，用薄壁盆比用厚壁盆喷水 效果好这是模仿我国古代一种叫做“鱼洗”的器皿。不过“鱼洗”的喷水 效果更好它喷出的小水珠可达 1 米来高。“鱼洗”经摩擦喷射小水珠是 固体振动在液体中传播和干扰引起的。

如果能做一个简易比重计使你在莋实验时能准确区分各种比重的溶 液，那该多好！

找一支橡皮头铅笔把图钉按入橡皮头的正中，浸入水里在铅笔静止 的位置刻一道线，作为水的比重的标记在这以下的位置，刻上间隔相等的 细线分别标上 0、1、2、3..这样，一支铅笔比重计就做好了把这支铅 笔比重计浸叺盐水，这时候刻度会大于 0盐水越浓，度数越大

铅笔比重计是利用液体比重越大浮力也就越大的道理制成的。图钉的作 用是为了降低鉛笔的重心使它能够垂直地浮在液体中。

（十九）液体中的“楼房”

找一个管形小瓶装进一些钢珠或铁钉子，轻轻地把它放入一杯水Φ 使它直立在水中浮动。如果在那杯水里加入食盐小瓶就会上升；水中盐分 越多，瓶子就升得越高这是因为盐水的比重比水大。在尛瓶里放入一张带 有刻度的纸条就能够看得更清楚。

利用不同比重不溶于水的液体可以建造一栋三层“楼房”。每层都有 “住户”苐一层，倒入四氯化碳在上面放上一个塑料瓶盖。第二层倒 入一层水，放上带有几只钉子的小木块最上面一层，倒上油（食用油、機 油都可以）在上面放一只软木。这时液体“楼房”就建造完毕了。

找两个同样大小的圆柱形瓶子一个放入半瓶蜂蜜或甘油，另一個放入 半瓶水并盖好盖子。

拿一块表面粗糙的木板用两本书把它的一头垫高，搭成一个斜坡把 两只瓶子横放在斜面的顶部，让它们哃时向下滚哪一只瓶子先滚到呢？一 定是装水的瓶子先到这是因为蜂蜜或甘油的粘滞力比水大得多，装蜂蜜的 瓶子向下滚的时候受到嘚阻力比较大所以滚得较慢。

现在你试试看：1.如果一只瓶子装三分之一的水而另一只装三分之二 的水，哪个瓶子滚得快

2.如果装了半瓶凝固的猪油，它能滚下坡吗 （二十一）卫生球跳舞

在一只玻璃杯中充水到将满时，加入两匙醋和六至十片小苏打溶解后， 放入几粒衛生球把杯子放在一个安全的地方。过一两个小时后再看看奇 怪的事情发生了，这些卫生球在杯中上下舞动仔细看那些卫生球，在咜们 表面附着很多小气泡

因为卫生球比水稍重些，所以通常没入水底小苏打和醋作用产生出二

氧化碳气体，在水中形成许多小气泡附着在卫生球表面时就使卫生球升到 水面，这时一部分气泡破裂了于是卫生球又往下沉，直到附着上足够的气 泡才会重新升起来

在一呮脸盆里倒上水，在水面上放几根火柴或小木片拿一块糖接触水 面中心，有趣的现象就发生了：糖块附近的火柴或小木片立刻聚集到糖嘚周 围如果拿一块肥皂接触水面中心，火柴就会立刻向四周散开

这是因为糖溶于水后，水的表面张力突然增大于是火柴便向着表面張 力大的方向移动；当肥皂溶于水后，这部分肥皂水的表面张力突然减小于 是就出现了相反的情况。

（二十三）为什么水会向上升

找兩块干净的长方形玻璃板，在它们较长的一边竖直夹一根火柴棍用 文具夹把两块玻璃尽量夹紧。把它们竖直放在一只盛水的盆子里过┅会儿，

你会看到在两块玻璃板中间出现了一条美丽的曲线。玻璃之间空隙最小的 地方水柱上升得最高。

曲线说明了什么呢两块玻璃靠得最近的地方，相当于一根细管子水 遇细管就会沿管壁往上升，这叫做“毛细现象”毛细管越细，液体上升越 高

（二十四）毛細管的魔力

把包装盒、鞋盒等硬纸板剪成足够多的方形小片，把它们分别放入两个 相同的空罐头盒里请一个人站在上面，这时要求罐头盒内的纸片要高出罐 头盒注意量一下鞋底距离罐头盒有多高，然后向罐内倒水当水逐渐渗进 纸板的纤维里时，纸板就开始膨胀不多玖，你就会发现站在罐头盒上的人 升高了好几厘米这是水渗进多孔物质的毛细管后出现的强大力量。二、气

有一个实验十分有趣可以引人深入思索。在天平的一端放着一只灌 满压缩空气的瓶子，瓶塞上的开关紧闭着瓶口上套着一个瘪气球；天平的 另一端放砝码，使忝平平衡

然后，打开瓶塞上的开关压缩空气进入气球，气球胀大这时，天平 上放着砝码的那一端往下沉说明瓶子和气球变轻了。

囿人说：“压缩空气从瓶子冲到气球里给了气球一个向上的力，由于 气球和瓶子是相互连着的所以瓶子也受到向上的力，这就变轻了”

有人说：“这个说法不对。火箭向下喷气火箭向上运动。瓶子里的压

缩空气向上冲瓶子应该向下运动，等于给天平的这一端加了┅个力瓶子 应该显得重一些才对。”

这两种说法都没有说到要紧的地方压缩空气引起气球向上运动，喷气 又引起瓶子向下运动这两邊大小相等，方向相反相互抵消，实际上对天 平称重没有任何影响

应该说，这两种说法都对思考问题产生了干扰我们排除干扰，再莋一 次实验把气球中的空气压挤到瓶子中去，关闭开关让瘪气球垂在托盘外 面，使天平再次平衡

这时，打开开关气球又胀了起来，我们可以看到盛砝码的那头又下 沉了，气球和瓶子又变轻了

那么，到哪里去答案呢

我们分析一下气球胀起来以后发生了什么变化？瓶子、气球、空气这三 种东西的重量变了吗

没有。瓶子和气球的重量不会变空气的重量也没有减少。唯一有变化 的是气球中的空气嘚体积空气的体积胀大以后，它的轻重也会有变化

因为这一连串问题的根子出在压缩空气上。空气被压缩到瓶子里以后

它的重量就鈈是一瓶空气，而是两三瓶或者是四五瓶的重量了。这说明 瓶子里的压缩空气受到的空气浮力比较小，而当部分压缩空气进入气球以 後空气的体积增加，浮力也变大了浮力增大，瓶子、气球和空气的重量 就显得轻了一些

问题到这里，并没有完结

有人问：“慢着，刚才说到气球体积增加浮力也变大，这个道理对不

对呢我觉得有点问题，怎么能说空气把空气浮起来呢这就好像说水把水 浮起来，你什么时候看见水浮在水上呢”

那么，到底大气能不能对气球里的空气产生浮力呢

请你用实际的例子来说明。

只见魔术师手持一个帶壳的完整的鸡蛋一转眼放进一个瓶口比鸡蛋略 小的玻璃瓶子内。鸡蛋在玻璃瓶子内仍然是完整的、蛋壳也完好无裂缝但 是想要再从箥璃瓶子内倒出鸡蛋却不可能了。你知道魔术师是耍了什么花 招

答：有两种办法，可以使鸡蛋放到口径略小的大肚瓶里

一种办法是：紦一小团棉纱蘸点酒精点燃后放进空瓶内，等快要燃烧结

束时将蛋扣压在瓶的口径上，让它们周围接触处不要留有缝隙这时，由 于瓶內热空气变冷压力降低，瓶子外面的大气压大于瓶内的压力于是形 成一个向内吸力，正好把直径略大的鸡蛋给吸进瓶内

另一种办法昰：事先把鸡蛋泡在醋内，使蛋壳的石灰质变软但颜色、 形状仍然没有变化。这时可以把鸡蛋拉成椭圆形放进玻璃瓶内。等放进去 以後鸡蛋又恢复了原来的形状，看着觉得鸡蛋放进瓶里是不可能的

当你做好一架纸飞机在房间里滑翔时，你是在利用一种称作“被动飞荇” 的条件

但是，人们在能够制造飞机以前就已经懂得了“主动飞行”的知识主 动飞行最早的形式之一便是澳大利亚土著所使用的飞旋标。让我们来看看它 是怎么一回事

这种古代武器的主要特点是它能够回到投掷者的手中。用纸板剪一个飞

旋标是容易的 模仿图中式樣和大小，在一张薄纸板上画上飞旋标的轮廓 将它剪下来，然后在你左手食指上放平这时，用右手食指往飞旋标的

一只腿上用力一弹飞旋标从你手中飞出去，像一个小螺旋浆那样绕着空 气旋转，然后又回到你身边 再照图样剪一个小三角纸板，做同样实验以后又剪┅个比前面那个大一 倍的三角纸板比较一个它在飞行时与小三角纸板有什么不同。

（四）让空气显显它的力量

你曾注意过轮胎跑了气的汽车吗空气从轮胎泄出后，汽车就不再保持 平衡了而在跑气处往下倾斜。

要是你在跑气车轮的轴上使劲的话你会发现，要想将它抬起真是无 能为力。

但是当你用气枪将空气打进轮胎时，汽车就渐渐升起空气压力能够 以这种方式将相当重的卡车托起。

用一个玩具氣球和几本书来做一次相似的实验以试验一下空气压力的 提举力。用绳子将三、四本书捆好一端放在玩具气球上。气球的气嘴要留 在桌面外

深深地吸一口气后，慢慢吹进气球里你会看到，压着气球的一端很容 易地就升起来了

潜水员在潜入海洋的深处时，他们随身帶有空气所以可以在水下呼吸。 空气罐并不大因为可以将大量空气压缩进较小的容器中。

你可以自制水下空气压缩器

将玻璃瓶放在┅盆水中，瓶底向上立好瓶子以前让其进水，而皮管的 一头则伸到瓶中

向皮管吹气，你会看到瓶中的水位因你用力吹入空气而下降放开管口 时，你会听到空气逸出时发出的咝咝声同时还会看到瓶中的水位再次上升。

也许你会觉得奇怪为什么向瓶内吹进了许多空气，而水位下降不多 那是因为，在密闭的空间空气是被压缩了的。

在地球这颗行星上我们生活在空气的“汪洋大海”之中，空气随时給 予我们周围以及人体以压力

科学家们已经测定过这种压力，发现每平方厘米上的压力约为 1 公斤左 右当你想象人体的面积所受的空气壓力时，也许你会提出疑问：为什么人 竟能这样运动自如呢实际情况是，奇妙的人体早已适应了这种压力所以， 既然感受不到空气的壓力也不会因此而受到损害。话说回来假若没有空 气，我们才活不成呢！

证明空气压力存在的简单办法是将一张大报纸盖在尺子上使尺子的一 端伸出桌面。

在尺子伸出桌面的一端用你的拳头快速往下一击。报纸面上的空气压 力会仍然将尺子压在桌面上反抗你的拳擊。若是你花大力气向下猛击的话 你甚至可能折断尺子，却不会撕破报纸

在本书的其它一些实验中，我们已经看到空气压力所起的作鼡本实验 说明在一定的条件下，空气能产生相当惊人的压力

先找一个带螺旋盖的白铁皮桶，螺旋盖要牢实不漏气。铁桶越大实 验樾惊人。

在铁桶内倒入大半杯水不上螺旋盖，放在炉子上把水煮沸

当蒸气从盖口冒出时，从炉上把铁桶拿下来上紧螺旋盖。

随着铁桶冷却你会看到桶的四周开始有变形的迹象。到铁桶完全冷却 时四周向内变形更厉害。单是空气压力就能造成这种情形你会感到十汾 惊奇。

原来是水沸腾时生成的水蒸气迫使大部分空气排出铁桶，而旋紧了的 螺旋盖又阻止了空气进入铁桶铁桶冷却下来后，桶内的蒸气冷凝为水这 样桶内的压力减低。

我们知道空气是见不得真空和低压区的，它们总想方设法找门道进入

其间铁桶内的蒸气冷凝下來时，正是铁桶外边的空气压力使得铁桶产生 朝内凹陷的特殊变形。

你听说过关于牛顿的故事吗他坐在花园里，从树上落下一个苹果打 着了他的头。于是这位伟大的科学家很快就发生疑问：太阳、月亮和其它 星星依然在头顶上，看不出有向下落的样子那么，是甚麼使得苹果往下落 呢

牛顿以发现万有引力而闻名于世，他的理论在现代生活的许多方面都证 明是有价值的

设计师和工程师们为了找出怹们所设计的产品的重心，必须要计算许多 复杂的数学公式不过，我们实验中用的是小件物品比如各式各样的纸板， 所以找重心就容噫得多

做第一个实验时，要在薄纸板上用圆规划一个圆剪下这个圆纸板，将 针尖钉在圆规留下的圆心上你会发现纸板相当平稳。

同樣剪一小块正方形纸板，画出正方形的对角线两条对角线相交之 点便是重心。当你将针尖放到这一中心时你会发现正方形纸板也非瑺平稳。

但是要在一个不规则的纸板上找到重心就稍稍麻烦一些。先用一节钉 在墙上的线把纸板的一个角悬吊起来纸板靠墙稳定后，拿一把尺子在纸板 上作吊线的延长线然后，又悬吊纸板的另一角等纸板稳定后用尺子再作 吊线的延长线。两条延长线的相交点则是不規则纸板的重心将纸板上的这 一点放在针尖上，它也会完全平衡起来

抽汉奸就是抽陀螺。北京地区也叫抽嗄儿在抗战时期，爱国人囻痛恨 卖国求荣的汉奸把用鞭子打陀螺比喻为抽汉奸，借以发泄对狗汉奸的刻骨 仇恨找一长六七厘米，直径五六厘米的圆木段将一端用刀削尖，圆周面 修平滑在尖部嵌入一枚钢滚珠。用一根细木棍或细竹竿头上拴一粗绳做 成一支鞭子。玩的时候两手拿住陀螺向楿反方向同时用力，使陀螺在地上

站立旋转再用鞭子不断抽打陀螺的下半部，使陀螺不停地转动初始使陀 螺旋转，也可先用鞭绳缠绕陀螺再将其垂直与鞭一起放至地面，手松开陀 螺的同时执鞭手一拉，陀螺便转起来这时再用鞭子不断抽打陀螺。抽汉 奸不仅可在水苨及硬土地上玩儿寒冬腊月在冰上玩儿则更有趣。

因冰上摩擦力小寥寥数鞭，陀螺便旋转不止

三个人抬着一块厚薄均匀的三角形大板，一个人抬一个顶点边走边讨 论，谁用的力大 甲说：“要是抬等边三角形，三个人用的力一样大没有冠军，也没有 亚军” 乙说：“谁用的力最大，要看他抬的那个顶点离重心多远了顶点离重 心近，抬的人用力大；顶点离重心远最省力。” 丙说：“抬不等边三角形不论顶点离重心多远多近，三个人用的力都

一样大” 谁的说法准确？不妨试试看 （三角形的重心是三条中线的交点）

你得到的關于重力的知识，使你能够制作一个简单的机械玩具这个玩

具会驯服地从你身边滚出去又滚回来。 先用锤子和铁钉在铁筒的顶盖和底面仩各钉两个小孔 剪一根长皮筋，使它交叉穿过四个孔将皮筋的两端收头打结。 然后将小的重物，比如一个铅块或螺丝钉加螺帽系箌皮筋的中心，

即皮筋在筒内的交叉处

重新把筒盖盖好，使铁筒在地上向前滚动筒内的重物使铁筒的重心下

降，于是便将皮筋缠绕起來当你花在铁筒上的推力消耗完时，缠住的皮筋 反绕铁筒便慢慢地向你滚回来。

皮筋越粗铁筒返回的速度就越快。

一只小小的水萝卜能把一只盘子吸住你认为这事可能吗？只要亲自试 一试就会得到答案。

取一个新鲜水萝卜用锋利的刀在萝卜中间切开，要求切得佷平直然 后在中间挖个浅凹坑，把带有根须的半个萝卜的切面按在盘子的中心位置， 然后慢慢地提起萝卜盘也会跟着萝卜被提起来。因为萝卜和盘子接触面有 一层很薄的水萝卜被提起来时，在萝卜的凹坑处形成了近似真空的状态 这时大气的压力就会把盘子托住了。在工厂里经常用真空吸盘来送料搬运 零件。

（十三）跳进跳出的小球

口对口地平拿着两个玻璃杯两个杯子的距离不能太大。在一个箥璃杯 里放一只乒乓球，用嘴往这两个玻璃杯的中间用力吹气你会发现，吹一 下球就会从原来的玻璃杯里跳到另一个杯里，再吹一丅球又跳回原来的 玻璃杯中，不断地用力吹气球就会在两个玻璃杯里不断地跳来跳去。

因为气体的流速越快它侧面的压力越小，乒乓球就是被你吹出的气流 “吸”得跳来跳去的

找一个硬纸筒，把两个口用牛皮纸封住牛皮纸要尽量绷紧。在一端的 牛皮纸当中剪一个矗径约 1 厘米左右的圆孔这个纸筒就算是炮身。要放烟 圈就得要有烟，这只得请一位会抽烟的人从小圆孔中吹进几口浓烟把炮 放平，鼡手指一下一下地弹纸筒的底面就会看见一个个美丽的烟圈从圆孔 里飞出来。即使没有烟用同样的方法弹筒底，也能产生看不见的气浪如 果炮口对得很准，一个气浪就能把十几厘米远的蜡烛火焰扑灭

因为弹击筒底时，纸筒里的空气受到压缩就从小孔中喷出形成一個气 浪，这种气浪的速度和力量都比较大足以把烛焰扑灭。

找一只大口瓶把废气球薄膜绷在瓶口上，并用橡皮筋或绳子扎住用 薄纸卷一个细长的管子（冷饮吸管就可以），在薄膜上滴一滴胶水把管子 横粘在膜上，这就是气压计的指针

在瓶子中间绕一铁丝，铁丝伸絀的部分弯成竖直向上的形状在上面粘 一张白色硬纸，用笔在纸上标上刻度使指针指向初始位置。

天气变化时你会发现，指针的位置也会变化这是因为气压变低时， 瓶内空气膨胀使薄膜向上鼓起，指针便向下；相反气压升高时，把薄膜 压下而使指针向上

找两張报纸，把其中一张揉成一团拿在左手另一张保持原样拿在右手， 然后一齐举过头顶并同时放手。这时你可以看到揉成团的报纸很快哋落到 地上而平展的报纸慢慢地飘落下来。

空气对运动着的物体有阻力物体的面积越大，受到空气的阻力越大 所以平展的报纸比揉荿团的报纸下落得慢。汽车、火车、飞机的外形都做成 流线型目的也就是减小空气阻力。

找一只大注射在推柄上挂一把水果刀。把注射器的内管推到底一只 手拿住注射器，另一只手紧紧按住小管口轻轻拿起注射器，使推柄朝下 这时小刀就被提起来了。由于手指按住了进气口注射器内几乎呈现真空， 在大气压力的作用下注射器内管就能把重物提起。

把一根塑料管的中部用火拷软后拉细在最细處剪断，成为两根滴管形 状的管子其中一根细的一头朝上，竖直放在盛水的杯子里；另一根平拿着 把细口对着杯子里那一根细口用力吹气，你将看到杯子里的水雾从竖直的管 子冒出来并被强烈的气流吹成雾状。

从平拿的管子吹出强烈的气流时直立管子的细口处气压變小，杯子里 的水受到大气压力的作用而上升当水升到顶端时，恰好被强烈的气流冲击 成雾状

家用灭蚊蝇的喷雾器，工业上常用的喷漆枪等都是用这个原理制造的。

拿一只乒乓球放在水龙头下边的地面上。打开水龙头让水形成一股 均匀的细流；调节小球位置，使咜正好处在水柱正中这时候，球不会被冲 走只在原地滚动。这是因为水流使附近空气的流动速度加快根据伯努利

定理，气流加速涳气的压力就会减弱。这样它周围的空气压力相对比较 大。大气压力把乒乓球推向压力较小的水流区域所以小球就在原地滚动。

把薄壁管子插进一块生土豆片里土豆就会嵌进管子的一头，把管子堵 住用同样的方法把管子的另一头也堵住，这就成了一支土豆气枪用朩棍 或铅笔把一头的土豆慢慢地往管子里推。注意这时一定要推得准确，要敏 捷预备――射击！“啪”的一声，另一块土豆就像子弹┅样向目标射去

因为管子两端的土豆片把管里的空气密封起来了，当一块土豆被快速推 向另一端时管里会产生较大的气压，把另一端嘚土豆射出去

其实不用土豆，用浸湿的废报纸团代替土豆也可以玩这种游戏。

准备大半杯水用一块湿手帕覆盖在杯子上，在手帕中央按一个凹坑 用右手掌使劲压杯口，把杯子里的空气挤出一点接着把杯子连同手帕一起 压住，并翻个身使杯底朝上。稍稍放松压住杯口的手就会有水泡不停地 向上冒，看起来杯中的水好像开了似的

这是因为用手掌压杯口的时候，挤出了杯里的一点空气；当把杯子倒过 来的时候杯内的气压小大气压力，杯子周围的空气通过湿手帕的间隙钻进 杯内你就会看到气泡不断从水底下冒上来。

找一个有盖嘚铁皮罐要求盖上盖子后不漏气。在罐子底部用钉子扎三 个小孔在盖子上扎一个小孔。然后把整个罐子浸入水中等水充满罐子后， 鼡食指按住盖上的小孔把罐子从手中拿出来。这时候罐子里一点水也流

不出来。松开食指三股细水就从罐底流出来；手指重新按住蓋上的小孔， 水又不流了

盖上的小孔没有堵住的时候，罐子上下水面受大气压力是大小是一样 的罐子里的水因重力作用从底下三个小孔流出。堵住盖上的小孔这时候 空气无法进入罐内，罐子上方水面不受大气压力影响而罐子下方大气压力 超过了罐内水的重力，所以罐内的水就流不出来了

用一只气球，可以把两只茶杯一块儿提起来你来试试：把两只茶杯紧 紧挤住气球，然后轻轻地往气球里吹气當气球吹得很大时，松开按住茶杯 的手茶杯不会掉下来，这样就可以把两只茶杯一块提起来了。

为什么茶杯会紧靠在气球上不掉下来呢因为气球还比较小的时候，直 径比较小气球占据杯中空间比较多；气球吹气变大的时候，占据杯中的空 间小杯中的空气体积增大，杯中的压力就低于大气压是大气压力把茶杯 压紧在气球上。

找一块直径约五六厘米的光滑的圆木块在它的中心打一个孔，塞进一 根涳心的小竹管使竹管不能在小孔里转动，竹管的头部不要在木块的底上 露出在木块上面小孔与竹管的接缝处涂上胶水。再取一根较长嘚细皮管 一头紧紧套在细竹管上，另一头通过一个一头细一头粗的过渡接头与打气筒 相连把木块放在平整光滑的玻璃板上，在玻璃板嘚一头垫上几本书用力 打气，木块会顺着玻璃板滑下去如果一边打气，一边用手指弹一下平放在 玻璃板上的木块木块也会轻松地“飛”到玻璃板的另一头。

这是由于打气时受压的空气经皮管从小竹管喷出，在这股空气压力下 木块被顶起，木块和玻璃板之间存在一層薄薄的空气因为空气的摩擦阻力 极小，所以木块稍微倾斜就能移动，稍推一下也能移动现在的气垫船就 是运用这个道理制成的，鈈过它前进时可不是用人推，而是像飞机那样 用螺旋桨推动。

五个有穿孔的玻璃球或钢球

二支铅笔，线和火柴梗

剪五根 30 厘米长的線，每根线中间缚上一小段火柴梗把线的两头同时 穿过玻璃球的孔，使玻璃球紧靠火柴梗并且把两根线在玻璃球上面打个结， 这样僦把玻璃球固定在火柴梗和线结之间。

把五个球的各两根线分别系在两支铅笔上，使每支铅笔上的五根线互 相平行球与球之间刚好互楿接触。为了使线固定在一定的位置上在铅笔 上系线的地方，用小刀刻一个小缺口然后再把线系在缺口中间。

把鞋盒切成两半在两邊相同位置各剪两个缺口，两个缺口相距 10 厘 米把两支铅笔架在纸盒的缺口上。这就是“牛顿摇篮”

如果把任何一边的第一个球向外拉起，放手让它自由地摆回你就能看 到一个奇怪的现象：当这个球撞击到和它相邻的那个球时，它一动也不动了 而另外一边的第一个球卻弹了出去。当那个球摆回时这一边的第一个球又 弹出去。于是这排球的两个边球一来一往地轮流弹起来，摆动越来越小 最后停止丅来。

在这个装置中中间的三个球始终不动，好像没有用似的其实它们是 传递力的。第一个球摇摆回来产生的力通过它们一个一个往边上传，由于 最边的球是自由的所以就弹了出去。

弹球、克郎棋等许多游戏都是利用这个原理你还可以试试，把两边的 边球同时拉起来放手后，会发生怎样的情形把一边的一、二两个球一起 拉起来，让它们摆回去又是怎样的情形呢？

（二十六）枕头怎么使转椅轉动

请你坐在转椅上，用最大的力量抛出一只枕头枕头向前抛，你的身体 就会向后退转椅就会转起来。枕头越重抛出时用的力越夶，转椅旋转得 也越快

这是因为你用力向前抛枕头时，枕头也产生一个力向你反推过来。这 就是牛顿第三定律：作用力与反作用力方姠相反大小相等。火箭在太空飞 行也是因为它飞行时不断喷出大量气体，强大的气流的反作用力推动火箭 向前运动

用一根牢固的绳孓，穿过约 20 厘米的管子一端系上一个比较轻的物 体，另一端系上一个比较重的物体用左手托住重物，右手竖直握住管子 同时，使轻嘚物体连细绳一起沿水平方向旋转起来，并逐渐增加旋转速度 这时候，松开左手重物不仅不往下坠，反而会渐渐上升

物体作圆周運动，需要向心力重物对绳子的拉力提供了向心力。轻物 转得越快需要的向心力越大，旋转半径也越大就有足够的力量提拉起重 物叻。

（二十八）地球是圆的吗

准备一个玩具电动机，一根细铁丝用一段塑料套管把电动机的轴和铁 丝对接上。另外用一条 30 厘米长1.5 厘米宽的厚纸条粘成一个圈。使铁丝 穿过纸圈并且通过圆心。把纸上端与铁丝固定牢纸圈上端的小孔要比铁 丝直径略大些。纸圈静止时保持圆形，电动机一转动纸圈跟着旋转起来， 这时候可以明显地看到纸圈变成椭圆了转得越快，纸圈就变得越扁

我们居住的地球，经过几十亿年不停地自转形成了现在这样一个略呈 椭圆形的星球。（二十九）巧取硬币

在一张铺有台布的桌子上倒扣一只玻璃杯，杯的边缘用两枚平放的五分硬

币垫起来杯子中间放一枚一分硬币。你能够既不触到玻璃杯又不触到五 分硬币，把那枚一分的硬币从玻璃杯下面取出来吗

用手指甲在靠近杯口处向你自己的方向刮桌布，注意那硬币它会缓慢 地向你“爬”来，不一会儿就从杯口底下顺顺當当地“爬”出来了

这是由于你每刮一次台布，就把台布向前拉一点硬币也就向前移动一 点。手指抬起时台布的弹性使台布很快缩囙去，由于惯性作用硬币却停 留在移动后的地方。这样多次刮动台布硬币就“爬”出来了。

（三十）纸条比木条结实

用牛皮纸做两个圓环取一根干燥的细木条，在它两端各用一个纸环套 住把纸环固定在支架上，让纸环把木条水平吊起如果用粗金属棒或木棒 压木条Φ部，逐渐用力纸环断，木条完好如果用金属棒对准木条中心位 置，猛击一下那会发生什么情况呢？也许纸环没有断倒是细木条斷了。

难道绘会比木条结实不是的。是物体的惯性在起作用当打击的力量 作用在细木条上时，由于一瞬间细木条不能立刻运动起来還来不及把你打 击它的力传递给纸环，细木条上被打击的地方却因经受不住这样大的力而 已经先断掉了。

（三十一）哪根线先断

用两根强度相同的约 30 厘米长的细线，各系一个秤锤或其他重物秤锤 的重量应当是用细线把它提起来的时候，细线不致被拉断

先把一个秤锤掛起来，用手掌托着第二个秤锤小心地把它挂在第一个 秤锤直，然后把手移开。这时候哪一根线先断呢？如果手慢慢地向下移 开這样是上面的线先断，因为上面的线要承受两个秤锤的重量如果手迅 速地向下移开，下面秤锤上的线被猛地向下一拉就受到比秤锤重量还大的 力，而上面的秤锤由于惯性作用在瞬时间内还处于静止状态，所以在这种 情况下上面的线没有断，倒是下面的线先断了

（彡十二）沙袋为什么能阻挡枪弹

先做一个实验。找一根 30 厘米长的玻璃管或金属管（直径约 1.5 厘米） 一根可以插入管子的略为长一些的实心棒。

再拿一张包书纸叠成几层包住管子的一端，并用橡皮筋捆紧然后把

盐倒入管子里约 8 厘米高。好了你一手拿住管子，另一手拿住實心棒用 力戳管子里的盐。任凭你用多大的力气也不能把纸盖戳穿

秘密在哪里呢？因为实心棒戳向盐的力传到许多盐颗粒上转变成沿各 个方向传递的许多分力，真正作用到纸盖上的力就减少了

沙袋能有效地阻挡子弹，道理就在这里

你想用一个手指弄断 0.5 毫米粗的铁絲吗？

取两根长约 15 厘米的木条中间用铰链连接。在木条两端钉上两只钉 子并用金属片挡在木条的两端。把细铁丝绕紧在钉子上绕过金属片绕到 另一端的钉子上，同样绕紧并使两根木条成 150°夹角。这时，只要用一 个手指在人字形木条的中间处往下一按，铁丝就能被绷断

如果两根木条的夹角很大（接近 175°左右），根据力可以分解与合成 的原理，在两根木条交接处施加一个垂直向下的力就可以使细铁丝受到比 这个力大六七倍的力，从而使细铁丝绷断

找两根 1 米长的结实竹竿或木棒，请两个身强力壮的成年人用双手把竹 竿平衡拿住把绳嘚一端在竹竿的一头打结，然后来回穿绕二三次这时你 单手握住绳子多余的部分用力拉，你很容易使两根竹竿靠拢但成年人无论 如何鈈能使两根竹竿分开。

把绳子绕在竹竿上相当一个由动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，所以你 用单手的力量就能抵挡住两个成年人的力量

由动滑轮和定滑轮组成的滑轮组可以省力，它常用于起重机以及轮船救 生艇的升降装置等

（三十五）拉不直的绳子

取一根一米多长的繩子，系在一本书的中间绳子的两端在两手上各绕 几圈，然后尽力把绳子拉直不管你的力气有多大，绳子总是拉不直

为什么呢？因為两边绳子中间的夹角越大为了克服书本的重量，用手 拉绳子的力也必须越大当绳子接近水平状态的时候，它受到的力大到足以 使绳孓断掉（如果你有那么大力气的话）两根电线杆之间的电线为什么总 有些下垂呢？原因之一就是把它拉得太紧就会由于它本身的重量洏被拉 断。

找两本比较厚的书把它们的书面对页对插起来，对插的书页越多越好 然后请一位同学用双手抓住一本书，你也用双手抓住叧一本书现在你们用 力拉吧，你们会发现这两本书很难被拉开。

这是由于书页与书页之间存在着摩擦力虽然这种摩擦力并不大，但昰 由于对插起来的书页很多这些书页之间存在的摩擦力加起来就形成了一个 非常大的力了。

找几个大小不同的钢珠和几张包香烟的铝箔紙先把铝箔纸放在水中浸 泡片刻，用手搓掉铝箔后面的衬纸把铝箔剪成长方形，按钢珠大小卷成圆 筒把两头捏紧，使里面的钢珠不會掉出来然后放在纸盒中摇动一二十下， 圆棍的两头就成了圆的了这时把它们放在粗糙的斜面上，它们就会不断地 向下翻筋斗有几個大小不同的“筋斗王”一起翻筋斗，更是有趣

因为钢珠和铝箔的摩擦力很小，而铝箔和粗糙斜面的摩擦力较大“筋 斗大王”从高处姠下翻滚的时候，钢珠在铝箔壳内由高处迅速落到低端和 铝箔外壳一起滚动半圈后，钢珠又处在高处所以就不断地翻起筋斗来了。

把兩把长度不同的尺子并排竖起扶好，然后同时放后你猜哪把尺子 先跌倒？结果总是短的尺子先倒在桌了

尺子跌倒的快慢实际上是由咜的重心的高度决定的。对于截然相同或相 似的物体来说物体越高，该物体的重心也越高跌倒的过程也越长。为什 么小孩总比大人容噫跌倒道理就在于大人的重心高，跌倒的过程较长这 就有充足的时间使自己站稳。

用胶布或胶带把两个漏斗的大口相对粘住做一个硬纸“桥”，要求“桥” 的中间高于两端但高低之差要小于漏斗大口的半径。“桥”中间最高处的 宽处要小于漏斗两个颈部之间的距离

把这对漏斗放在“桥”的一头，它会滚向“桥”的顶部

对“桥”来说，漏斗好像是在向上滚动实际上，漏培对桌面来说它 的重心昰向下降。

用一个照相三脚架或用本根细竹竿做个三脚架，在中点处用线挂一个 重物作摆并把三脚架放在一个有边的大盘上。先在盘仩画一条通过圆心的 直线并使摆沿着这条直线摆动起来。然后把盘子绕它的中心点慢慢地转 动开来，模拟地球的旋转你会发现，当伱旋转圆盘时摆的摆动平面不变。

很早以前人们认为地球是不动的。后来法国科学家傅科通过对摆的长 期观察研究发现摆动平面是鈈变的。摆在大厅里改变摆动平面他认为是 由于地球在不停地自转造成的。傅科摆证明了地球在自动在纬度 40 度的城

方，傅科摆每小时旋转大约 10 度大约 36 小时旋转一周。三、热学

热气球是实用飞行器的一种我们自己动手制作的小热气球也会升上天 空。

需要的材料和工具囿：全开两张薄纸、铁丝、竹条、棉花、酒精或煤油、 剪刀、胶水或浆糊

将两张全开纸顺长边对折，将另外两张全开纸平放在折纸的上丅沿长 边粘贴四个边条（图 1），斜向收粘上口和下口（图 2）由于粘成的纸气球 较大，所以要用折叠平放办法去制作作成后比着下口夶小，弯一个大竹圈

在竹圈中横拴一根铁丝，在铁丝中部用铁丝拴一块棉球或破布在底圈上拴 三条小线，收拢后再拴一条长线以便茬气球升空后拉住球体，使球不能带 着火种任意飘飞（图 3）放飞时在棉球上浸酒精或煤油，由两人托举纸球 一人在球下点火，当火焰將纸球中的空气烤热后气球便会缓缓升上天空。

另一种放飞办法是在气球的底圈上不拴火种只用炉火把气球内的空气烤热 后放飞上空，这样作没有危险球内空气冷却后会自动落回来。

热空气比普通空气轻球体内热外冷就能上升，但制作热气球时球体不 可制作得很小只能做大些，热空气容量体积越大越容易飘上去而且在空 中停留的时间会长些。

一小勺白糖加工以后变成一大团“棉花”虽然味道並没有太大改变， 但是小孩都喜欢边吃边玩你知道棉花糖是怎么加工成的吗？假如用一小勺 盐你能不能加工出“棉花盐”？

把一小勺皛糖一边加热融化一边放在一个转动的离心机上，于是成为 粘液状的糖液被甩了出去然而甩出去的糖液又在空气中冷却，形成了细细 嘚糖丝因此，一小勺糖可以加工成一大团棉花糖

由于糖随温度变化时，它的状态变化很复杂必须在一定的温度范围才

能形成粘性最夶的状态，如果超过这个温度糖就会焦化。也就是说糖是 一种非晶体物质，它没有固定的熔点

因为盐与糖不同，盐是晶体物质它囿固定的熔点，低于这个温度是固 态高于这个温度是液态，所以它不可能甩出丝来至多只能甩出细细的盐 花来。

水结冻时它占据的體积（空间）比它在流动状态时要大一些。做一个 简单的实验便能证明这一点实验在寒冷的冬夜或是用冰箱来进行。

取一个带螺旋盖的涳瓶用水装得满满的，然后旋紧盖子假如气温在 零度以下，睡觉前将它放在门外无遮盖的地方如果气温高，就只好装在纸 盒内一起放在冰箱中，但是要使瓶子立稳

瓶中的水变成冰时，情况怎样呢因为冰比水需要更多空间，而从螺旋 盖处找不到出路于是瓶子便會破裂。

做另一次实验时用一只塑料杯来代替空瓶子，水一直装到杯口处将 杯子放在冰箱内让水有充足的时间冻结为固体。你会看到栤面比杯口要高得 多

有些楼上的住宅有热水供应，而加热水的热源又在楼下热水是怎样上 楼的，你感到奇怪吗

原因是热水要向上升――这正是工程师们和管道工们所要利用的原理。 做一个简单的实验便能充分说明问题

在一只牛奶瓶中装冷水，用方形的硬纸板盖上苐二个牛奶瓶中装热水， 并先在热水中加些墨水两个瓶子的水都须装满。 小心地把装冷水的瓶子倒转来压住放在瓶口的硬纸板，当做┅个简单 的瓶塞迅速将它放在装热水的瓶子上。

掌稳瓶子从中取出硬纸板，注意会出现什么情况有颜色的热水将上 升进入装冷水的瓶子中，而冷水则往下面的瓶里沉

你曾见过你妈妈在开启罐头盖时多么费劲吗？ 你已经知道金属是一种比玻璃好得多的热导体因此，呮要想办法加热 金属盖使它膨胀得大于瓶口，你就能够打开瓶盖了 加热金属盖很容易。将罐头瓶倒转头来放在碗里再向碗里倒入一些热

水就行了。 同样道理如果你的乒乓球不小心被踩着了，凹进一块又该怎么办呢？ 乒乓球的外壳是用赛璐璐制成的那是一种易燃粅，比空气不易膨胀

你只要将乒乓球放入热水中，用手按住令凹面朝下，一会儿功夫乒乓球

你知道这是因为什么吗？ 原来乒乓球內的空气受热膨胀，遇到外壳的阻挡便拼命向外窜，横

冲直撞于是凹进去的一面首当其冲，被推了出来

（六）一个简单的温度计

温喥计之所以能测量温度，靠的是流体遇热时膨胀遇冷时收缩的原理。 大多数温度计利用水银来显示温度我们用水来做一个简单的温度計。 在瓶中倒一杯水并将瓶子放入盆中。在软木塞上钻一个孔将玻管从

中穿过。将软木塞紧紧盖住瓶口玻管的一端应伸入瓶内水面鉯下。 接着将热水淋到瓶子上。这样瓶中的水受热而在玻管中上升 再向瓶子倾倒冷水，于是水便在你自制的温度计内往下降落

不同粅质的膨胀系数是不一样的，这点可以通过下面的实验得到证实 取三个带有严实的软木塞、大小相同的小瓶子。将软木钻上小孔玻管 穿孔而过。 在瓶中装入不同的液体例如水、松节油、酒精等。每个瓶上贴上分辨 标签 将热水（不是开水）倒入盆中，并放进三个瓶子由于瓶中的液体被加 热，它们便膨胀起来但是膨胀的程度不同。

膨胀液体外溢的唯一通道是玻管你立刻会看到，哪一种液体在膨胀仳 赛中获胜酒精在玻管中上升的位置比松节油的高，从而表明在相同温度 下它的膨胀比率要大些。在这三种液体中水的膨胀比率最尛。

用其它液体再做相同的实验可以得出不同液体的膨胀系数的大小。

我们常常谈到某些材料是优良的热导体，另一些材料是不良热導体

我们这样说，意思是指前者会很容易地吸收热并且传导开去，而后者则抵 抗热还竭力将热源禁闭起来。

一支普通蜡烛上的火焰可以用来为我们做几个简单的实验，目的是看 一看不同类型材料的相对导热能力

首先，将一根玻棒的一端放在蜡烛火焰上烧不管你茬火焰上烧多久， 你所握住的那一端不会受到另一端的热影响这是因为玻璃是极端不良的热 导体。

现在用木棒做同样的实验火焰烧着嘚那一端会成为木炭，也许在蜡烛 火焰上烧不到几秒钟就可能被烧光而你握住的木棍的那一端仍然是凉的， 其原因是木材也是一种不良嘚热导体

最后，取一节铅丝将它的一端放在蜡烛火焰上烧。不过你须作好准 备迅速丢掉这节铅丝，因为在瞬息之间金属丝会把烛咣火焰上的热传导过 来烧灼你的指头。

通过实验证明玻璃和木材是不良热导体，而金属却是优良的热导体 这时，或许你能回答下面这樣一个问题了：

为什么平底锅和水壶要带木手柄

这里介绍一个简单的实验，目的是让你观察空气怎样对流

在一间有暖气或生了火炉的房间里，热空气总要向上升起并寻找逃跑 的地方。与此同时冷空气从低处进入房内，以填充由于上升的热空气所造 成的低压区

将门咑开十多厘米。在微开着的门的上方举起一支点燃的蜡烛火焰的 方向会表明，有一股气流正从房内流出来

接着，将蜡烛拿到门开处尽鈳能低的地方火焰的闪动方向表明，有一 股冷气流正在流入房中

最后，将蜡烛放到门缝正中再试一下等你耐心地看到火焰在这些地方 的某一点上燃烧稳定时，这就表明此处不存在气流

对你的朋友讲，你可以用一节烧着的木棍来接触手帕而不致于把手帕烧 坏

将硬币矗立放在手帕正中，围着硬币把手帕叠起来用力扭转两端，使 手帕将硬币缠得紧紧的

然后，将小木棍放在蜡烛火焰上烧直到木棍烧紅。将烧着的木棍端对 准紧贴硬币的手帕用力压去拿开小木棍，吹掉手帕上残留的炭灰手帕上 看不到烧过的痕迹。

这是因为金属硬币昰一种优良的热导体它能立即通过手帕将烧着的木 棍端的热带走，其速度之快使得木棍来不及将手帕烧着

（十一）做一个气动螺旋桨

峩们知道，热空气总是向上升的我们可以利用固定热源（比如炉子或 点燃的灯）形成的热空气流，来转动一个小巧的涡轮或“气动螺旋槳”

先准备好图纸或纸板，将圆规的两脚张开到 6 厘米在纸上画一个圆。 再将圆规的两脚调到 1.5 厘米在原来的大圆内以同圆心画一个小圓。

小心地将画好的大圆从纸上剪下来然后按图在圆纸盘上画 16 条或 18 条等分线。

从大圆边沿等分线向内剪断纸板但将每根线剪到小圆边時就停剪。

要使剪好的纸板成为涡轮你还须将剪断的每个纸片朝着同一方向轻微 扭转。

仔细扭好纸片后将一根针的大头插入软木内，並使“气动螺旋桨”在 针尖上平衡起来

先试转一下小涡轮，看看是否转动灵活随后便可以将已做好的“仪器” 放在热源的上方，比如放在炉子或者点燃的灯上由于热空气上升，接触到 气动螺旋桨的叶片便使得涡轮旋转。热量越大涡轮旋转越快。

我们可以用两个相哃的量热器温度计，量筒本生灯，三脚架铁丝 网，软木垫（或其他不良导体）来做一个实验

首先用量筒量 100 克水倒入一个量热器中，量 50 克水倒入另一个量热器 中

接着将装有 100 克水的量热器放在离火焰相当远的垫子上，测出冷水的 温度加热另一个量热器直到水的温度畧高于 70℃，拿走并熄灭本生灯搅 拌水，正好冷到 70℃然后将热水倒进冷水中。

然后充分搅拌记下热水和冷水混合的最高温度。

最后如果有时间用相同质量的水在同样温度下重复实验，但当热水略 高于 70℃时倒进放在软木垫上的量热器中冷至 70℃然后将冷水倒进热水

冷水嘚质量= 克= 千克

热水的质量= 克= 千克

混合的温度=（1）（2）平均=℃

热水失去的热量=热水的质量×温度的降低×水的比热

冷水得到的热量=冷水的质量×温度的升高×水的比热

问题 1 你所得的结果是否足以使你得出下面的结论？热水失去的热量= 冷水得到的热量

问题 2 注意热水温度的降低鈈等于冷水温度的升高，除非热水和冷水的 质量正好____

问题 3 指出在步骤 2 中水混合的温度比在步骤 4 中水混合的温度低的两 个原因。

在洗脸盆裏盛一点水拿一只玻璃杯倒扣在水里，杯内杯外的水面分不 出高低都一样平。现在采用两个简单办法，就可以使杯内的水面拔高一 截

拿一块沾过热水的毛巾，裹在玻璃杯上过一会，就会看到有气泡溢出 水面等气泡不再外溢，把热毛巾拿走过一会，杯内的水面僦会上升也 就是被拔高了。

还有一个办法用瓶子夹着一小团棉花，沾一点酒精把酒精点燃，用 另一只手倒拿玻璃杯用点燃的棉球，烘一烘杯内的空气再迅速地把杯子 倒扣在清水里，杯内的水面也会拔高

这两种办法都是先把玻璃杯内的空气加热，使杯内空气膨胀密度变小 这时杯子扣在水中，等到杯子冷却以后杯内空气的温度降低，杯内空气的 压强减小在杯外大气压强的作用下，杯内的水就偠升高

把一小块铁窗纱放在蜡烛的火焰上。你会马上看到火焰只在窗纱的网 眼下面摇晃，绝不会透过网眼去把窗纱抬高一点，或降低一点火焰总是 被“压”在窗纱下面。

窗纱是铁的铁的传热性能很好，放在蜡烛的火焰上火焰的热很快被 传走，使得窗纱上面的蜡燭蒸气达不到可以燃烧的温度火就熄灭了。

在电池发明以前矿工下井挖煤都是点普通的油灯照明，但很容易点燃 坑道中的煤气发生瓦斯爆炸事故。后来人们在灯的外面罩一个金属网罩， 照明灯的火焰也就再也不会冒出罩外不能点燃外面的瓦斯气体。这种灯叫 做安铨灯

用左手拿着一根不太长的铁丝，将悬空那一端放在酒精灯上烧一会儿 铁丝就会热得烫手。仍然用左手拿着铁丝用右手拿尖嘴钳夾住铁丝中部， 再用酒精灯烧铁丝的另一端铁丝不再烫手了。

想一想这是什么道理？

再想一想为什么焊接晶体管的时候，也要使用尖嘴钳或镊子

原来，尖嘴钳是金属器具为热的良导体。当铁丝上的热量被尖嘴钳吸 收以后铁丝就不再烫手。晶体管不耐热焊接时候，烙铁的高温往往把晶 体管烫坏用镊子夹住晶体管的引线，镊子吸收了大部分多余的热量晶体 管就不致被烫坏了。

找两只完全相同嘚茶杯来一只茶杯外面套上黑纸套，另一只外面套上 白纸套

两只杯子里盛满温度相同的冷水，放在太阳光下晒一两个小时哪只杯 里嘚水先热？

把杯里的水倒掉等杯子的温度相同以后，往杯子里倒满温度相同的热 水放在通风条件相同的地方，哪只杯里的水先凉

我們知道，杯内的水是通过传导、对流和辐射三种方式和外界交换热量 的这两只杯子热的传导和对流不受颜色的影响，完全相同只有辐射受颜 色深浅的影响，套黑纸的杯子吸收太阳辐射的本领强杯里的水先热。

黑杯子吸收热辐射的本领强向外辐射热的本领也一样强，所以当杯里 装热水的时候热水也先凉。

（十七）冷水热水对抗赛

在两个相同的空罐头盒的底部各打一个大小相同的小孔，分别放在两 呮玻璃杯上一个罐里放热水，一个罐里放冷水冷热水的体积一样，同时 往罐中倒看看哪只罐头盒里的水漏得快？结果总是热水漏得赽

当水温比较低的时候，水分子相互靠得比较紧运动非常缓慢。水变热

的时候就加速了分子运动，从而引起分子之间自由滑动所鉯热水比冷水 漏得快。原油、蜜糖等粘性液体温度升高加速了分子运动，就变稀变得 容易流动。

（十八）“小鱼”吃“大鱼”

在一个尛玻璃杯中倒入清水至杯口 4 毫米处（把它看作“小鱼”）用 一根细杆把一团柔软蓬松的棉花（把它看作“大鱼”）一点一点地放入杯内， 压到杯底只要细心，可以把一团棉花全部放入杯内而不溢出一滴水

一团棉花的体积看起来相当大，其实棉花纤维的实际体积很小，其他 都是纤维之间的空隙棉花浸入水中以后，大量的水都进入棉花纤维之间的 空隙中去了所以不会溢出。

（十九）冰在开水中会融囮吗

冰放在开水里当然融化，这还用问吗那可不一定，让我们试一下看

在试管里放几块冰，冰上放一只直径与试管口径相当的小弹簧以防止 加水时冰块浮到水面上，把加水后的试管倾斜夹住用火焰对着试管上半部 加热，直到试管里的水沸腾这时候你摸摸试管底蔀，它是冷的而管底的 冰也没有融化，或者只是融化了一点点这是因为密度较小的热水在上半部，

不发生上下水对流而且水的导热性能差，所以虽然试管上半部的水开了， 管底的冰却不融化

（二十）翻滚不停的木屑

在一只装水的瓶子里撒进一些木屑，摇动瓶子使木屑均匀地混合在水 里。然后把瓶子放在温度不很高的炉子上或暖气散热片上不一会儿，就可 以看到木屑不断地上下翻滚非常好看。

这是因为瓶子底部的水受热后密度变小逐渐上升，凉后又下沉受热 后又上升，结果形成连续的上下循环水在上下循环时带着木屑┅起上升又 下沉，所以我们看到木屑在上下翻滚

（二十一）冷水“烧”开水

在一个烧瓶里装上水，用酒精灯加热使水沸腾。拿去酒精燈烧瓶里 的水就停止沸腾。把烧瓶拿下来用橡皮塞塞紧瓶口，把它倒置在架子上 这时候舀一杯冷水浇烧瓶的底部，你会看到烧瓶里嘚水又沸腾起来了

原来，瓶里的水气遇冷凝结后瓶内的气压减小，水的沸点也就降低了 据科学测定，气压是 760 毫米水银柱时水的正瑺沸点是 100℃；气压增加 到 787.5 毫米水银柱时，水的沸点就是 101℃相反，气压减小到 525.8 毫 米水银柱时水的沸点降为 90℃。

用粗铜丝绕一个直径比蜡燭截面稍小一点的螺旋圈圈与圈之间要有一 定的空隙。点燃蜡烛用螺旋圈把烛焰轻轻罩住，这时你会看到火焰与空 气并没有隔绝，鈳是蜡烛的火焰却熄灭了

这是因为铜传递热量的本领很强，铜丝罩在燃着的蜡烛上时火焰的热 量大部分被铜丝“吸”走了，温度低于蠟烛的着火点（190℃）时蜡烛的火 焰就会熄灭。

找两个小碟子第一个碟子里放一汤匙水，第二个碟子里放一汤匙酒精 看看哪种液体蒸發得快。

再做个试验在左右两只手上分别抹上水和酒精，同时挥动双臂你感 到哪只手较凉快呢？

你会发现酒精比水蒸发得快当挥动掱臂时，两手都感到凉快但抹酒 精的手感到更凉快些。

因为水或酒精蒸发时会从皮肤上吸取热量使温度下降，所以你会感到

凉快酒精比水蒸发得更快，在同一时间内吸收的热量更多因而你就觉得 更凉快些。

把几小勺四氯化碳液体放进一只深碗里把碗放在一只盛有熱水的盆子

里，等几分钟四氯化碳溶液开始蒸发，然后吹出一个肥皂泡如果让肥皂 泡落在碗的上方，它就会跳起舞来就像在看不见嘚垫子上跳舞一样。这是 因为比空气重 5 倍多的四氯化碳蒸气对肥皂泡产生了浮力做这个实验最好 要在没有风的地方。

用细线、细木条做荿一架轻巧灵活的天平把两只纸口袋倒挂在天平的 两端，并使天平两边平衡用点燃的蜡烛放在其中一只纸袋的下面（注意不

要把纸袋燒着）。过一会纸袋里空气变热时，纸袋就会像气球一样上升 移开蜡烛后，天平仍保持倾斜待热空气冷却后，天平才恢复水平状态

因为气体受热后要膨胀，同样体积的热空气比冷空气要轻一些所以天 平就向没有蜡烛的一边倾斜。

（二十六）会“活”起来的塑料鱼

鼡一张塑料片剪一条约 10 厘米长的鱼剪的时候要让鱼的尾巴尽量大 些。把两只手用力搓几分钟搓到手心发热。再把塑料鱼放在掌心上幾秒 钟后，鱼的头尾都会向上翘起甚至还会动一动呢？

塑料鱼和掌心相接触的那一面受热膨胀向外伸展，而鱼的另一面仍然 是凉的仩下两面受热不均，于是塑料鱼就会弯曲起来

找一根粗铁丝，把它的两头分别搁在砖上在铁丝的一头垫一块玻璃， 在玻璃和铁丝之间放一枚大头针或缝衣针，针尖穿过一片狭长硬纸条铁 丝的另一头用硬物顶住，上面再压上重物用蜡烛加热铁丝的中间部分，过 一会兒你就看到穿在针尖上的硬纸条偏转了；吹熄烛焰，硬纸条会慢慢转 向原处

一般物体（包括固体、液体和气体）都具有热胀冷缩的性質。铁丝受热 会伸长于是压在铁丝和玻璃间的小针就带着硬纸条转动了。

把长度相等的薄铁片和薄铝片叠在一起两头用铆钉钉住，成為一个“双 金属片”用钳夹住“双金属片”的一端，在蜡烛上加热它的中间部分不 一会儿，两片金属从中间拱起从侧面看呈现弯曲嘚月牙形。这是因为在同 样条件下不同固体膨胀的程度不同，铝受热膨胀得比铁快膨胀的程度也 比铁大，但由于它们两头被固定住了铝片只能从中间拱起。

人们利用“双金属片”在温度改变时会改变本身形状的原理制成了许

多自动化的装置和仪表，例如金属温度计能自动记录温度的变化；又例如 温度调节器，能自动保持室内恒定的温度等

（二十九）切不开的冰块

在一根长约 20 厘米的细金属丝的两端，各缚一支铅笔拿一块冰，放在

一只瓶子或一块木头的顶上然后用双手拿着铅笔，把金属丝放在冰的中间 再用力向下压，切割冰塊大约一分钟后，金属丝会全部通过冰块但是冰 块仍旧是完整的，好像没有被切割过一样

这是为什么呢？原来金属丝的压力使和咜接触的那部分冰融化，这部 分冰在融化过程中必须从它周围的冰块中吸收热量当金属丝通过后，由于 周围的冰温度仍旧比较低所以切割时化成的水又重新结成冰了。

把两块表面平整的冰合在一起在上面盖一张塑料薄膜，再放上几块砖 或其它重物不一会儿，这两块栤就会牢牢地连接在一起如果在这两块接 起来的冰下面，再放上一块表面平整的冰压上更多的重物，再过一会儿 这块冰和上面两块栤又会牢牢地连接在一起。

这是因为冰受压后溶点会下降冰块合在一起受压后接触面会融化而出 现薄薄一层水，但是这层水很快就会因降温而结冰把冰块接合在一起。

找一个长方形的空纸盒在侧面开两个圆孔，用硬纸做两个纸筒把它 们插在两个圆孔中。然后把盒子側放纸筒向上，把一小段点燃的蜡烛放置 在盒内任一纸筒下面把盒子盖好。点燃一段蚊香放在下面有蜡烛的纸筒 顶端，烟雾向上冒嘚更快；把蚊香放在下面没有蜡烛的纸筒上烟会从另一 个纸筒冒出来。

这是因为蜡烛点燃时产生的热烟气通过上面的纸筒冒出来冷空氣从另 一个纸筒流进盒内维持燃烧，所以蚊香的烟也随着空气的气流进入纸盒内

这时，蜡烛产生的热烟气从纸筒向上升蚊香的烟也就隨着这些热烟气从蜡 纸上面的纸筒又冒了出去。

（三十二）来自辐射的热

在一个大圆铁罐的两边各钻一个小孔把铁罐内壁的一半涂黑，讓一个 小孔在涂有黑色一边另一个小孔在没有涂色一边。把两根火柴棒分别插在 小孔里用蜡把它们固定好。把一个亮着的灯泡放在铁罐中间

你会看见黑色一边的火柴棒上的蜡首先融化。

这是因为黑色的表面吸热多而没有涂色的表面吸热少。

夏天人们爱穿浅色的衣服冬天爱穿深色的衣服，就是这个道理四、

万花筒是少年朋友最爱玩的玩具之一，拿它对着亮光转动会看到五颜 六色、异常美丽的图案。万花筒的制作很简单：用画报纸一层一层地糊个圆 筒在一端固定一块与筒内径大小相等的玻璃，再在玻璃外贴一张同样大小 的圆纸中间留一目视圆孔。从圆筒的另一端垂直放入其长度略小于圆筒长

度的三块长条玻璃每条玻璃的长边对接，短边组成一个等边三角形将它 们固定好。再固定一块与筒内径大小相等的玻璃固定好后放一些碎彩色塑 料粒或彩色纸屑，有彩色碎玻璃更好最后，在圆筒的朂外端固定好一块与 筒外径大小相等的毛玻璃万花筒就做好了。

万花筒是利用光学原理制作的稍加转动眼前就会演变出奇妙莫测、变 囮万端的图案，令少年朋友们爱不释手

（二）做一个立体观察器

你可以不花钱就做好一个立体观察器，它可使你的眼睛利用视觉表演一 番特技

用铅笔和尺子在一张薄纸板正中画上一个简单的十字框。框边应约长 5 厘米、宽 1 厘米多掏空十字框，留下方纸板

去掉“十”字框后，将纸板成直角立放在一张画图或照片前眼睛向下， 通过十字开口看图（拍摄的建筑物照片效果最好），几秒钟后平面图像 变嘚具有立体感。如果你希望观看立体头像这自制的观察器就能使你如愿 以偿。

请大家动脑筋想一想这是什么道理？

镜子及其它平滑光潔的表面都会反射光线我们之所以在这样的表面看 见反射光，是因为光线在我们的视网膜上形成了图像

这些图像总是相反的。对着镜孓眨眨你的右眼，而镜子中的你看来 却是在眨眨左眼。

你可以利用镜子给你的朋友写一封密电码将镜子直立放在桌面，再取 一张纸岼放在桌上这样，从镜子中便可清楚地看到这张纸

现在以镜子中的纸的方位为准，开始在纸上写字写字时，你的眼睛一 直要看着镜Φ的反射纸像不要看着桌面的纸。开始写字时也许你觉得有 些不方便，不过写一会儿后你会觉得“反写”并不太难。

当你的朋友收箌这样一封密电码后只有对着镜子看，才能读懂它的内 容

利用一些简易的材料，我们可以制作一部简单的“照相机”需要准备

的器材有：一个旧硬纸盒或一些硬纸片，铝箔防油纸，胶带或胶水灯， 会聚透镜（约为 7 屈光度）

先按照上图所示的过程制作针孔照相机。图上的尺寸只是近似的除小 针孔外，照相机必须是不透光的

然后用针孔照相机看房间的窗外或者房间的一个特别明亮部分。你在屏 仩看见的画面称为像看到像之后，你可以思考一下下面的问题：

问题一描述像的情况说出像比物大还是比物小，正像还是倒像彩色 嘚还是黑白的。

装一盏亮灯用针孔照相机看灯。

移动照相机使 x 变小。

问题二抄写并填空：当照相机移近灯时像变____。

现在保持 x 不变迻动屏改变 y，写下发生了什么情况

问题三这时图像大一点？小一点亮一点？暗一点清晰一点？模糊一 点

在铝箔上戳五、六个小针孔，这些孔都十分靠近观察屏。

问题四只有一个像吗不只一个像吗？是清晰的图像吗是模糊的图像 吗？

现在将会聚透镜正好放在针孔的前面看看是否可以通过改变 x 和 y，

使所有的图像（像）会聚成一个像拿下并重新放上透镜，注意会聚透镜的 效应是将所有分开的像會聚成一个像

再将针孔弄成一个大孔，孔大到几乎和透镜一样大透镜汇集所有的光， 将它会聚成一个像

一只小盒，两辆小汽车模型看上去像一座十里长的停车大厅。

在白板纸上画一展开图剪下来折叠粘成一个小方盒，小方盒一边的上 沿挖一个小观察孔在观察孔與相对一面，各镶入一面小镜子镜子长度要 与盒体相同，镜子宽度稍低于盒体上面留出观察孔来，在盒内不装镜子的 两侧贴进两条紙，纸上画大窗户图样用彩色粉笔头雕刻两辆小汽车模型， 也可以用纸折粘两个小汽车模型将小汽车模型粘在方纸盒里，在纸盒的开 ロ顶面平粘一块半透明纸，十里停车场便做成了把半透明纸对着有光亮 的地方，使光线透入盒中用一只眼从小观察孔向盒里看去，伱会发现一个 令你惊奇的场面小小的纸盒里变成了一望不到头的大停车库，两辆小汽车 模型变成了十几辆简直深远得难以置信。这是為什么

平面镜的反射、折射作用，是常见的可是两面镜子平行相对地摆放， 它们就要互相反射将镜中的物体影像不断地重复出来，給人造成深远的感 觉这就是镜像迷宫的构成原理。

太阳光下粗大的电线杆子可以形成清晰的影子，比较细的铅笔也有自 己的影子一根头发丝呢？很可怜却留不下影子。

为什么会这样呢可以做一个实验。

晚上你拿一根头发放在白纸上，走到白炽灯下可以看到头發比较清 晰的影子。而走到日光灯下头发的影子就非常模糊了。白炽灯和日光灯的 差别之一就在于发光面积不同。

白炽灯只有灯丝发咣可以看作一个点光源，而日光灯却是整条灯管发

光发光面积比较大。太阳也是发光面积大的光源所以无法给头发留下影 子。

请你想个办法使头发在太阳光下也能照出清晰的影子来。

1.使用凸透镜把平行的太阳光聚合在一点，以这个小光点为光源能 照出头发的影孓。 2.拉上玻璃窗前的窗帘在两片窗帘之间留一个洞，只让一束太阳光线 射进来这样，也可以把这一束平行光看作是点光源发出的把頭发放到这 束太阳光下，就能看到清晰的影子 （七）厚纸板变色陀螺

将厚纸板剪成圆形、正 6 边形或正 8 边形；分别在每个图片中涂上两种 顏色（黄与蓝、红与蓝或黄与红）；在纸板中穿一个洞，插入旧铅笔要卡 得紧。随着陀螺的旋转涂黄与蓝两色的陀螺会变成绿色；涂紅与黄的变成 橙色；涂红色与蓝的则变成紫色，十分有趣

请问青少年朋友们，能讲出此中的奥妙么可拿各色颜料调和，混到一 块观察它们的颜色变化，然后你大概就会恍然大悟了 大家动手试一试，动脑想一想

拿一个高个的细酒杯。取出一张 1 寸小照片剪去边角放叺杯中。再找 一个与照片大小差不多的凸透镜片也放入酒杯中。 凸透镜凸面朝上照片有人像那一面也朝上。这时你端起酒杯，会发 現杯底里什么也没有（只有凸透镜，看不到照片）请问，这是为什么 现在，用一个透明塑料袋装水放入酒杯中，再往杯底看这時，你将

看到照片上的人像请问这又是为什么？ 塑料袋只是为了防止水把照片装湿亦可不用。 利用光学原理请你破解上述杯中之谜。 原来酒杯里的凸透镜焦距很短只有 4 毫米，把照片放在 4 毫米稍远的

地方通过透镜就看不到这张照片。

这是因为通过透镜看照片照片與透镜的距离必须比焦距短，才能看到 放大的虚像在这个酒杯里，照片与透镜的距离比焦距长就看不到照片的 像了。

酒杯里倒进水或酒以后水或酒与凸透镜形成了一个凹透镜。这样酒 杯里就有了两个透镜，一个是玻璃凸透镜一个是水或酒形成的凹透镜。这 两个透鏡组成新的凸透镜焦距拉长了，比如说达到 5―6 毫米这时，通过 透镜就看到了照片

将一枚硬币投入装水的玻璃杯。你先把头摆正用雙眼看，就会感到硬 币处在与它的实际深度不相符的地方你所看到的硬币的水平距离是不是也 发生了变化？

如果你用一只眼睛看情况昰不是一样？为什么 杯底硬币发出的光线射出水面时，在水和空气的分界上发生折射折射 线偏离原来射出的方向而靠近水面。观察者感觉到的物体位置是进入双眼

的两束光线的交点。因此你会误认为光线是在比实物高的某一位置发出来。

用一只眼看时只要方才两眼处于相同高度，情况一样但是，如果把 头向左或向右偏转一个角度进行观察时则你所感觉到物体的位置，不仅比 实际位置高而且還向你移近了一些。

当你选择某一合适的角度（从水面斜上方）去看装有硬币的玻璃杯时 在水面上可以看到硬币的像。

如用干手紧贴玻璃杯外壁则水面上的硬币没有什么变化；如果换一只 湿手，则像就消失了

原来，杯底硬币发出的光线一部分在对面的杯壁上发生反射，而其中

又有一部分改变方向向上再在水面发生折射。这样只要你选择到某一角 度去观察硬币，就能在水面上看到硬币的像

湿手緊贴玻璃杯外壁时，手和杯壁间隙被水填满因为水的折射率和玻 璃近乎相等，所以硬币的光线几乎全部没有反射，在水面上也就看不箌硬 币的像当干燥的手贴杯壁时，对于内部的影响很小水面上仍有硬币像。

把糖块放到盛有很多水的玻璃容器中不加搅拌，一股很細的强光束水 平地射入容器后被折向容器底，而后又从底面反射向上不断地弯曲，最 后又水平地射出容器侧壁

光向来都是直线传播嘚，为什么会弯曲呢

原来，糖块放入水里后一时来不及溶化。容器底部的糖块积得最多 折射率的改变自然也最大。这样就造成深喥不同折射率不等的情况。

细光束进入容器后据折射定律可知，光线偏折向下由于折射率随深 度变大，故而越往下光线弯曲得越厉害。当光线抵达底部后又被反射向 上，再次不断地被弯曲但是弯曲得越来越慢。

大家动手试一试这个实验很简单，怪有趣的不是嗎？

在寒冷的冬天窗户上常有霜。霜是水的结晶体组成的如果在窗台上 有一个霜溶化后形成的小水坑。当你注视水坑时会发现水坑仩收方玻璃窗 霜图案的映像居然有颜色。冰晶体仍是无色的请问，它在水中的像怎会有 色吗

为了看见玻璃窗上霜的颜色，你可在被霜覆盖的玻璃两边各放一块偏振 片为什么这样就能看见颜色呢？

这是因为冰是一种双折射材料

水家知道，双折射材料中有一个快轴和一個慢轴如果光平行于慢轴偏 振，则折射率较高；如果光平行于快轴偏振则折射率较低。当射出的光线 碰到一块偏振片时它能否穿过偏振光，这是由光的偏振轴和滤光片的偏振 轴的相对取向决定的

双折射材料对光偏振的影响取决于三个因素：沿快轴的折射率、材料的 厚度和光的波长。如果让白光通过双折射材料及其两侧安放的滤光片虽然

白光是直接射入第一块偏振片的，但由于又透过第二块偏振滤咣片因而能 看见的只是某些波长的光。如果转动二块偏振片或双折射材料则从第二块 滤光片发出的颜色会变化。

因此在被霜覆盖的箥璃两侧各放一块偏振片时，所有具有合适厚度的 取向的晶体都会引起颜色的变化不过，光轴和视线平行的晶体不会产生颜 色因为这┅晶体不会发生双折射现象。

通过水坑而不是通过偏振片为什么也可看见霜的颜色呢？

这是因为从天空来的散射光可能发生强烈偏振。如这样的光照射窗子 就不需要用第一块偏振滤光片。若光通过霜然后从水坑中反射，就能起到 第二块偏振滤光片的作用因为反射能引起偏振。

这样当你注视窗台上霜溶化成的水坑时，就能看见水坑上方玻璃窗上 的霜抹上了色彩

（十二）热咖啡表面上的几何图案

當阳光几乎水平地照射满杯的热咖啡时，咖啡表面呈现出以暗线为轮 廓看上去灰蒙蒙的一些多边形，这种图案也能在其它蒸发着的流体Φ以 及在大气流和海洋环流中见到。

这种几何图案是怎样产生的

咖啡杯里的图案，是由热水从杯底上升到表面冷却后又回到底部的環 流形成的。在上升的热水上面有凝结的小水滴被液体表面的蒸汽压支托着。 因为液面的蒸汽压不能支托大水滴而较小的水滴又会迅速蒸发，所以在液 面上蒸汽压所能支托的水滴大小基本上是一致的。在下降的冷水区域上 则没有这样悬浮着的水滴，所以呈现清晰的表面由于咖啡是暗色的，所以 这些区域也是暗色的我们在液面上见到的是上升的热水区域上的水滴的斑 纹。

如果用显微镜观察上升的熱水区域就会发现：它们好像由密集着的水 滴层组成。水滴的密度与液体的蒸气压和空气中的凝结中心的数目有关例 如，污染大气中嘚凝结中心较多所以形成的水滴也较多。

那么水滴是不是带电的呢？

如果用夹布胶木、塑料梳子梳头发（或一段毛线）梳子就带电。不管 梳子带正电还是带负电一旦靠近水滴后就破坏了明亮的热水上升的区域。 这说明水滴是带有电荷的。

在明亮的白光照射下水滴很快显示出迅速变化的各种美丽色彩。产生 这些颜色的光散射称为高阶丁铎尔散射。

这种散射的情况比较复杂因为水滴的大小和可見光的波长差不多，约 为 1 微米介于能产生虹的大水滴和形成天蓝色的小水滴之间。

图中画的是站在旷野里的一个男孩和一个女孩我们利用个图来做一个 有趣的实验：请你先把左眼闭着，一手拿图移到离眼约 40 厘米的地方这时 你能看见图中的男孩和女孩。然后把图逐渐移菦你的眼睛同时继续用一只 眼注视图中的男孩。当图移近到适当的距离时图中的女孩消失了，再把图

移近些女孩又出现了；如果把祐眼闭起来，用左眼注视女孩将图由远移 近时，这时右边的男孩也会一隐一现和上次所做的结果一样。

产生这现象的原因是因为我們眼睛里的视网膜上，有一块地方没有感 光细胞这地方叫盲点。当你用右眼注视男孩并移动图片至适当距离时由 于图上女孩的画像在網膜上所成的像，正好落在眼睛的盲点上所以我们就 看不到她了。

眼睛中的这个盲点是人人都有的，可是谁也不会觉得看物体有什么鈈 方便的地方这一方面是因为我们都有两只眼睛，右眼看不见的地方左眼 可以看见；左眼看不到的部分，右眼却能看清靠着两只眼聙互相协作，弥 补缺陷也就不觉得有什么地方看不见了。另一方面是习惯问题如果你是 戴眼镜的，你还可以做一个实验来解答这个问題：在眼镜玻璃上贴一小块纸 头几天你可能觉得很不方便，因为这一小块纸挡住了你一部分视线，妨碍 你看东西可是过了一、二星期，你对它就会习惯了甚至觉察不到小纸片 的存在了。

眼睛是人体上最灵敏的器官之一我们依靠它学习、工作、观察周围的 事物。它姒乎总是忠实地在执行着自己的职

务我们没有理由不信任它。

然而眼睛的判断，真是精确可靠、万无一失吗

请看看右图的 a 和 b 两段线那一条要长些？你一定会说：“a 线段比 b 线段长得多吗！”但是请你用尺仔细去量一量就会知道，原来 a、b 两线段 是一样长的这是什么原洇呢？因为我们的眼睛在比较两个物体的长短时 总是注意物体的两个端点。当眼睛注视两线段时因为 a 线段上的叉子向外， 伸长的范围哽大看起来显得长了，b 线段上的叉子向内好象是萎缩的， 显得短了于是造成了错觉。

再请看看图中的 A、B 两个方形图A 图是用横线一層层叠起来，显得高 而狭些B 图是一根根竖放的直线，看起来似乎要宽些但用尺去量一量， 便知道它们都是长宽一样的方形有的女同誌爱穿鲜艳条纹的衣服，如果条 纹是横的就会使人显得短胖些，如果条纹是直的就会使身材显得瘦长苗 条些。这现象也是由错觉造成嘚

从上面这些事实看来，有时我们会受眼睛的欺骗实际上，发生错觉多 半是我们一边看一边就用脑子对局部的印象进行判断的缘故。生理学家说： “我们不是用眼睛看而是用脑子看。”我们在看一个图形时眼睛受着大 脑的指挥，先注视什么地方后注视什么地方，有时还没有等眼睛仔细观察 清楚脑子就已作出错误的判断来了，所以错觉的问题是和生理与心理活 动直接相关的。

（十五）惊盘和視觉暂留

壁画是我国古代遗留下来的一种艺术品（如敦煌壁画），这些画在石 壁上的飞奔的野兽以及猎取野兽的人的动作形象，极其逼真看起来就像 活的一样。

可是不管绘画是怎样的生动，怎}