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初中物理课堂教学中利用生活现象创设问题情境的应用研究.pdf 50页
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初中物理课堂教学中利用生活现象创设问题情境的应用研究毕业论文
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内蒙古师范大学硕士学位论文
建构主义学习理论强调创设真实情境，把创设情境看作是“意义建
构”的必要前提，并作为教学设计的最重要内容之一。在初中物理课堂
教学中创设情境，正是物理学习方式变革的切入口。以问题情境方式所
展开的教学，从研究学生心理着眼，从创设学生最佳心理状态着手，可
以较好地体现对学生认知活动的组织和对学生思维活动的激发与引导，
通过积极的情境去“同化&与“顺应”，以达到对新知识的意义建构，是
一种全面提高教育教学质量的启发式教学。
生活中有很多物理现象的影子及物理知识的体现，要关注物理，就
应该从身边的物理现象开始；要学好物理知识，就应该了解物理在实际
中的应用。本文以学生熟知的生活现象作为创设问题情境的切入点，在
初中物理课堂中展开情境教学，可使学生产生认知的需要，成为问题的
探索者，主动参与到学习活动中，既有利于加深对知识的理解、掌握，
又可以培养学生的创造思维和实践能力，真正实现“从生活走向物理，
从物理走向社会”的新课程理念。
在研究中，本文以情境研究为基础，以初中物理教学为依托，采用
文献法、问卷调查法和教学实践相结合的研究方法，针对目前义务教育
阶段物理教学中存在的主要问题，并结合新课程理念，按照建构主义关
于情境创设的学习理论及心理学依据，系统地探索了在初中物理课堂教
学中利用生活现象创设问题情境的必要性、意义；探讨在初中物理课堂
教学中利用生活现象创设问题情境的功能，即通过问题情境的创设可激
发学生学习物理的兴趣，引导学生主体参与，培养学生对知识的迁移与
应用能力，‘并对实施途径做了论述；本文着重阐述在初中物理课堂教学
中利用生活现象创设问题情境的教学实践研究，重点总结了利用生活现
象创设问题情境的时机、原则，并对如何通过问题情境教学培养学生的
科学探究能力、创新意识和创新能力方面做了详细论述，而且根据教学
实践精心编写了教学案例；最后通过实验班、对照班的学习成绩和对物
理学习的情感、态度调查、分析结果表明：在初中物理课堂教学中利用
生活现象创设问题情境的教学方式成效显著，它对现阶段初中物理教学
中存在的问题有一定的改善作用，对激发学生学习物理的兴趣、主动性
有很大的促进作用，为学生创造了一条将物理知识应用于实践的通道，
内蒙古师范大学硕士学位论文
为物理课堂创设了一种活跃、和谐、 生动、张弛有道的理想氛围。与此
同时，也存在一些值得思考的问题， 以待继续改进，以便更好地让初中
物理课堂教学臻于完善。
关键词： 初中物理， 课堂教学，
生活现象，
内蒙古师范大学硕士学位论文
ConstructiVism
creationofreal
LeamingTheo拶isemphasizing
situation．Andconstructionisthe
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necessa巧premise
situation．Atsametimeitwouldbeoneofthemost
createofreal
situationin
teachingdesign．We
teachingofjuniorschool，which
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周一至周五
9：00&22：00
提出问题:物理教学中的科学探究第一要素
　　新教材下的物理教学已经不再提教师演示实验和学生分组实验的概念，取而代之的是科学探究。新课标指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。”科学探究包括：提出问题、猜想与假设、制订计划和设计实验、进行实验和收集证据、分析与论证、评估、交流与合作，其中第一要素就是“提出问题”。爱因斯坦曾说：“提出一个问题比解决一个问题更重要。”可以说“提出问题的能力”是人们素质的一个重要组成部分，是创造发明的源泉之一，也是社会发展的动力之一，更是学生获得终身学习的基础和能力的一个重要方面。因此，这也必然是在实施素质教育过程中，在使用新教材教学中必须重视的一个要素。下面我就这方面的现状、成因及对策谈谈看法。 中国论文网 http://www.xzbu.com/9/view-4018846.htm　　1.现状及其成因 　　自从新课程标准实施以来，学生提出科学问题的能力总体上比未实施新课程标准以前有所改观，但绝大部分学生提出问题的能力还很弱，主要表现在提问意识不强烈，提问数量不够多，提出的问题质量不够高，缺乏深广度，探究价值不高。 　　造成学生不爱提出问题的原因是多方面的，有学生自身的因素，也有老师的因素。 　　1.1学生自身原因。 　　1.1.1胆子小，不敢在众人面前说话，没有自信心，害怕说错，怕遭到老师和同学的嘲笑。 　　1.1.2认为自己有问题不明白是不聪明的表现。担心自己的问题没有新意，没有探究的价值。 　　1.1.3缺乏提问的技能与方法，不知从哪儿入手，不知提什么样的问题。 　　1.1.4对所学的知识一知半解。 　　1.2老师自身原因。 　　1.2.1课堂气氛紧张，老师比较严厉，对学生提出的问题没有予以积极的鼓励。 　　1.2.2没有教给学生提问的方法。 　　1.2.3没有给学生留有独立思考的时间，学生只好随大流。 　　2.对策 　　2.1建立民主、平等、和谐的师生关系，团结友爱、互帮互助生生关系，克服学生心理上的障碍。 　　教师让学生提出问题的过程中要最大限度地发挥学生的主体作用，并让学生的自主性得到进一步发展。思想的火花往往在开放的环境中产生，学生才可以放开思想充分发挥想象力，提出新颖的、有价值的问题。青少年是活泼好动的活生生的人，他们有好奇天真的个性，针对这一特点，在课堂上教师不要以高高的姿态站在讲台上频频发问，而是以和蔼的态度、亲切的笑容深入学生中间，有时还成为讨论小组中的一员，和学生一起探求知识。鼓励学生大胆提问，敢于发表自己的见解，切忌泼冷水；学生回答问题或发表自己的意见，哪怕是错误的，教师在进行纠正的同时也应充分肯定其主动性，保护提出问题的积极性、思维的独立性，从而激发他们的创新意识。更重要的是对于自己无法回答的问题，教师要诚恳，敢说“不知道”，对于自己的错误要敢于承认。这样才能和学生建立一种平等的关系，学生才能敢于提问。因此教师要尊重学生，有耐心，做学生的欣赏者。 　　处理好生生关系，要求学生尊重每一位同学的发言不要无理取闹或取笑，如果要补充，那么也得等他说完了以后，你再做补充，并学会应用“我对××的发言有补充（或有意见），我想……”这样的语言，不仅仅体现了对同学的尊重，还体现了他的个性，又培养了他的口头表达能力和思维能力，由此就自然而然地打消了学生提出问题时的顾虑，促使学生勤思敢问了。 　　2.2挖掘物理学科的特点，创设物理情境，培养学生提出有科学探究价值问题的能力。 　　兴趣是最好的老师，是学生积极向上的动力，教师应该想方设法，设置各种物理情景，激发学生提出相关的问题。科学探究中的提出问题并非教师把问题告诉学生，教师只是引导让学生在物理情景中发现问题所在。 　　2.2.1利用日常现象激发学生提出问题。 　　日常生活中很多现象与物理息息相关，这些现象天天呈现在我们面前，我们已习以为常。只是没有仔细认真地进行思考。例如学习声音时教师可以先放一些音乐和播放自然界一些物体的发声，然后教师启发提问：“声音对于我们来说太重要啦，对于声音，你们想知道些什么呢？”这必然能够激发学生的兴趣和无穷求知欲，学生的思维就放开了，学生就能提出问题了，例如：声音是怎样产生的？声音是怎样传播的？什么是超音速？什么是立体声？月球上能不能听到声音？声音有一些什么应用？…… 　　2.2.2利用物理实验现象启发学生提出问题。 　　教师可有意识设计一些有趣的实验，让学生通过仔细观察、比较，引导学生提出问题，并不断完善问题。如：学习大气压强时做覆杯实验，学生提出：是什么把水托住？又如：学习流体压强与流速的关系时，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开，乒乓球不下落。学生提出：是什么使得乒乓球不下落？在探究欧姆定律时，可先做两个相关的实验：一是分别用一节、二节、三节干电池给同一个灯泡供电，让学生观察灯泡亮度后产生电流与电压有关系的联想；二是用两节干电池给电阻不同的三个灯泡供电，让学生观察灯泡亮度后产生电流与电阻有关系的联想。在此基础上让学生提出问题，往往会收到较好的效果。类似的实验还可以用在探究灯泡亮度与实际功率中的提出问题。 　　2.2.3利用图片动画现象提示学生提出问题。 　　新教材有很多有趣的插图，让学生仔细观察细微处并比较与日常不同，再提出问题。如：在学习折射规律后，让学生看图“鱼在哪里？”，学生会提出：“为什么鱼叉要对准鱼的下方？”“是不是看见的鱼并不是实际的鱼？”从而激发学生探究的兴趣。又如：在学习凸透镜成像规律前，先让学生看摄影师倒立照相的图，学生会提出：“是不是照相机成的像是倒立的？”在学习压强，探究压力作用的效果时，可制作一组图片或动画：胖瘦不同的两个小孩在冰面上玩耍，不一会儿胖子将冰面踩裂掉在了冰窟窿中（压力大小不同产生的效果不同），这时岸上的大人急忙跑过去施救，结果也将冰面踩裂掉在了冰窟窿中，危急之中，有几个人匍匐在冰面上爬过去将小孩和大人都救了上来（受力面积不同产生的效果不同）。看完图片或动画后再让学生提出问题，会收到很好的效果。 　　2.2.4利用相似类比的现象指引学生提出问题。 　　物理知识有诸多是通过相似比较而发现的，学习这些内容时采用相似类比的现象也可以引发学生的提问。例如：在探究影响液体蒸发快慢的因素时，就可以将两件湿衣服分别晾在太阳下和阴凉处，让学生观察，学生自然会提出太阳下的衣服为什么干得快些？教师再顺势加以引导，就能得出其中的一个因素。又例如：学习液体压强后再学习大气压强时，由于空气和液体一样具有流动性，是否同液体的压强特点一样呢？这样的问题学生自然而然地就提出来了，又如利用串联电路中各处电流有什么关系，可以引出学生提出问题：并联电路中各处电流有什么关系？利用晶体熔化时温度变化有什么特点，可以引出学生提出问题：液体沸腾时温度变化有什么特点？ 　　2.2.5从各种俗语现象中提出问题。 　　五千年的文化沉淀，使民间流传着许多俗语，很多是有科学道理的。引导学生分析它并提出问题，学生兴趣很大。例如：“人多力量大”——力的合成。“如坐针毡”；“磨刀不误砍柴工”——减小受力面积，增大压强。“一个巴掌拍不响”——力是物体对物体的作用。“响鼓还需重锤敲”——响度是由声源振动的幅度决定的。“闻其声知其人”——不同的人声音的音色不同。“小小秤砣压千斤”——杠杆原理。“墙内开花墙外香”——分子的运动（扩散现象）。“以铜为鉴，可以正衣冠”；“半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊”——光的反射。“立竿见影，坐井观天，所见甚小”；“月有阴晴圆缺”；“一叶障目，不见泰山”——光的直线传播。“人往高处走，水往低处流”——重力影响。“霜前冷，雪后寒”——物态变化中的吸热和放热。“坐地日行八万里”——揭示了运动和静止关系，运动是绝对的，静止总是相对参照物而言的。 　　2.2.6利用科学故事启迪学生提出问题。 　　比如在探究电磁感应现象时，先讲述丹麦物理学家奥斯特根据电和磁存在许多相似的现象而提出了电能不能产生磁的问题，进而经过长期坚持不懈地实验终于发现了电生磁的现象而载入史册，学生听完故事后受到启迪，会提出相反的问题：磁能不能生电呢？ 　　2.2.7通过自身体验提出问题。 　　学生通过自己亲身做实验或参加活动、比赛，由于亲身体验，感受很深，学生也乐意提出问题。讲力的作用是相互的时，学生通过手弹课桌，提出：手为什么会疼？讲摩擦力时让一个大同学与一个小同学进行扭瓶盖比赛，大同学扭一个涂有油的瓶盖，小同学扭一个盖上有齿纹的瓶盖，结果是小同学扭开了而大同学没有扭开，学生们很想知道原因，从而提出小同学为什么比大同学的“力量大些”？讲压强时，让一男一女两个同学比赛顶棍子，由于女同学顶的一端粗，女同学赢，从而提出：女同学为什么能赢男同学？通过分析发现输赢不仅跟力有关而且与受压的面积有关。 　　在教学中教师应充分利用各种信息创设情境激活学生的思维，引导学生提出科学的问题，鼓励学生大胆想象，放开思维。在课堂教学中由于学生的差异，学生提出的问题参差不齐，有的层次比较低，有的比较有价值。当然教师应该以鼓励为主，鼓励学生相互提问题，承认学生有差异，教师应有价值导向，让学生明确哪个问题有价值。让学生体会如何提出有价值的问题。学生由于各种各样的原因不肯在全班同学面前提问题，但跟同桌就不同了。让学生根据本课内容相互提问，然后将问题进行综合。教师在对学生进行这方面的训练时要注意： 　　（1）切忌急功近利。学生提出问题的能力，应该逐渐培养。开始时的问题可由教师直接提出，接着教师引导学生提出问题，最后由学生直接提出问题。 　　（2）与其整天抱怨学生启而不发，不如反思自己的教学方法。新课程要求我们改变观念，将教为主改为学为主。教师应想方设法，设置各种情景，激发学生提出问题，学生自己发现并提出的问题，学生就最有兴趣、最有动力去深入探究。教师的指导工作，重点应该放在设计让学生发现并提出问题的情景上，而不是在设计问题本身上，应着力于培养学生发现问题的能力。这样有助于学生养成良好的思维习惯，勇于质疑、大胆创新。 　　总之，培养学生提出问题的能力，是促进个体认知发展的重要途径，也是教会学生学会学习的方法之一。著名美籍华人杨振宁教授曾指出：“中国学生普遍学习成绩出色，特别在运算和推理方面比国外学生有明显优势，但中国学生最大的缺憾，就是不善于提出问题，缺乏创新精神。”让我们共同努力培养学生敢想、敢说、敢问、敢争论的精神，逐步提高学生的提出问题的能力。
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生活中的物理现象
升华： 升华： 1 冰雕在冬天是会变小 2 樟脑丸用久了会变小 3 给金属镀金时先 升华再凝华 4 衣服在冬天时也会晾干 5 食物经过升华保 存 6 还有那种固体的空气清新剂。 7 灯泡里的钨丝变细 8 干冰 9 固态碘加热 10 把高锰酸钾用烧瓶加热，就直接变成气体 11 萘加热升华成萘蒸气 凝华： 凝华： 1 在寒冷的冬天，玻璃窗的内壁上结成的一层冰花 2 电冰箱冷冻室上结有的霜等等都是气体直接变成固体 3 灯泡用久了会发黑，这是由于电灯泡内钨丝表面在高温下直接变成钨蒸气；然后蒸气放 热变成固态钨附着在玻璃泡内壁的缘故。 4 冰棒纸上的小冰花 5 凝华，干冰的制造过程就是了。 6 霜属于凝华 7雪 8 碘蒸汽变成碘 9 雾凇。 10 火山口喷出的硫磺蒸汽凝结在石头上,降温 液化： 1 热水壶壶嘴的白气 2 冬天嘴中呼出的白气 3 冰棒冒白气 4 舞台上的烟 5 冰汽水瓶外壁上的水珠 6 冰棒放入杯中杯外壁上的水珠 7 煮饭时冒的热气 8雾 9雨 10 露 汽化： 汽化： 1 湿衣服晾干 2 炎夏洒在地上的水很快就干了。 3 水烧开变成水蒸气 4 酒精的蒸发 5 液态氧变成氧气 6 液态氢变成氢气7 汽油的蒸发 8 水运送过程中 9 湿头发干了 10 雾散了 熔化： 熔化： 1 冰融化成水 2 铁变铁水 3 冰棒成水 4 锡变锡水 5 铝变铝水 6 钢变钢水 7 金化金水 8 银化银水 9 铜化铜水 10 雪化水 凝固： 凝固： 1 水变成冰 2 铁水制成零件 3 冰雹 4 铜水制成零件 5 金水制首饰生活中常见的下列现象,前者属于物理变化,后者属于化学变化的是 A 食物霉变,钢铁生锈 B 煤气泄漏,木材燃烧 C 滴水成冰,风起云涌 D 米饭烧焦,芝麻碾碎 最佳答案 B A:化学变化 化学变化 B:物理变化 化学变化 C:物理变化 物理变化 D:化学变化 物理变化生活中一些常见的有趣物理现象1、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“ 9 ”的位置。这是由于秒针在“ 9 ”位置处受到重力 重力的阻碍作用最大。 重力 2、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 共振的缘故。 共振 3、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。 4、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。这些现象都表明：水的热传递性比空气好。 5、锅内盛有冷水时，锅底外表面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。 6、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。 7、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，气流表面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。 8、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表面处的气流 速度也在不断变化，根据流体力学原理，流速大，压强小，所以气球表面处受空气 的压力 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。 压力 9、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。 10、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。11、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 各部分凸凹不同，形状备异，因而在下落过程中，其表面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。声音是人类获取信息的主要途径之一，声音传递给我们的不仅仅是语言信息， 声音是人类获取信息的主要途径之一，声音传递给我们的不仅仅是语言信息，下面 所介绍的是声在其它方面的一些应用及其原理。 所介绍的是声在其它方面的一些应用及其原理。 1、辩析熟悉的来人 现象：和您朝夕相处的人在室外说话时，我们通过听声音就知道是哪位在说话。 原理：不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同，但音色 音色绝不会相同，因为 音色 不同的发声体发出的声音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我们通过辩别音色就 能分辩出哪位在说话。 2、听长短 现象：向暖水瓶中倒水时，听声音就能了解水是不是满了。 原理：不同长度的空气柱，振动发声时发声频率不同，空气柱越长，发出的音调 越低；暖水瓶中水越多，空气柱就越短，发出的声音频率越高，音调也就越高，特 别是水刚好倒满瞬间，音调 音调会陡然升高，通过听声音的高低，我们就能判断出水已 音调 经倒满了。 3、挑选商品 现象：我们去商店买碗、瓷器时，我们用手或其它物品轻敲瓷器，通过声音就能 判断瓷器的好环。 原理：有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就 能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辩别音调 音调，观察形态等方法，但主要还是 音调 通过音色 音色来辨别的。 音色 4、测量距离 现象：前面如果有一建筑物或高山，对着高山大喊一声，用表测量发出声音到听 到声音的时间，利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物理的距离。 原理：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。 5、看病现象一：听诊器 原理：人的体内有些器官发出的声音，如：心肺、气管、胃等发生病变时，器官 发出的声音在某些特征上有所变化，医生通过听诊器能听出来，依此来诊断病情。 现象二：B 超检查原理 原理：频率高于 20000 赫兹的声音称为超声波，超声波有一定的穿透性，医生用 某些信号器产生超声波，向病人体内发射，同时接受内脏器官的反射波，通过仪器 把反射波的频率、强度检测出来，并在电视屏幕上形成图像，为了判断病情提供了 重要的依据，B 超利用的是回声原理。 6、治病（传递能量） 现象：体外碎石 原理：人体的有些器官发生结石，如肾、胆等，最好的治疗措施就是用体外碎石 机把体内结石击碎，变成粉未排出体外。体外碎石机利用的就是超声波，用超声波 穿透人体引起的结石英钟激烈震荡，使之碎化。这主要利用了声波 声波能传递能量的性 声波 质。 7、传递信息（监测灾情） 现象：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。 原理：次声波是频率低于 20 赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、 火山喷发、台风等都伴有次声波的产生；次声波在传播过程中减速很小，所以能传 播的很远，通过监测传来的次声波 声波就能获取某些自然灾害的信息。 声波蜃景”是大气中的一种奇特的光现象，夏天在平静无风的海面上、在沙漠里、在炎 蜃景 热的柏油马路上等地方有时即能看到美丽迷人的“蜃景” ；下面我们就来分析它的形 成原因。 1．光在不均匀介质中的传播：在折射率连续减小的不均匀介质中光的传播不是沿 直线而是沿曲线进行的，当光从介质的折射率较大的部分向折射率较小的部分传播 且发生全反射时，光的传播将不以折线的形式而以曲线进行。 2． “上现蜃楼” （即海市蜃楼 海市蜃楼）的形成原因：夏天的傍晚在平静无风的海面上，向 海市蜃楼 远方望去有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中， 这就是“上现蜃楼” ；因为夏天天气炎热，被暴晒了一天的空气温度很高而海水的温 度变化相对较小，那么从海面向上的一定高度内，海面附近的空气温度较低密度较 大，而越向上气温越高空气密度较小即较稀薄，故空气的折射率就形成下层大而上 层小的连续变化；远处的山峰、船舶、楼台等发出的光线从（折射率较大）密度大的空气连续不断地传播到密度小的上层空气，由于不断被折射而使光线越来越偏离 法线，故进入到上层空气的光线的入射角不断增大，以至发生全反射而形成沿图 2 示曲线传播的光路；当反射光线进入人的眼睛时，人们逆着光线看去就感觉到远方 的山峰、船舶、楼台、树木等景物悬在空中，这就是“上现蜃楼” 。如人们比较熟悉 的山东省烟台市蓬莱县的“蓬莱仙岛”很大程度上是看到海峡对岸大连市的局部影 像。 3． “下现蜃楼” （即沙漠蜃景 沙漠蜃景）的形成原因：夏日的正午烈日当头，沙漠表面被晒 沙漠蜃景 得非常热使其温度很快上升，由于沙漠地表处温度很高故下层空气密度小而上层空 气密度逐渐增大，那么从沙漠地面向上空气的折射率则从小到大连续变化，故从远 处物体或蓝色天空斜射向地面的光线，进入折射率逐渐减小的热空气层被折射后， 其折射角大于入射角且折射角与入射角均逐渐增大，使传播方向总要向上偏一些， 而且入射光线可能在沙漠地面附近发生全反射；由于人眼不能看到光线的曲折而是 按直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到物体的，所以人看到这些光线好像是由 他的前方射来的，于是人们就看到前方远处物体的倒影或者感觉到前方的沙漠中出 现了一片蔚蓝发光的湖面（由于被太阳晒热的沙漠表面的空气不断地向上流动、晃 动，也由于空气在折射率的变化，故他还会感觉到这蔚蓝的湖面晃动不止而真像波 浪起伏那样） ；但由于上面所形成的是远处物体或蓝色天空的倒立虚像，在沙漠中实 际是没有的；故人们看到前方的物体或水源但向前奔去却总是可望而不可即。这种 情况在城市里也可看到， 晴朗的天气里， 你驱车或步行在野外平直的水泥公路上时， 当你极目远望，你会发现前方的远处路段呈现一片白亮，像镜面，又像铺了一层水 银。而且在白亮中，还清晰地出现更前方远处汽车穿梭的倒影，连车窗玻璃的反光 都刺目可辨。这时，你会怀疑前方刚下过雨，路面有积水所致，但当你走到近前， 却依旧是干燥的路面。再望前方，仍有此景状。若前方的路面有起伏，你甚至可以 观察到几条这样的亮带，这就是公路蜃景。 如果你没有机会去海边或沙漠，不妨到公路上去体会一下海市蜃楼 海市蜃楼的景象吧。 海市蜃楼你知道微波加热的原理吗？ 你知道微波加热的原理吗？ 一、微波加热原理微波烹调的基础是微波对介质加热 介质加热。根据物理理论可知，介质分子可分为有极 微波 介质加热 分子和无极分子两大类。有极分子的正、负电荷的中心不重合，其间有一段距离， 可等效为一个电偶极子（如水） 。在外电场的作用下，使原来杂乱无章的有极分子沿 着外电场的方向转向，产生转向极化（无极分子的正、负电荷中心重合，在外电场 的作用下使分子中的正负电荷中心沿电场方向只产生位移极化） 如果外电场是交变 。 的，那末有极分子的转向也要随电场的变化而不断改变方向。在这个过程中，由于 分子间的相互碰撞，将使电能转化为分子的动能，然后再转化为热能，使物体的温 度升高。由此可见，对于有极分子组成的物体（如被烹调的食物） ，交变电场就容易 对它进行加热。 表征介质在外电场作用下极化程度的物理量叫介电常数。 （在交变电场作用下，介质的介电常数是复数，虚数部分反映了介质的损耗） 。实际上，介电常数并不是一 个不变的数，在不同的条件下，其介电常数也不相同。例如水在微波条件下的介电 常数和损耗比一般物质大很多，因此较容易吸收微波能量而被加热。 微波是一种频率极高的电磁波，照射在理想导电金属表面上将被全反射。照射 在介质表面则有一小部分被反射，而大部分能穿透到介质内部，并在内部逐渐被介 质吸收而转变为热能，其穿透深度主要决定于介质 介质的介电常数和电磁波的频率。在 介质 微波频率下对一般物体其穿透深度可达几厘米。 微波对生物体还有一种生物效应，在一定条件下对细胞、细菌具有抑制和杀伤 作用。 二、微波加热与普通加热的区别 由此可见，微波加热与通常的加热方式不一样。通常的加热方式是要有一个高 温热源，通过辐射和传导，先使物体的表面加热，然后再由传导和对流在物体内部 逐渐向其纵深加热，这样加热速度很慢；而微波炉加热是用磁控管（在炉内顶部） 产生微波，然后将微波照射到六面都用金属组成的空箱（又叫谐振腔）中，食物放 在箱中，微波 微波在箱壁上被来回反射，同时从各个方向穿到被烹调的食物中去，对食 微波 物进行加热，箱壁不吸收微波，只有箱中的容器和食物被加热，因此效率高、速度 快。由于加热 加热速度快，因此对食物营养的破坏很少（即保鲜度好） 。 加热水槽的下水管为什么要做成弯曲的？ 水槽的下水管为什么要做成弯曲的？水槽下方的下水管 下水管大都做成如图一样的弯曲 弯曲形状，再通入水道，你知道这是为什么 下水管 弯曲 吗？这是利用连通器 连通器的原理。下水管 下水管做成弯曲 弯曲形状，这就制成了一个连通器，液体 连通器 下水管 弯曲 不流动的情况下，连通器的液面总保持相平。 当上面的水管不使用时，没有水流入下水管中，弯曲 弯曲水管中的 A、B 管水平面相 弯曲 平，这样可以阻止下水道里污水的臭气上升。 而当上面的水管使用时， 水流入下水管 下水管内， 由于 A 管液面升高， B 液面不平， A、 下水管 产生压强差，从而使水开始流动，脏水流走。人手触电时是被电“吸 住了吗 住了吗？ 人手触电时是被电 吸”住了吗？ 常听人们有这种说法：触电 触电时人被电吸住了，抽不开。 触电 实际上这个说法是错误的。我们知道，不论是否存在电流，在一般情况正导线 导线 中、电器中的正、负电荷的电量是相等的，对外的静电作用是相互抵消。即使局部 地方偶尔出现少许正、负电荷但不相等，其静电引力也是微不足道的。 如若不然， 就会出现下列奇特现象：用手去移动台灯引线，即使不被吸&住&，至少也会明显感 到这种&吸&力，照明电线，特别是高压裸线，会&吸住&大量尘土从而形成粗长的的尘 土柱。事实上，这些现象都没出现。 但是问题出现了，人手触电时，为什么有时不把手抽回来？难道不想抽回来？ 显然是被吸住了抽不回来。对这一提问可用电流的生理效应来解释。 人手触电时，由于电流的刺激，手会由痉挛到麻痹。即使发出抽回手的指令， 无奈手已无法执行这一指令了。调查表明，绝大多数触电死亡者，都是手的掌心或 手指与掌心的同侧部位触电。刚触电时，手因条件反射而弯曲，而弯曲的方向恰使 手不自觉地握住了导线 导线。这样，加长了触电时间，手很快地痉挛以致麻痹。这时即 导线 使想到应松开手指、抽回手臂，已不可能，形似被&吸住&了。如若触电时间再长一 点，人的中枢神经都已麻痹，此时更不会抽手了。这些过程都是在较短的时间内发 生的。如手的背面触电，对一般的民用电，则不容易导致死亡，有经验的电工为了判断 用电器是否漏电而手边又无线电笔，有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳。若 漏电，则食指将因条件反向而弯曲，弯曲的方向又恰是脱离用电器 用电器的方向。 这样， 用电器 触电时间很短，不致有危险。当然，电压很高，这样做也会发生危险。 触电揭开人造卫星能够飞出地球的奥秘 人造卫星为什么会飞出地球呢？我们知道，无论你把足球踢得多高，它总是要落回 人造卫星 地面的。飞向几公里高的炮弹，早晚也是要落到地球上来。踢向天空的足球，射往高空的炮弹，为什么不能一直飞向高空离开地球呢？原来地 球周围的物体都受到地球引力的作用，跑不出它的引力范围。人造卫星为什么能环绕地球运转，而长久不落下来？因为人造卫星和飞船发射出去 以后，它以特别大的速度围绕地球运转，抵挡住了地球对它的引力――向心力的作 用，使卫星作匀速圆周运动，而不能使它们落回地面。那么，什么样的速度，才能 使人造卫星脱离地球的引力，而绕地球作匀速圆周运动呢？根据科学家计算，每秒 达 7.9 公里，并且从水平方向抛出去，就能使人造卫星环绕地球运转。这个速度叫 环绕速度，也叫第一宇宙速度。如果小于这个速度，它就会被地球引力拉回来。不 过人造卫星受到地球外围稀薄空气的阻力，速度会渐渐减慢，最后坠入稠密的大气 层，受到空气摩擦，发生高热，就要烧毁。如果以每秒 11.2 公里的速度飞上天，就 可以挣脱地球的引力，成为围绕太阳运行的人造行星，或者飞向太阳系的其他星球 上去。每秒 11.2 公里的速度，是物体能够脱离地球的速度，所以叫脱离速度，也叫 第二宇宙速度。 如果要飞离太阳系，到其他恒星世界去，那么速度必须达到每秒 16.7 公里。这个速 度叫第三宇宙速度。 环绕地球飞行的人造卫星， 都是用火箭把它携带到天空中去的。 要达到每秒 7.9 公里的高速度必须使用多级火箭。火箭 火箭是靠往后喷出的气体产生的 火箭 反作用力前进的。气体喷出得愈快，火箭前进的速度也就愈快。要达到很高的飞行 速度，除了要求有很高的喷气速度，还需要携带大量的燃料。 经过科学家们的努力，妥善地解决了这个问题，使火箭在飞行中随着燃料的消耗， 减轻在继续飞行途中的重量，大大提高飞行速度。这就是采用多级火箭的方案，现 在发射的人造卫星 人造卫星，就是用多级火箭将它们带到空中去的。多级火箭是把两个以上 人造卫星 的火箭，头接尾，尾接头地衔接在一起。当最末尾那级火箭燃料用完以后，它就会 自动地脱落下来，接着第二级火箭立即发动；第二级火箭燃料用完后也自动地掉下 来，接着第三级火箭发动起来……这样就会使装在最前一级火箭 火箭上的卫星达到每秒 火箭 7.9 公里以上的速度，环绕地球 地球飞行或飞出地球去。 地球用物理方法教你如何看照片 其实，即使在今天，许多人对照相还并没有多少了解，譬如说，就很少有人知道拍 好的照片 照片应该怎样看。你一定以为这根本没有什么怎样看的问题：把照片拿在手上 照片 看就是了。但是事实上并不这么简单。照片跟许多日常接触的东西一样，虽然接触 很多，但是我们却不知道正确对待它。大多数的摄影师和爱好摄影的人――更不用 提一般群众――在看照片的时候，完全不是用正确的方法看的。知道照相术已经将 近 100 年了，竟还有不少的人不知道应该怎样看他的照片。照相机在构造上说，等于一只大眼睛：在它的毛玻璃上显出的像的大小，要根据透 相机 镜跟被拍物体之间的距离来决定。照相机拍下来的底片上的像，就跟我们用一只眼 睛（注意：一只眼睛！ ）放在镜头的位置上所看到的相同。因此，假如我们想从一只 眼贴和两只眼睛的视觉照片上得到跟原物完全相同的视觉上的印象，我们就应该： 1．只用一只眼睛来看照片， 2.把照片放在眼前的适当距离上。 如果我们用两只眼睛看照片，我们一定会看到前面只是一幅平面的图画，而不是 有远近不同的图画。这一点是不难理解的。因为这是根据我们视觉的特性看到的现 象。我们看一个立体的东西，两眼视网膜上所得到的像是不相同的，右眼看到的跟左眼看到的并不完全一样；正是这个不完全一样的像，才使我们能够感觉到东西是 立体的而不是平面的，在我们的意识里会把这两个不同的像融合成一个凸起的形象 （大家知道，实体铺就是根据这个道理造成的） 。假如在我们面前只是一个平面的东 西,譬如一堵墙壁,那时候情形就完全不同,那时候两只眼睛会看到完全相同的像，到 的情形这样我们的意识里就知道它是平面的。 现在我们就可以明白，假如我们用两只眼睛来看照片是犯了什么样的错误，这样 做就等于我们要自己感觉到前面是一幅平面的图画！我们把应该只给一只眼睛看的 照片交给两只眼睛看，就妨碍了自己看到照片上应该看到的东西，因此，照相机这 么完善地照出来的像，就给这个大意的行动完全破坏了。 应该把照片 照片放在多远的地方看 照片 第二条规则也同样重要，――应该把照片放在眼前的适当距离上来看，否则，也 要破坏正确的形象。 这个距离究竟应该多大呢？ 如果要得到一个完全的印象，照片所夹的视角应该跟照相机 照相机的镜头望到毛玻璃上 照相机 的像所夹的视角一样，或者也可以这样说，应该跟照相机的镜头望到被拍的东西的 视角一样。从这里可以找到应该把照片放在多远来看的答案：这个距离和图 112 照 相机里角 1 等于角 2 原物离开镜头的距离的比，应该跟照片上的像和物的长短的比 相等。换句话说，我们应该把照片放在眼前大约等于镜头焦距的距离上。 假如我们注意到大多数小照相机的镜头焦距多是 12～15 厘米， 那我们就可以知道， 我们向来没有把照片放在正确的距离上来看：对于正常的眼睛，看东西最清楚的距 离――明视距离――大约是 25 厘米， 这个数目几乎等于照相机镜头焦距的 2 倍。 至 于挂在墙壁上的照片，因为人们都是从更远的距离上来看的，自然也只给人一种平 面的感觉了。 只有患近视的人 （以及能够在近距离看得清楚的孩子们） 他们的明视距离比较短， ， 在用正确的方法（用一只眼睛）看一张普通照片的时候，才会看到这种效果。他们 按习惯把照片拿在眼前 12～15 厘米的地方，因此他们看到的不是单纯平面的图画， 而是像在实体镜里看到的那种立体形象了。 现在我相信读者一定会同意，过去由于自己的无知，没有能够从照片上得到它所 能够提供给我们的全部效果，以致时常埋怨照片的呆板平淡。全部问题在于我们没 有能够学会把眼睛放在照片前面的适当距离上，而且用了两只眼睛去看那种只预备 给一只眼睛看的东西。 放大镜的惊人作用 放大镜 方才我们说过，患近视的人会把照片上的像看成立体的。那么，有正常视力的人 要怎么办呢？他们不能把照片放得离眼很近。还好，幸亏放大镜帮助他们解决了这个困难。如果透过一面放大率 2 倍的放大镜去看照片，他们就很容易得到方才所说 患近视的人所得到的便利，就是可以不必使两眼过分紧张就能够看出照片的立体形 象。这样看到的照片上的像跟我们通常从远距离用两只眼睛所看到的照片上的像， 有极大的不同。这个看普通照片的方法，几乎可以代替实体镜。 为什么用一只眼睛透过放大镜看照片，会看到它的立体形象，现在已经明白了。 其实这个事实是早已知道的，但是对于这个现象的正确解释，我们听到的却还不多。 《趣味物理学》的一位读者在这个问题上写信给我说： 下次再版的时候，请讨论一个问题：为什么透过普通放大镜看照片会呈现立体形 象？我的意见是，所有实体镜的一切复杂解释，都是经不起批评的。你用一只眼睛 向实体镜望去，不管理论怎么说，看到的还仍旧是立体形象。 玩具店发售的“画片镜”也是根据同一原理制造成功的。用一只眼睛透过这个小 巧玩具里的放大镜来看里面的普通风景照片，已经可以得到立体的形象了。一般还 喜欢把照片里比较前面的物体剪出来，放在照片前面，我们的眼睛对于近距离物体 的立体形象是很敏感的，而对于那比较远的物体的立体形象感觉得比较迟钝，因此 整个立体形象也就更加强了。 照片的放大 能不能让正常的眼睛不用放大镜 放大镜就能正确地看到照片上的立体形象呢？这是完全 放大镜 能够的，只要拍照的时候用一只焦距大一点儿的镜箱就行了。根据以前各节所说， 只要用焦距 25～30 厘米的镜箱， 拍出的照片就可以拿在普通的明视距离上来看 （用 一只眼睛）――这时候照片就会显出适当的立体形象。 我们还可以拍这样的照片，使你即使用两只眼睛从远距离来看，也不是平面的形 象。我们前面已经说过，如果左右两眼从一个物体上得到两个相同的形象，就会感 到这是一个平面的画面。 但是这种两眼看到的差别随着距离的增加很快地减低下来。 实验告诉我们，用焦距 70 厘米的镜箱拍出来的照片，直接用两只眼睛看仍旧可以看 得出立体形象。 但是，要照相机 照相机全都是长焦距的，也是一件很不便当的事情。因此我们再提出另 照相机 外一个办法，就是把普通照相机拍得的照片 照片放大。照片经过放大以后，看照片的正 照片 确距离也随着加大了。 譬如把焦距 15 厘米的镜箱拍得的照片放大 4 倍或 5 倍， 那就 可以得到所要求的效果了： 放大以后的照片已经可以用两只眼睛从 60～75 厘米的距 离上来看了。放大的照片上可能有一些模糊不清的地方，但是并不会有什么不好的 作用， 因为从远距离上看， 这些地方是并不鲜明的； 而从得到立体形象这方面来说， 无疑是成功的。你知道火柴燃烧的原理吗？ 你知道火柴燃烧的原理吗？ 划火柴 火柴时，对火柴头做了功，火柴头发生了物理变化，放出大量热量，使火柴梗的 火柴 温度达到或高于着火点，有了充足的氧气，火柴就燃烧 燃烧起来。 燃烧这是利用摩擦 摩擦生热的原理，火柴头与火柴盒两边的摩擦层摩擦放出大量的热点燃 摩擦 磷，然后点燃其他物质就使火柴燃烧了。 火柴头主要由氧化剂（KClO3） 、易燃物（如硫等）和粘合剂等组成。火柴盒侧面 主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。当划火柴时，火柴头和火柴盒侧面摩擦发 热，放出的热量使 KClO3 分解，产生少量氧气，使红磷发火，从而引起火柴头上易 燃物（如硫）燃烧，这样火柴便划着了。 火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫磺和玻璃粉等。火柴杆上涂有少量的石 蜡。火柴盒两边的摩擦 摩擦层是由红磷和玻璃粉调和而成的。火柴着火的主要过程是： 摩擦 （l）火柴 火柴头在火柴盒上划动时，产生的热量使磷燃烧； （2）磷燃烧 燃烧放出的热量使氯 火柴 燃烧 酸钾分解； （3）氯酸钾分解放出的氧气与硫反应； （4）硫与氧气反应放出的热量引 燃石蜡，最终使火柴杆着火。煮熟的饺子为什么会浮起来对于煮熟的饺子 饺子会浮起来这一现象，我们可以通过物理学中的密度和压力来解释。 饺子 饺子在制作过程中，内部含有微量空气和二氧化碳。当刚投入水中时，由于饺子的密度比 水大，浮力 浮力小于重量 重量，所以就沉入锅底。 浮力 重量 当饺子加热至煮熟后，内部的气体和肉质都同时膨胀，整个饺子的体积就增大许多，同时 也增大了它的排水量，使它本身的重量减轻。根据阿基米德原理可知，饺子的重量减轻，它 的浮力就增大了，这时浮力 浮力大于重量 饺子 重量，饺子 浮力 重量 饺子就浮起来了。揭开不倒翁不倒的奥秘大家都有这样的经验：平放的砖头很稳定，把砖头竖立起来就容易翻倒；瓶子里装 了半瓶水很稳定， 空瓶子或是装满水的瓶子就比较容易翻倒。 从上面两个事例来看， 要使一个物体稳定，不易翻倒，需要满足两个条件：第一，它的底面积要大；第二， 它的重量尽可能集中在底部，也就是说，它的重心 重心要低。物体的重心可以认为是所 重心 受重力的合力作用点。对任何物体来说，如果它的底面积越大，重心越低，它就越稳定，越不容易翻 倒。 例如： 塔形建筑物总是下面大上面尖； 装运货物时， 总是把重的东西放在下面， 轻的东西放在上面。了解了这些知识，我们再来看看不倒翁 不倒翁。不倒翁的整个身体都很轻，只是在它的 不倒翁 底部有一块较重的铅块或铁块，因此它的重心很低；另一方面，不倒翁的底面积大 而圆滑，容易摆动。当不倒翁向一边倾斜时，由于支点（不倒翁和桌面的接触点） 发生变动，重心和支点就不在同一条铅垂线上，这时候，不倒翁倾斜的程度越大， 重心离开支点的水平距离就越大，重力产生的摆动效果也越大，使它恢复到原位的 趋势也就越显著，所以不倒翁是永远推不倒的。原来静止物体在受到微小扰动后能自动恢复原位置的平衡 平衡状态、在物理学上叫 平衡 做稳定平衡。而像乒乓球、足球、篮球等球状物体，在受到外力后，可以在任何位 置继续保持平衡，这种状态称为随遇平衡。处于随遇平衡的物体，重心和支点始终 在同一条铅垂线上，而且重心的高度保持不变。横放在桌上的铅笔，就是一种随遇 平衡，不管它滚到哪儿，重心 重心的高度是不变的。 平衡 重心粥烧开的时候为什么会溢出来烧水的时候，当锅里的水达到沸点的时候，就会产生蒸气 蒸气，蒸气往水面上升的时候变成了气 蒸气 泡。这些气泡很容易破掉，不会积聚起来，所以水煮沸了，不容易溢出来。 你可别看煮饭烧粥是件小事，它们却是一系列的物理和化学变化的结果。米里的主要成分 粥 是淀粉，当锅里的粥烧开的时候，米和水溶在一起，变成了热的淀粉糊，增加了液体的粘度 和表面张力，因此当蒸气从粥中跑出来的时候，气泡外面就包了一层淀粉的膜，成了泡沫 泡沫， 泡沫 这种由粘性的淀粉膜形成的泡沫具有较大的表面张力， 不容易破灭； 由于往上升的蒸气 蒸气越来 蒸气 越多，产生的泡沫也越聚越高，当它们升到锅子边缘时，就溢出锅外了。为什么天空和海水呈现蓝色 晴朗的天空 天空是蔚蓝色 蓝色的，这并不是因为大气本身是蓝色的，也不是大气中含有蓝色 天空 蓝色 的物质，而是由于大气分子和悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果。由于介质的不均匀性，使得光偏离原来传播方向而向侧方散射开来的现象，称为 介质对光的散射。细微质点的散射遵循瑞利定律：散射光强度与波长的四次方成反 比。当太阳光通过大气时，波长较短的紫、蓝、青色光最容易被散射，而波长较长的 红、橙、黄色光散射得较弱，由于这种综合效应，天空呈现出蔚蓝色。 人眼看到的海水 海水的颜色，是海水对太阳反射光的颜色。白光射向海水时，由于海 海水 水对白光的选择吸收和散射，使海水呈现蓝色 蓝色。 蓝色 光通过介质时，光的部分能量被介质吸收而转变成介质的内能，使得光的强度随 着光穿过的厚度而衰减的现象称为光的吸收。若某种介质在一定波长范围内，对光 的吸收程度很小，并且随波长变化不大，这种吸收称为一般吸收；若某种介质对某 些波长的光的吸收特别强烈，且随波长变化也很大，这种吸收称为选择吸收。 太阳光射到海水 海水上时，由于海水对红、黄色光进行选择吸收，而对蓝、紫色光强 海水 烈散射、反射，因而海水看起来呈蓝色 蓝色。 蓝色 绝大部分物体呈现颜色，都是其表面或体内对可见光进行选择吸收的结果。雨后的天空为什么会出现美丽的彩虹 夏天雨后， 乌云飞散， 太阳重新露头， 在太阳对面的天空中， 会出现半圆形的彩虹 彩虹。 彩虹虹是由于阳光 阳光射到空中的水滴里，发生反射与折射 折射造成的我们知道，当太阳光通 阳光 折射 过三棱镜的时候，前景的方向会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫 7 种颜色的光带。下过雨后，有许多微小的水滴漂浮在空中， 当阳光照射到小水滴上时会发生折射，分散成 7 种颜色的光。很多小水滴同时把阳 光折射出来，再反射到我们的眼睛里，我们就会看到一条半圆形的彩虹。彩虹的色 带分明，红的排在最外面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、紫 6 种颜色。 空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜 艳。也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。 我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳百能看到彩虹，所以早晨的彩虹出 现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看， 才能见到。 虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当 时将出现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时， 本地下雨的可能性却很大。 彩虹的明显程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越 彩虹 鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低，在空中不容 易存在小水滴，下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。望远镜为什么能够看得很远？ 望远镜为什么能够看得很远？望远镜是如何把远处的景物移到我们眼前来的呢？ 望远镜 这靠的是组成望远镜的两块透镜。望远镜的前面有一块直径大、焦距长的凸透镜， 名叫物镜 物镜；后面的一块透镜直径小焦距短，叫目镜 目镜。物镜把来自远处景物的光线， 物镜 目镜 在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地 方。而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好象拿放 大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。这样，很远很远的景物，在 望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。 望远镜同其他光学仪器一样，经过一段漫长的发展历史，各种结构形式的望远镜相 继问世。根据光学原理，可归纳为折射式和反射式两大类。折射式望远镜，常见的 有棱镜双筒望远镜，因它镜简短、视野大，携带方便，常用于军事和野外考察；反 射式望远镜是由凹面镜作物镜 物镜，凸透镜做目镜 目镜，用于天文台观察天体。目前，最大 物镜 目镜 的反射镜口径已达 6 米，整个望远镜 望远镜竟有十几层楼房那么高！它“捕捉”的光，比 望远镜 自然进入人眼的光要强大 1000 万倍；用它观察天体，距离可达 100 亿光年（一光年 行经的距离约等于 94608 亿公里）之外，可以看见的星星数目有几十亿颗之多！飞机能在天空中飞行的奥秘飞机是比空气 空气重的飞行器，因此需要消耗自身动力 动力来获得升力。而升力的来源是飞 飞机 空气 动力 行中空气对机翼的作用。 机翼的上表面是弯曲的，下表面是平坦的，因此在机翼与空气相对运动时，流过上 表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远， 所 以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T&V2=S2/T1)。根据帕奴利 定理――“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。”，因此上表 面的空气施加给机翼的压力 F1 小于下表面的 F2 。F1、F2 的合力必然向上，这就 产生了升力。从机翼的原理，我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。螺旋桨就好像一个竖放的机翼，凸起面向前，平滑面向后。旋转时压力的合力向前，推动螺旋桨向前，从 而带动飞机向前。当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑，而有着复杂的曲面结构。老 式螺旋桨是固定的外形，而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计，改善螺 旋桨性能。飞行需要动力 动力，使飞机前进，更重要的是使飞机获得升力。早期飞机通常使用 动力 活塞发动机作为动力，又以四冲程活塞发动机为主。这类发动机的原理如图，主要 为吸入空气，与燃油混合后点燃膨胀，驱动活塞往复运动，再转化为驱动轴的旋转 输出。单单一个活塞发动机发出的功率非常有限，因此人们将多个活塞发动机并联在 一起，组成星型或 V 型活塞发动机。 现代高速飞机 飞机多数使用喷气式发动机， 原理是将空气吸入， 与燃油混合， 点火， 飞机 爆炸膨胀后的空气向后喷出，其反作用力则推动飞机向前。发动机的一个个压气风 扇从进气口中吸入空气，并且一级一级的压缩空气，使空气更好的参与燃烧。风扇 后面的是燃烧室，空气和油料的混和气体在这里被点燃，燃烧膨胀向后喷出，推动 最后两个风扇旋转，最后排出发动机外。而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在 同一条中轴上，因此会带动压气风扇继续吸入空气 空气，从而完成了一个工作循环。 空气巧开瓶盖， 巧开瓶盖，享用美味的罐头食品工具百宝箱：一盒罐头，一个水盆，沸水，一副隔热手套。 游戏：小心的向盆中注 入一半沸水，把罐头的瓶盖部分放入沸水中半分钟，然后取出。戴上隔热手套，然 后用手向上掀开瓶盖，不费吹灰之力，瓶子就打开了。游戏中的科学：罐头瓶不容易打开，是因为罐头瓶内 瓶内有一个低压 低压。原来，热乎乎 瓶内 低压 的罐头被装入瓶中时，热空气在瓶子里面占据了一个比较大的空间，然后被密封起 来。但是，等冷却以后，罐头内的空气体积减少。由此，当罐头冷却时，罐头瓶里 边就形成了一个低压 低压状态。而把它放在热水中时，瓶内的空气受热膨胀，罐头瓶内 低压 瓶内 的气压逐渐变大，这样，你就可以很轻松的打开罐头盒，美美的享用里边的罐头食 品了。吹气使两个静止挂着的苹果打架工具百宝箱：二根细绳，一个吊架，二个大小差不多的苹果。 游戏：用二根细绳分别将二个苹果悬挂起来，距离不要太近。在二个苹果之间使劲 用力吹气，苹果就会动起来并发生碰撞。游戏中的科学：一切的物体都被空气包围着，苹果周围也充满了空气 空气。对着苹果之 空气 间吹气后，苹果中间的气压会在短时间内降低，且与苹果二旁的空气产生压力差 压力差。 压力差 苹果二旁边的空气就会挤压苹果，使它们打架。怎样用一支吸管变泡泡魔术工具百宝箱：一支吸管，一把剪刀，肥皂水。 游戏：把吸管的一端剪开四个切口，然后把切口外翻，吸管的另一端也做同样的处 理。在吸管的中间剪一个小切口，不要剪断，而后从切口处折弯。把管子的一端浸 一下肥皂水，然后拿起来，从中间的切口处吹起来，你可以看到浸肥皂水的那一端 管子上面出现了一个泡泡。以同样的方法，把管子的另一端浸在肥皂水中，然后吹 气，可以看到第二个泡泡 泡泡，同时，第一个泡泡变大了。用手指堵住泡泡管子的中央 泡泡 切口，你会发现较小的第二个泡泡变的更小了，而第一个泡泡变得更大了。游戏中的科学：泡泡 泡泡越小，泡泡的表面越弯曲，因而其表面释放出的气压 气压也就越 泡泡 气压 低，第二个泡泡比第一个泡泡要小，因而它表面的气压 气压就比第一个泡泡低，当堵住 气压 切口时，与外界隔开之后，小泡泡内部的空气 空气被压进了第一个大泡泡，第一个大泡 空气 泡就变得越来越大，第二个泡泡 泡泡也就变的越来越小。 泡泡看小蚂蚁表演高空落地的绝世武功在地上放上白纸，然后把小蚂蚁放在手中，举起手，用力摔下小蚂蚁。小蚂蚁落在 白纸上，仔细观察，发现小蚂蚁安然无恙，毫无损伤。 游戏中的科学：小蚂蚁不怕摔，是因为小蚂蚁 下落 蚂蚁在下落 蚂蚁 下落的过程中受到了空气阻力的作 用。 一切的物体下落时都要受到空气阻力的作用，物体越小，其表面积的大小与重力大 小的比值就越大，即阻力越容易与重力平衡。对于小蚂蚁来说，其阻力与重力接近 于平衡，因此，小蚂蚁下落的速度很小，而不致于被摔死或摔伤。古代人制作冰棍儿的窍门儿 我国古代劳动人民的解暑食品是冰核，直到清代，每当盛夏到来之际，北京大街上 还有人卖冬天入窖保存下来的天然冰块──冰核。 大约在 1935 年， 北京有人想出了 “绝招” ：先把天然冰放进一个大木桶里，加入运量的食盐 食盐，这样的木桶就成了一个 食盐 “土冷冻室” 。再准备许多圆柱形小铁筒，每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水， 并插上一根木棍。 然后把一个个装满糖水的小铁筒放进 “土冷冻室” ──大木桶里， 封闭起来冷冻，经过半个小时后，小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。由于这种消暑 食品很受顾客的欢迎，所以很快在前门大街就出现了专售冰棍 冰棍的商店。 冰棍为什么把食盐 食盐放到天然冰里混合后能使圆柱形小铁筒里的水结成冰呢？这是因 食盐 为许多纯净物质一旦掺入杂质，它的凝固点就会降低。放在大木桶里的天然冰，加 入适当的食盐，就会因凝固点降低而熔解；冰熔解时要从小铁筒的水中吸热，小铁 筒的水就会放热冻结成冰。这就是制作冰棍 冰棍的道理。 冰棍不喝水的鱼与喝水的鱼 生活在淡水 淡水中的鱼，一世都不喝水。这是因为渗透压的关系。渗透压 渗透压是由溶解在水 淡水 渗透压 中的物质形成的。溶解在水中的物质越多，渗透压也就越高。鱼在血液和组织液中 含有很多盐和蛋白质，溶液浓度要比周围的淡水高，渗透压也比淡水高。由于水是 从渗透压低的溶液向渗透压高的溶液的。因而周围的淡水会从四面八方渗入淡水鱼 的体内。 结果， 这些淡水 淡水鱼不但不必喝水， 还得想方设法地把多余的水分排出体外。 淡水生活在海中的鱼则需要经常喝水。因为海水 海水中的含盐量比这些鱼体液中的含盐量高 海水 得多，海水中的渗透压 渗透压也比鱼体内大得多。大海拼命地吮吸着鱼体内的水分，使这 渗透压 些鱼不得不经常喝水。 但也有些鱼不需要喝水， 例如鲨鱼就不喝水。 鲨鱼是软骨鱼， 它没有腮盖，而是头的后面有 5-7 个腮裂，腮就在这里面，鲨鱼身上有许多毛细血 管，直接从水中吸收氧气，排放二氧化碳。而且它还必须不停地游动，腮裂才能不 断接近大量含有新鲜氧气的海水，不断的呼吸。}