在气球里装满水,然后在一个热水器安全阀小孔漏水。水会不会流出来?

瓶子底部开个小孔装满水盖上盖子为什么水不能出来
楼上二位都错了,是可以喝到饮料的.不过不是吸,而是往里吹,里面气压变大了,自然会把饮料压上来,要喝下一口再吹.(不过要保证密封性好哦)
涉及到两个科学道理.1,热胀冷缩.2,大气压强.热水.经过冷却后体积缩小.所以瓶子里的空气气体就变大.根据压强公式.P*V/T=常数.所以瓶子里的压强就减小.此时大气压强就相对瓶子里的压强较大而对瓶盖产生压力.所以盖子拧不开.如果你不懂压强.就很难理解.
不仅与上面的人说的又关,而且还有一个原因,就是密封的水在有限的体积里进行气液平衡,所以蒸发量很快达到饱和,蒸发又限!而非密封的就属于一个敞开体系,是在一个无穷大的体积里进行气液平衡的,所以要蒸发到达饱和,所以要不段的蒸发直至蒸发到达饱和,但是由于是敞开体系,所以很难到达饱和,所以就不停的蒸发,所以蒸发的快!
不盖上盖子,无非是多溢出一点水蒸气,使你原来杯子里的溶液浓度高一点点.只要你原来的溶液是安全的,浓度高一点点也不会对身体有什么影响.
你说错了,如果完全装满热水的话是不会滋滋滋响的.不完全装满热水,盖上盖子后,水壶内残留的空气受热膨胀,从盖子的缝隙处泻出,发出滋滋滋的声音.
因为当10克-2摄氏度的冰放入1000克0摄氏度的水中,其实是一个热传递的过成.因为热传递总是从高温传递到低温.所以10克-2摄氏度的冰一定会溶化.
没有压强差,所以水流不出来,你吧茶壶盖子上面的小孔按住,谁也一样的饿数不来啊!
准确的来说,如果杯子内没有水,则内外的大气压力相等,所以纸会掉下来,如果添满水,大气压不平衡了,外部的压力大于内部,纸片就不会掉下来,不过重力是9.8,所以,如果你的杯子直径为1厘米,长度大于9.8米,当然,只要和这个相同体积就可以,装满水,内部的压力与外部相同,纸片还是会掉下来,水还是会漏的哦~
空气中存在大气压,且各个方向的大气压相等
就算十个大气压也压不瘪呀,但瓶子肯定有稍微的形变,肉眼看不到,导致瓶内水体力减小极少,压强增大.其实这个不算问题,就跟你现在地上,地也没瘪下去啊,不是同样道理么.除了气体,其它东西很难压缩
先降低后升高开始时物质分布均匀,重心在中间水流出一些后,下面物质比上面多了,重心下移水流光后,物质分布又均匀了,重心又到中间了
在满瓶水的时候(设瓶子是圆柱形的 材料均匀)重心是在圆柱的重心 当水不断流出时重心下降 至于临界位置是瓶子的质量和水质量相同时重心位置
是选择题吗?图呢?我觉得应该是类似我上传的这种曲线.初始水面高度较高,底部压强大,流速快,导致水面下降的快.水面下降后,压强减小,流速减慢,水面下降速度减缓. 再问: 我补了图,看下对( ⊙o⊙ )哇?
成抛物曲线下降压强变小了慢
水流不出来(前提是小孔),因大气对小孔上的水有一个大气压力,而且因为有盖子,瓶子里的水压比大气压力小,所以水流不出来.(10米的水压等1个标准的大气压力).而当孔足够大的时候,水就会流出来
1增大2倒置并没有使压强增大,不沸腾是因为没有持续加热.
中国的自来水南酸北碱,外加漂白粉消毒.桶装水是天然矿泉的凤毛麟角,少得很,康师傅矿泉水不就闹出来用自来水过滤来卖的事.从省钱角度还是喝自来水吧,如果不放心,弄个水过滤器,不花多少钱.关于臭味,如果你烧出来时没味,放瓶子里有味,那就是瓶子材质问题,那就换个玻璃陶瓷类或者钢铁类的试试.烧出来就有味,那就如前所说,买个过滤器
由于烧开的水温度较高,传热使杯体温度升高,倒掉水之后,气体由于受热而膨胀,此时气体的量(物质的量)比温度低时少,盖上杯子盖并且浇凉水后,杯子内的气体受冷,体积收缩,此时杯子内的气压小于外界大气压,导致杯子盖无法打开,如果杯子的材质较软,会被大气压压瘪.这就是天冷的时候水杯更难打开的原因.
不是被吸上去的是被大气压压住的,在理论上一个大气压(近似我们所处的环境)可以托起10.3米的水柱,也就是说10.3米高的水产生的压纸板的压力等于外界大气压纸版的力,由于杯子不会有那么大所以放在杯子上的纸版不会掉下来.
不失重时水对瓶底有压力,所以会射出完全失重时,水的重力用来做向下的加速运动,对瓶底没有压力,所以不会射出中小学生校外科技活动指南_第1章 正文_全书网
&&&&##正文
&&&&###前言
&&&&有些青少年朋友在自然科学的时候,总是提不起兴趣。这是为什么呢?究其原因,有以下二点。
&&&&第一,学习方法不对,挫伤学习的积极性。很多青少年朋友将学习等同于读书,认为只要把书读透了,成绩就上来了!所谓“书读百遍,其义自见”!这句名言看起来非常有道理。不过,这“书读百遍”的“书”是不是指每一种书呢?
&&&&语文、英语、历史等人文学科在书读百遍之后,自然会形成良好的语感,牢记书中的内容,甚至能够活学活用。但物理、化学、生物等自然科学则不适用这种方法。如果用书读百遍的方法来学习自然科学,恐怕只会吃力不讨好,自然会挫伤广大青少年朋友的学习积极性。自然科学是实验的科学,只有自己动手,才能真切体验其中的自然规律,进而引起思考,牢固掌握书里书外的知识!
&&&&由此可见,学习并不是单纯的读书,动手动脑也是一种学习!
&&&&第二,课内实验时间较少,广大青少年朋友没有办法自己动手进行每一个科技活动。
&&&&那么,广大的中小学生怎样才能学好自然学科,培养自己动手、独立思考的能力呢?其实答案很简单,那就是把课内无法实现的搬到课外来,并结合课外游戏的特点,把知识寓于娱乐之中。也就是在游戏中学习,在学习中游戏!
&&&&为此,我们组织编写了这本《中小学生校外科技活动指南》。本书收编了数百个课外科技小活动,其内容既包括物理中的热学、力学、光学和电学等知识,也包括化学和生物知识。本书收编的校外科技活动,可操作性非常强,简单易行,所需要的工具和材料也是我们在日常生活中所能见到的。但是其中的知识却是深刻的!
&&&&希望广大青少年朋友在做了本书中集趣味性和知识性于一体的小活动后,能够体会到自然科学的魅力,养成自己动手、独立思考的好习惯!
&&&&###看星座知天象
&&&&看星座是非常有意义的校外科技活动,学会看星座既可以帮助广大青少年朋友巩固课堂内所学到的知识,又可以培养大家的科学精神,激发中小学生学习科学、运用科学的兴趣。那么,我们应该怎样来看星座呢?
&&&&当然,一点不懂星象的人同样可以欣赏星空的美。星的颜色就丰富多彩:一眼看来似乎全像亮晶晶的宝石,仔细看看却有红的,有青白的,也有蓝的、黄的,还有绿的;它们闪烁着,像小仙人的眼睛。有人把无月的星夜说成是天上“琼楼玉宇”倒塌了,它的碎片布满了天空。星月交辉之夜,大家会想起“星垂平野阔,月涌大江流”(唐朝杜甫《旅夜书怀》)的诗句。
&&&&假使懂得把星看成各种形象,诸如人物、动物、用具等等,兴趣就更大了。自古以来,多少跟大自然打交道的牧人、农民、渔夫和战士,都分享了各自的一份乐趣;是他们的想象,把星象和种种神话传说联系了起来。
&&&&如果能再进一步知道一些有关星的科学知识,你就会兴起探索宇宙秘密的雄心,那就不只是欣赏了,而是科学研究。
&&&&星空向我们显示季节的交替。看某些星在哪个位置上,什么时间升起来落下去,就可以分辨季节,比什么都可靠,这该多有趣!每逢夜晚,我们不论在陆上,在空中,在水上,星会告诉我们时间和方向。在许多情况下,这是很有实用价值的。
&&&&看星,在星空中漫游,兴趣是无穷无尽的,但是很少人去做。为什么呢?其中有个重要的原因就是许多人以为认星是很困难的。
&&&&其实认星并不困难,不需要用多少数学知识去进行计算。计算是天文学家的事情,我们只需到户外去看就是。当然,如果能在室内先做一番准备工作,不但效果好,兴趣也会更大。
&&&&怎样看!
&&&&在晴朗无月的夜里,没有练习过看星的人,只见繁星满天,好像是些杂乱的小光点。但是仔细多看些时候,就会发现有些星能够搭成四边形、斗形或三角形等等。这些星不论上升或下降,不论哪一年看,总是搭成四边形、斗形或三角形,只是有时候直竖、有时候横倒罢了。古人根据自己的想象,把星连成种种更复杂的形象,又按形象分了区,并且一一给它们命了名,这就有了“星座”。
&&&&###星象四季不同
&&&&星座就是星区,划为星区为的是便于辨认和找寻。同一个星座里,各个星的相对位置虽然是固定的,但是四季出现的星象并不相同。农村的夏夜,在院子里乘凉,大家爱指认的牛郎星和织女星,但是在1月的晚上我们就看不见它们。
&&&&现在,我们大家都知道,白天太阳的东升西降,并不是太阳在绕地球转圈,相反,是我们的地球自己在转动。星的东升西降,原因也是一样。但是星的上升和下降每天会提早4分钟,1个月就提早2个小时的升降。因此同一颗星,在月初夜9点钟看见它在天上某一位置,在月末晚7点钟就已经在那里了。这样就形成星象四季不同,每季换上一批星。每夜出现很多星座,我们就有许多星可以看了。
&&&&地球四周都有星。由于我们的地球是球形的,地平线的弧线挡住了我们的视线,使我们看不见另一面的星,所以北半球的星象和南半球的星象是不完全相同的。比如,新西兰人就看不见北斗星。严格说起来,地球上各个纬度上所见的星象都有不同。在北半球,纬度越高(越近北极)的地方,北方的星越高出地平线而靠近看星的人的头顶;纬度越低(越近赤道),北方的星就升不高,而南方的星却可以多看到一些了。
&&&&这些是对星象进行研究的基础知识。那么,是不是有了这些基础知识,我们就可以对它们进行科学研究了呢?不是的,对星象进行科学研究还需要一样工具,那就是星图。
&&&&看星要用星图!
&&&&我们在地球上旅行要使用地图,在星空中漫游就得依靠星图。这个道理是不用解释的。下面是8张半圆形的星图,它们就是春、夏、秋、冬4季的夜晚的星空图,每个季节2张:一张是面向北的时候看到的星空,另一张是面向南的时候看到的星空。面朝北的时候,就用底边地平线正中写着“北”字的那张星图,这时候左边是西,右边是东。图正中最高的那点就是头顶的天空,叫天顶。反过来说,面朝南的时候,就用底边正中写着“南”字的那张星图,这时候左边是东,右边是西。这两张图从东、西两点和天顶合并起来,就是地平线上的整个星空。星图上亮的星大,暗的星小,星星之间的细线是假想的,名字是星座名称。穿越星空颜色略淡的地方,是银河的大概轮廓。
&&&&春夜星图(北天)!
&&&&春夜星图(南天)!
&&&&夏夜星图(北天)!
&&&&夏夜星图(南天)!
&&&&秋夜星图(北天)!
&&&&秋夜星图(南天)!
&&&&冬夜星图(北天)!
&&&&冬夜星图(南天)!
&&&&四季星空图是在下列的月份和时间中看到的星空!
&&&&春夜星图!
&&&&3月晚9至11时!
&&&&4月晚8至10时!
&&&&5月晚7至9时!
&&&&夏夜星图!
&&&&6月晚9至11时!
&&&&7月晚8至10时!
&&&&8月晚7至9时!
&&&&秋夜星图!
&&&&9月晚9至11时!
&&&&10晚8至10时!
&&&&11晚7至9时!
&&&&冬夜星图!
&&&&12晚9至11时!
&&&&1月晚8至10时!
&&&&2月晚7至9时!
&&&&这些星图是大致按照北京地区看到的星空范围设计的,也就是说,在地理纬度大约为北纬40°附近地区看到的星空和图上画的大致相仿。对于北纬40°以南的地区,会看到北极星低些,南方地平线上的星座会比北方看到的要多一些。在比北纬40°更北的地区,北极星高一些,南方地平线上的星座看到的比较少一些,因为最靠南的一部分沉没在地平线下。
&&&&在白羊、双鱼、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤、天蝎、人马、摩羯、宝瓶这12黄道星座里,可以看到个别在星图上没有画出的亮星,那多半就是行星,是太阳系里的成员。肉眼能看到的行星只有5颗,就是水星、金星、火星、木星和土星,它们在星座之间来往移动。
&&&&看星的时候,最好准备一只手电筒,用红布包裹,使它发红光。在这样暗的红光下看完星图,再去找星,眼睛就不会受干扰;如果电筒是白光,那么看了星图以后再看星,就会一时看不清楚。
&&&&###怎样辨认星座
&&&&辨认星座的时候,应该根据星图和说明,先找这个星座里的最亮的星(叫“主星”)。例如夏季星空中的牛郎、织女等,它们都是头等大星,牛郎是天鹰座的主星,织女是天琴座的主星。随后,把这种大星看做指引的“路牌”,再根据星图中各星的相对位置看全整个星座。
&&&&由某个已经认识的星座或者一个显明形象如三角形、斗形等,引一根直线或孤线到多远的地方,就可以碰到另一个星座或它的主星,因而扩大到认识全座,这也是看星常用的方法。例如,夏季从轻扁担(牛郎三星)引出一直线,向西北延长约6倍多,就可以找到织女星。又如找北极星,也是用类似的方法。
&&&&辨认星必须通过自己的辛勤劳动,尤其在开始的时候。我们找到了某一星座,第二夜必须复习,不然就容易忘却。在有人指导和集体看星的时候,必须防止专依赖他人指点的偏向。指导的人只能把星座的主星(最亮的星)或显明形象指给大家看,其他较暗的星,应该由看星的人自己把已经认识的主星和显明形象做基础,根据星图搜寻,隔夜再温习巩固。
&&&&集体看星的时候,指导的人可用硬纸做个喇叭形的筒,固定在支架上,把准备指给大家看的一小部分天空围起来,让初学看星的人从小的一头望出去,就容易找到要看的星象了。人多的时候,可多做几个纸筒应用。备一只手电筒当作“教鞭”,也可以随意指出某颗特定的星或某些形象。
&&&&夏季主要星象!
&&&&夏季是一年中最好的看星季节,许多会看星的人都是从夏季开始的。人们常常指着夏夜出现的繁星,说星星也跟人一样出来乘凉了。的确,夏夜晚上的天顶附近是星星出现的密集区,银河也是在夏夜的晚上最明亮,有关星象的神话故事也是夏夜最丰富。下面,我们就为广大青少年朋友讲一讲如何来观察夏夜的主要星象。
&&&&天蝎座!
&&&&我国古代28宿中,天蝎的钳子是房宿,心是心宿,尾是尾宿:房、心、尾三宿刚好合成一个天蝎座。天蝎座我国古代所说的心宿二,西洋古代也把它看做一颗心——一只大蝎子的心,是天蝎座的主星。
&&&&天蝎座是整个夏季雄踞在南天夜空的大星座。它拥有1等大星1颗,2等星3颗,3等星10颗,双星1对,所以轮廓明显,引人注目。天蝎座的形!
&&&&蝎子是一种节肢动物,个儿不大,一般长约6厘米。它的头部有1对触肢,样子像是蟹螫,但是这并不毒,毒的是它的尾钩。有些特别毒的蝎子,人被它的尾钩蜇了有致命的危险。
&&&&据希腊神话,这只天蝎是神后希拉差来刺死大猎人奥赖翁的(奥赖翁即猎户座)。天蝎和大猎人后来都上了天,各自成了星座。但是它们结下了深仇大恨,永不相见,天蝎座夏夜出现,猎户座冬夜出现。
&&&&像这样永不相见的星座的故事,我国古代也有。《左传》里有这样的故事:从前有一个王叫高辛氏,他有两个儿子,大的叫阏伯,小的叫实沈。弟兄俩很不和睦,天天动干戈打仗。高辛氏没有办法,只得把阏伯调去商丘,那儿是归商星(就是心宿)主管的;把实沈调去大夏,那儿是归参星(就是参宿,即猎户座)主管的。现在形容意见不合,叫做“意见参商”;又形容不易相见,如“人生不相见,动如参与商”(杜甫诗),就是根据这个故事和参商二星此起彼落的现象而来的。
&&&&位在心宿三星的南方不远(中间隔着1颗星),有2颗星靠得很近,因为闪烁不定,很像在转动。我国农村说它是水车星,或者称为踏车星。传说是姑嫂两人在天河边车水灌田。
&&&&从水车星以下,全部蝎尾都浸在天河里。
&&&&天蝎尾钩右边并列的2颗星,西洋民间叫做猫儿眼,我国民间叫做龙眼。整个天蝎座倒过来看,就成了龙船星,2颗星成了龙船头,心宿三星和天蝎的2个钳子都成了龙船尾。
&&&&天蝎座的西面有天秤座。西洋古星图上就有个天秤座;天秤主要4星(就是秤顶3颗星加右戥盘1颗星)并入天蝎,使天蝎的“钳”长得更大了。这4颗星也可以看成斗形。
&&&&天鹰座!
&&&&银河上空有一头雄鹰,正在振翼向东北飞去。天鹰座形象轻扁担的河鼓3星构成它的头部,我们可以根据头部3星和身体其他各部分星的相对位置,找出鹰的全貌,这就是天鹰座。
&&&&在希腊神话里,这头雄壮的大鹰是众神之王宙斯变成的。它飞到人间,驮回了一个名叫甘尼美德的美少年,充当“宝瓶侍者”。
&&&&神国奥林匹斯山上的诸神,不论大小,都各有职司。每天工作完毕以后,神王宙斯就要大张筵席,招待众神欢宴畅饮。在席间,手执宝瓶,往来给众神添酒或倒水洗手的,本来是公主兼青春女神希比。这是古希腊风俗,宝瓶侍者照例由主人的未嫁的女儿担任。
&&&&后来,立下了十二大功的大英雄武仙赫丘利上天来了,宙斯把公主希比嫁给他,宝瓶侍者的空缺就由人间美少年甘尼美德顶替了。甘尼美德自己也有一个星座,就是秋季出现的宝瓶座。
&&&&主星河鼓二,就是轻扁担中间的一颗星,也是下节里要讲的牛郎星。它的亮度是0.8等,离我们16光年,是近星之一;直径比太阳略大,是太阳的1.6倍。
&&&&牛郎织女!
&&&&谁不知道牛郎织女的神话故事呢?谁不想在夏季的夜空中见见他们呢?从3000年前我们祖国的诗集《诗经》起,历代诗歌中都有关于他们的诗句。只要你在夏季的天空中找出2根扁担,就可以见到牛郎,他就是轻扁担中间的那颗大星(河鼓二星)。大星两边的2颗小星,传说是牛郎织女生的两个孩子,当织女被王母娘娘逼到河西的时候,牛郎一担挑起两个孩子在后面追赶。
&&&&牛郎又叫牵牛。由牛郎三星的南边一颗星起,通过中间大星,画一条直线,延长约6倍多些,就可以碰到一颗青白色的大星,它很美丽,越看越逗人喜爱,那就是织女星,她孤零零地在天河西岸。在织女大星右下方,有4颗小星搭成平行四边形,据说,这是她的织机,用它可以织成天上的云霞。
&&&&牛郎织女之间,横着一条滔滔的天河,硬生生地把这对夫妻拆散了。
&&&&神话世界里的牛郎和织女每逢夏历七月初七,就要跨过由喜鹊搭的桥,渡河相会。恒星世界里的牛郎星和织女星是没法相会的。它们之间相隔遥远,即使用光速来通信,也得花32年(两星相距16光年)。
&&&&织女星的亮度是0.04等,离我们地球27光年,是最早被测定距离的3颗恒星之一。
&&&&梭子离牛郎三星东北不远处,有4颗小星搭成菱形,形状像梭子,我国民间就叫“梭子星”。这梭子显然是织妥的织布用具,怎么会到河的东岸去的呢?故事中说是织女丢过去的。这在现代国际通用的星座名称中,叫做海豚座。
&&&&牛宿牛郎所牵的老牛,在故事中传说是条仙牛,牛郎娶织女的时候,它帮了很多忙,星空中也有它的地位,是在摩羯座里。摩羯座是秋季星座,现在它正从东南角的地平线上升。夏季星图把它画在夏季星图南天部分的东南角,我国叫做牛宿。顶上的一颗是双星,肉眼可以看得很清楚,但实际是颗六合星。这头牛只有两足角(双星),身体还有点影子,脚和尾巴足全没有了。
&&&&武仙座!
&&&&武仙座是纪念希腊神话中的盖世大英雄赫丘利的。他一生的事迹惊天动地,人们特别称道的是他征服妖魔鬼怪立下了十二件大功。被他杀死的怪物,好些也位列在天界众星间等。他参加亚尔果远征队去南方夺取金羊毛的事迹闻传民间。
&&&&赫丘利一生事迹虽然轰轰烈烈,但是纪念他的武仙座却没有一颗大星做标志,全体都是些3至4等小星,找起来不大容易。
&&&&参考夏季星图,顺着北斗柄所构成的弧线延长出去,在西方天空会碰到一颗橙色的1等大星,它是牧夫座的主星大角。由大角向织女,画一直线,途中会碰到2个星座:1、成半环形的北冕座;2、武仙座,它比北冕座更靠近织女。
&&&&武仙的头成长方形,包含3等星和4等星各2颗,是本座的显明标志,其余的形象就可以根据星图辨认了。
&&&&赫丘利是众神之王宙斯和人间凡女阿尔克美妮的儿子,赋有神武的勇力。他犯下了杀死自己族人的罪,国王龙里秀斯判决要他立十二大功来赎罪。
&&&&赫丘利遵照命令立下的第一件大功,是扼死了尼米亚山谷中的一头铜筋铁骨的猛狮。春季夜空的狮子座就是这第一功的辉煌记录。
&&&&第二件大功是斩杀亚各斯大泽中的九头大蛇。那条蛇也可以在春季夜空中见到,就是长蛇座。
&&&&余下的功劳也都是极难做到的事,例如生擒危害人畜的大野猪,捉拿金角铜腿的奇鹿,驱除喜吃人肉的怪鸟等等。他还远征西方,设法取到了金苹果,这金苹果是神后希拉交给夜神的四个女儿的,长在西方夜花园里,树下有一条昼夜不眠的百头巨龙把守着。这头巨龙现在也在天界。
&&&&初夏的6月夜八九点钟,南方的读者可以看到在南方天空里的整个半人马座。珠江流域的读者可以看到半人马前蹄上的2颗主星,它们并列像大门:东面的一颗我国专名叫做南门二,是颗-0.1等大星;西边的一颗叫做马腹一,稍为暗些,是颗0.60等大星。马腹是我国古代给这颗星起的专名,并不是指半人马的肚子。古书《山海经》上说,马腹是个人面虎身,声如婴儿的怪兽。
&&&&珠江流域在初夏可以看见的南天三星座!
&&&&南门二是肉眼可以看见的靠近地球的恒星之一,离我们4.3光年。它是颗三合星,其中2颗比较大,第三颗最小,这就是我们前面提到过的“比邻星”,离我们4.22光年,是现在已知的最近恒星,但是它的亮度只有11等,肉眼看不见。马腹一比较远,离我们490光年。
&&&&在南门二和马腹一之西不远,有1个小星座,拥有4颗明亮的主星,作十字形,叫做南十字座。只有在珠江流域的人可以欣赏南十字和南门、马腹的庄严和美丽。它们都在银河界内,近十字架处的银河是极明亮而浓密的部分。十字架左下角的银河里,出现一块全黑的天空,航海的水手叫它做“煤袋”,跟北十字架(即天鹅座)里的“煤袋”一样。
&&&&南十字座是南半球的显著星座,南半球的国家澳大利亚联邦和新西兰都把这个星座画在自己的国旗上。
&&&&###秋季主要星座
&&&&秋夜的星象另有一番景色。抬头看一下北天和南天的星象,立刻见到了“北斗阑干南斗斜”的景色。“阑干”是纵横的意思,北斗横陈在北方偏西的地平线上,纬度比较靠南的地方只能见到斗柄三星了。南斗斜挂在天空的西南角。银河从夏季由西北往东南的走向,逐步改成现在由东北往西南走,横过天顶。西方天空还有牛郎、织女和天津四3颗大星,但是南方天空已经见不到灿烂的夏季众星,只见一派小光点,中间夹着一个上升很迟的“孤独者”北落师门,那是南鱼座主星。东北角上新起了一白一红的2颗大星五车二和毕宿五(冬季御夫座、金牛座主星)。全天空只有6颗1等星,可是无月之夜,天河附近以及南方天空,仍然密集着满天繁星,闹得像一锅沸水。
&&&&在夏季里学得了辨认星的本领,秋季正是一显身手的好时节,跟比较暗的星打交道是要有些基础的。
&&&&如果你是从秋季开始学看星的,那也不妨,夏季的星座还留在西方的天空里,可以做你的速成补习教材。
&&&&秋高气爽,“月到中秋分外明”,看星家不希望有分外明的月,但是对于初学的人,月光可以把扰乱人眼的“杂星”掩去,把搭成星座的主要的星(它们多数在5等以上)留下。
&&&&天鹅座!
&&&&深秋,天鹅从北方南来过冬,但是我们这只“天鹅”从春末夏初就已经在东北方天空出现,整个夏季在银河上空翱翔。现在长颈直指西方,准备飞下地平线去了。天鹅座的形!
&&&&人间的天鹅常在飞翔中发出“哇哇”的叫声,星空的天鹅也在呼唤友人的归来。
&&&&按照希腊神话,天鹅是锡格纳斯变的,他是太阳神阿波罗之子菲登的好友。他们的友谊非常亲密,到了形影不离的程度。不幸菲登年幼无知,强驾他父亲的金车,闯下了滔天大祸,几乎把天上神仙的宫殿都烧光,大地也几乎变成焦土。众神之王宙斯用雷电把菲登打死在波江中,才止住了这场灾祸。
&&&&锡格纳斯哀痛万分,化作天鹅到处寻找菲登的尸体。但是它不到菲登死处的波江(波江座)上空去找,却飞在银河面上惨苦地叫着:“归来吧,朋友!”也许它是从东北角的银河上空一路飞来的吧,它看到菲登驾的金车(御夫座)跌入银河中,车轮向上翻了身,车头沉在银河里,车身却搁在河的东岸上。
&&&&御夫座的全体像一辆古希腊的战车,现在正跟着东方天空的银河上升;波江座正从东方和东南方地平线上出现。它们都要到冬季才升得最高。但是秋季(要夜深些)是有关这个故事的3个星座可以同时看见的时节。
&&&&在西方也把天鹅座看成一个十字架,所以有“北十字”的俗名,跟南十字座遥遥相对。把天鹅座看成十字架,是简化了这个星座,对于初学看星的人是有帮助的。
&&&&摩羯座!
&&&&希腊人认为神是不朽和万能的,但是神也不能逃避灾难。传说,有一天,希腊的奥林匹斯山顶的神国里举行大宴会,众神之王宙斯和神后赫拉坐主位,大小神仙依次排列。宝瓶侍者(宝瓶座)在众神间穿梭似地往来斟酒。正当仙乐飘扬、众神开怀畅饮的时候,突然宙斯的死敌、一身百头、口吐烈火的巨怪,率领妖群丑类,张牙舞爪,四面八方包围袭击奥林匹斯山。诸神疏于防范,事变突然发生,抵御不及,只得纷纷变形——宙斯变成一头牦牛,赫拉变成母牛,太阳神阿波罗变成雄鸡,月神狄雅娜变成猫,诸神各有所变。在众神变的形象中,有2个至今留在天界中:1、牧羊神潘恩变成摩羯,是个羊头鱼尾的怪形状,这就是摩羯;2、爱神维纳斯和她的儿子丘比特变成的2条鱼,就是双鱼座。摩羯和双鱼都逃入尼罗河中躲过了大难。
&&&&摩羯座在人马座之东,全体只有头和尾是2颗3等星,余下都在4等和4等以下。但是这个区域里没有银河,倒也不很难找,只要从织女引出一直线,通过牛郎再延长不到1倍,就落在摩羯尾部的主星上。以后就可根据图推辨,看出它全体有点像一边略凹进去的三角形,也像一只展翅飞翔的巨大蝙蝠。秋季星图上把它画成一只头抵角向东、尾高高竖起的准备战斗的山羊,西洋古星图画成摩羯原形,不过头西尾东,刚好相反。
&&&&摩羯座的形象!
&&&&摩羯尾尖的小星是颗双星,肉眼可以看出。我国古代专名叫做牵牛,是24宿中的牛宿。实际上,这头牛只有这颗双星组成1对角,身体还有些影子,脚根本没有。我国最先把牛宿叫牵牛,后来才把河鼓三星叫做牵牛郎。牛宿是颗双星,实际上各自又是3颗合在一起的三合星,共有六合星。
&&&&双鱼座!
&&&&双鱼座的星比摩羯座的更小,全体最亮的只有1颗3等星,其余全在4等以下。找它前要先找定飞马·仙女大方框,双鱼中的西鱼就在大方框的南边,略成环形。北鱼实际只有3颗星比较亮些,只能构成一个三角形,不像西鱼那样容易找。它在仙女左臂所成弧形的延长线上。西洋古星图上画成2条鱼被绳系着,中部打了个结,有一颗星代表这个结。这颗星是本座唯一的一颗3等星,它也是颗双星,大的淡绿,小的蓝色。双鱼座的形!
&&&&体积很小而密度很大的恒星范·马南星就在本座,可惜亮度不够让我们肉眼看到。摩羯座和双鱼座都是只包含微光小星的星座,但是摩羯是2000年前的冬至点(现在冬至点在人马座),双鱼是现在的春分点所在,所以是有名的古今天界。
&&&&天箭座维纳斯的儿子丘比德是个调皮的胖娃娃,他手拿小弓,身背箭袋,射出一支金箭,就是天箭座,位置在牛郎星和天鹅头之间,现在已经在西方天空了。
&&&&###冬季主要星座
&&&&冬季很冷,看星不是件容易事。显然,夏秋看星的优越气候条件现在是不存在了。可是,你知道冬季的星象是一年中最灿烂的吗?不说别的,单就四季陆续出现的1等星来说,全天空共有21颗,北半球长江流域可见的有17颗(除南十字2星和马腹一、南门二)。单在冬季的东方和南方两角,就可以同夜出现10颗(包括老人和水委一),其中6颗可以排成巨大的六边形。
&&&&在没有月色的冬季晴夜,我们一走出户外。就会感到眼前出现了明亮而巨大的画幅,银河从东南斜向西北,做了这个大画幅的骨架,除了突出的一些大星以外,小星也闹得满天星斗。
&&&&真正爱好看星的人,是不能放过冬季的。
&&&&白羊座!
&&&&我国古代人民把白羊座叫做娄宿,很重视它的3颗主要星,显然都为古春分点在这里的缘故。它位置在双鱼座的北鱼和鲸鱼尾环之间,也可以由飞马、仙女大方框的北面2颗2等星引出一直线,向东延长约1.5倍,就碰到主星娄宿三。
&&&&娄宿三是2.2等,三角座主星是3.5等,都是看魔星大陵五变光的辅助工具,分别代表了它的最亮期和最暗期的亮度。三角座的位置在娄宿三星以北。
&&&&南船三座!
&&&&南船座是天空中最大的星座。它的位置全部在南方,珠江流域才能看到全座,但是只有船的一半,船后身和舵都没有。全座拥有肉眼可见星825颗,我们在一段时间内同时可见的星只有3000多颗,南船几乎占了3/10。18世纪的时候,天文学家嫌它太大,把它细分成4座,现在又改成3座,就是船尾座、船帆座和船底座。南船座的名称已经不用了。南船三!
&&&&船底座主星专名老人星,是只次于天狼星的全天空第二亮星,负0.72等。天狼星虽然比老人星还亮,但是比老人星离我们近得多:天狼星离我们只有8.8光年,老人星离我们约98光年。天文学家测定老人星的实际发光能力比太阳强5200倍。它名义上虽是个“南极老人”,实际上是个充满青春活力的“小伙子”。
&&&&老人星在我国也是一颗著名的星。南极仙翁、老寿星、南极老人,都是指它。纬度较高的地区,不易见到。北京同纬度地带已经看不见,长江流域可以在冬末春初的二三月间晚上八九点钟前后,看到它在南方地平线上,但是每夜出现时间不长就沉落了。
&&&&老人星在西方的专名叫凯诺帕士,是“亚尔果”号大船的领航员,这颗星是纪念他的。
&&&&双子座!
&&&&众神之王宙斯有一对双生子,后来都成了大英雄:一个叫卡斯托,他精于骑术;一个叫普勒克斯,他的拳术无敌于天下。弟兄俩十分友爱,西洋古星图上画他俩靠得很拢。双子座的形!
&&&&双子座在黄道上,紧接着金牛座,是黄道第三宫。双子座的2颗主星,第一星是卡斯托(我国专名北河二),第二星是普勒克斯(我国专名北河三)。这是日耳曼天文学家拜耳在17世纪初定下来的,那时候北河二跟北河三差不多亮,但是在400年之后的现在看来,弟弟北河三仍是1等大星,哥哥的光却暗成了2等星。天文学家猜测北河二或许是周期长到几百年的变星。
&&&&北河二离我们43光年,是颗双星,用小望远镜就可以分辨出来。但是用仪器观测可以分析出是3对双星共6颗星的集合体。北河三离我们35光年,也是6颗星的集合体。
&&&&卡斯托脚尖三星尽头处,有一个疏散星团,编号m35,恰在黄道略北。无月晴夜肉眼也可以看到,仿佛一个模糊的光斑。在比较大的望远镜中看来,星团两旁有南北向2路小星,像2列纵队,保护这个星团似的,很好看。它离我们2800光年。
&&&&卡斯托的肩头一星附近,每年12月上半月有一个流星雨出现,12月11日最多。流星群中出现日期最可靠和出现数量比较多的有3群,依次是英仙雨、猎户雨和双子雨。
&&&&猎户座!
&&&&猎户座雄视冬季星空,成了古往今来看星家最注目的壮丽星座,我国古代叫做参宿。在它附近不很大的一片天空里,集中了和猎户有关的1等大星5颗,占全部1等大星的1/4,包括全天空最亮的天狼星。猎户本身除了2颗1等星外,还有5颗2等星;它的壮丽景象绝不是偶然的。走出向南的门,或者推开向南的窗,眼前就会被这个英勇的巨人耀得雪亮,只见他一手执盾,另一手高举大棒,腰带上挎一口宝刀,摆好姿势,来对抗迎面冲来的一头蛮横的红眼大金牛。猎户座的形象!
&&&&大猎人的名字叫做奥赖翁,古希腊行吟诗人荷马把他赞作世界最壮美的男子。他是月神兼狩猎女神狄雅娜的情人;但是狄雅娜的哥哥太阳神阿波罗很不喜欢这个粗犷的猎人。有一天,当阿波罗和狄雅娜同在天空巡视的时候,阿波罗看到海中有人在游泳,只露出一个头在海面,在天空看下来像是海中的黑礁石。阿波罗看出这是奥赖翁,就故意夸奖了一番妹妹的剑法神奇,不愧为狩猎女神,要她发箭射这个海中礁石,作一次表演。狄雅娜上了当,一箭射死了自己的情人。
&&&&在另外一个神话传说中,奥赖翁是被神后赫拉差来的大蝎子刺了一下中毒死的。猎户跟天蝎结下了仇恨,所以神后希拉不让天蝎碰见猎户,使他们永远“参商不相见”。
&&&&猎户座(参宿)成长方形,对角辉耀着2颗1等大星。右肩的橙红星是参宿四,它是超等巨星之一,也是人类用自己的智慧设法量出直径的第一颗恒星。它的平均直径大于太阳800倍,太阳和它的火星轨道含在这颗大星里面还有余。它离我们293光年。它的身体虽然庞大,平均密度却只有地球大气的1/1000,也是个虚胖子;发光能力只有太阳的2800倍。
&&&&左脚巨星参宿七,光度比太阳强23000倍,是全天空21颗1等星中实际光辉最强的星。你看它发出青白色的光,就知道它的热度有多高。它离我们800光年,直径只有参宿四的1/10不到。
&&&&猎户的宝刀里藏有一个宇宙秘密。这口宝刀我国古代叫做“伐”或“罚”。在腰带以下有3颗小星,中间这颗细看起来不像一颗普通看到的星。用大望远镜拍下来的照片上,我们才看出它原来是个星云,形状像云雾。猎户座星云,编号m42,离我们1500光年,最亮处直径约6光年。它在银河系范围里面。这个星云密度很小。偌大一个星云,总质量不过相当于几十颗恒星罢了。
&&&&在出现期最可靠和出现数量比较多的3群流星雨中,猎户雨仅次于英仙雨。每年10月9至29日它的出现期,最盛期是10月19日的夜里。辐射点在猎户高举起的手和棒相接处。
&&&&金牛座!
&&&&夏季的时候,以人马座为主的星团都太远,或者是一小点光斑,或者得用小望远镜来仔细看。冬季展出的星团都很近,毕星团、昴星团更是清清楚楚,肉眼可以鉴赏,用小望远镜看更好。只有积尸星团仍是一团白气,但是用小望远镜可以分辨出几十颗星来。这3个星团都是疏散星团。
&&&&而毕、昴二星团都在金牛座里,毕组成牛面,昴构成两根牛角之一。这只金牛在希腊神话里,有的说是众神之王宙斯变的,为了把腓尼基国公主欧罗巴驮到现在的欧洲大陆,欧洲的名字就是根据她的名字取的;另一种说它是提秀斯斩杀的牛头人身怪物。
&&&&金牛座的主星是牛眼橘色大星毕宿五,0.86等,距离我们68光年,光度比太阳强120倍,直径大45倍。
&&&&昴宿和毕宿之间是黄道,是日月五行星的必经之路。金牛座是黄道第二宫。毕宿和昴宿的位!
&&&&毕星团是离我们最近的星团,因为近,所以看来更散开,成拉丁字母的v形。它离我们只有120光年,由大约100颗星组成,正在向一个共同的方向移动。毕宿五并不属于这个星团,它离我们近得多,因为透视关系,看起来就好像也是这个星团的成员。
&&&&毕星团的全体形状再加上牛身中部一星,我国古代看成捕兔子的网,“毕”字的古义就是捕兔子的网。牛身中部(毕的柄)的这颗星我国古代专名毕宿八,是颗食变双星,周期是3天22时52分;星等变化不大,只从3.4等退到4.2等,又回复原状。
&&&&昴星团昴星团是肉眼能见的疏散星团,自古以来一直引人注意;我国3000年前古诗集《诗经》中有一句“嘒彼小星,唯参与昴”,把昴跟大星座参宿(即猎户座)相提并论。昴星团在我国的俗名是“七簇星”,在西洋的俗名是“七姊妹星团”。晴夜可以看见一簇小星聚在一起,闪烁得很厉害;都是些四五等以下的小星,只有1颗是3等。它有主要星9颗。按希腊神话,这九星刚好是肩天巨人亚特拉斯夫妇和七个女儿。至于另一个传说中的七姐妹,是月神兼狩猎女神狄雅娜的侍女,由于猎人奥赖翁追逐她们,宙斯让她们化成七只鸽子逃去。
&&&&普通眼力比较好的人,加上晴夜无月,也可以从这个星团里看到七八颗小星,七姊妹的母亲恰好在她丈夫亚特拉斯(昴宿七)旁边。一般却只能看到6颗,但是中国和西洋都传说它本有7颗星,后来失去1颗。这个传说是很广泛的,中国和欧洲以外,非洲、美洲、澳洲、南洋群岛等处的各民族中,都有相似的传说。古希腊传说,七姐妹升天后,有一个姐妹爱上了尘世凡人,勇敢地奔往人间。有人说,她是赛丽诺,就是昴口增六,现在是颗七等星。
&&&&用大望远镜拍下的照片,显出这个区域有2000多颗星,但是只有约500颗星证明确实属于昴星团的成员,其余的星都是离它们更远或较近的,只是看来像在一处罢了。昴星团在星云包围中,它离我们410光年,是只次于“毕”的最近星团。
&&&&###春季主要星座
&&&&“参横斗转,狮子怒吼,银河回家,双角东守”,这就是春天的星象。现在,参宿(猎户座)横于西天略为偏南,北斗由东北角逐渐转了上来。古人把“参横斗转”来形容更深夜静,其实那是在每年秋末(11月)的情形,到了春天,不是后半夜而是前半夜就有这样的星象。这时候西天还照耀着灿烂的残冬余晖,至少还有6颗1等以上大星在互争短长。北天也是些我们已经熟识的星象。东天和南天是完全新的。其中狮子座独霸南天,正作出得意怒吼的姿态。牧夫座的0等橘色巨星大角,和室女座的一等蓝色大星角宿一各据东天一角。夏之女王织女正在东北角露出她的秀丽光芒。
&&&&银河“回家”去了,现在的夜空中看不见它的一点踪影。
&&&&春天的来临,对于看星的人说来,跟所有希望着大地春回的人们一样,也是件喜事。我们将在春季结束四季星象的辨认,还要从后发座的星系团,悟到无限宇宙的构造,在对宇宙的认识上作出结论。
&&&&北斗!
&&&&我们在夏季可以看见北斗,现在春季还值得好好一看。北斗已经从北方地平线上升,高悬在北天的高空中,跟夏季相比,它又另成一番姿态。
&&&&在靠近北极星的几个星座中,北斗的斗形和仙后座的w(或m)形两个形象最显明。它们俩恰好隔着北极星遥遥相对,并且好像是把北极星做支点:北斗东北升,仙后西北降;北斗西北下,仙后东北上。
&&&&北斗不但是北天最受注目的星象之一,而且是个十分重要的标志。俗语说:“满天星斗”,简直把斗代表所有的星了。我国古天文学家对北斗的重要性,认识得最透彻。汉朝的司马迁在他的伟大著作《史记》“天官书”中论北斗说:“斗为帝车,运于中央,临制四乡;分阴阳,建四时,均五行,移节度,定诸纪,皆系于斗。”他把北斗看成了全天日月、五行星、星辰和四时运行的总指挥。
&&&&北斗是这样重要的北方星象,我国古来除把这7颗星每颗都给了专名外,还把这7颗星分成2部分,又各给专名:斗身四星叫“魁”,斗柄三星叫“杓”。魁是我国古代传说中的“文曲星”,是个主管文学的神。北斗的“杓”一年四季指4个!
&&&&方向(用的时候面朝北)!
&&&&顺着杓的弯曲形势延伸出去,可以画成一条大弧线(参看春季星图的北天部分),沿途经过牧夫座主星大角,直达室女座主星角宿一。此外夏季的南斗对角二星连一直线,延长可达杓上的玉衡;北斗魁的天权、天玑二星各出一直线,通过天枢、天璇二星旁边,延长出去就落在猎户(参宿)的两肩上。这个星象形势,我国很早就有人注意到了,在司马迁的“天官书”上就有记载。
&&&&斗柄所指的方向四季不同,刚好一季指一个方向,司马迁说北斗“建四时”,就是这个意思。古书《鹖冠子》的“环流”篇里更说得具体:“斗柄东指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指,天下皆冬。”
&&&&北斗这种稳定的运动规律,启发人们深刻思考。我们看见了地球在作自转和公转的运动,那运动是这样的坚定,多少年来始终不倦怠,并且以后还将长久地运行下去。所以我国古书《易经》里就有“天行健,君子自强不息”的话。
&&&&北斗中最惹人注目的就是北极星。在北半球,全天星象以北极星做中心,各星座看来,都绕着它运行。所谓北极是指天球北极,也就是地球运转轴北端所指的天球上的一点,这一点上恰好有颗星,即北极星。运转轴和极都不动,所以我们看北极星也不动。我们由北斗的天璇、天枢两颗指极星所引伸的直线认识了北极星之后,就可以利用它的不动而辨别方向了。
&&&&上面说的北极星“不动”,是因为它很靠近现在的极点上,所以看来它夜夜被众星所拱,就是众星都绕着它打圈。但是极点是要很缓慢地移动的,因此现在的北极星只能维持一个相当时期(这个时期当然很长),以后极点就要离开它。这现象叫做“岁差”。
&&&&大熊座和小熊座!
&&&&在现代的国际通用星座中,北斗七星包含在一个庞大的星座里,那就是大熊座;而北极星包含在小熊座中,算是小熊的尾巴尖。
&&&&大小熊是母子关系。月神兼狩猎女神狄雅娜的侍女中,有美丽的加莉斯多,她被众神之王宙斯所爱,生下了儿子亚尔卡斯(希腊语的意思是熊)。神后希拉怪罪加莉斯多,就把她变成了熊。
&&&&英勇的少年亚尔卡斯长大了。一天,他在林中狩猎,给加莉斯多看见了。她忘了自己已是熊身,张手前去,想拥抱亲爱的孩子。亚尔卡斯却举起了标枪。这时候,宙斯在天上看见了,就把母子摄引上天,成了大熊座、小熊座。希拉看到这对熊给弄上了天,很不高兴,就恳求养父海神纳斯的帮助。海神命令禁止大小熊下海喝水。于是母子俩只好永远绕着北极,不能下到海里(地平线以下)去,彷徨没有归宿。从希腊的地理纬度上看是这样的。
&&&&熊只有很短的尾巴,但是西洋古星图上把两只熊的尾巴都画成很长,使大熊变得像条狗,长尾巴就是北斗柄;小熊变得像一头狐狸,尾尖是北极星。但是本书所附星图上的大熊形象却把北斗做了大熊的头部。
&&&&小熊的形状实际是一柄小斗,星图上就保存着这个自然形状,这个星座实在也不容易另搭成熊象。
&&&&大熊座虽然全年在地平线以上,但是要看全座,最好是在春季,这时候它悬在北天高空中。
&&&&牧夫座和猎犬座!
&&&&牧夫和两只猎犬,守卫在大熊旁边。牧夫大敌当前,却很悠闲地坐着抽烟,烟气直冲太熊鼻孔,或许会使它打喷嚏呢。
&&&&大角是牧夫座主星,是一颗-0.06等的橘红色大星,正在由斗柄弯指角宿一(室女座主星)的途中,成了整个大弧线上的一点。这颗星西洋专名叫做“亚克多罗斯”,意思是“熊的卫护者”。原来也有一个传说,把它看做是加莉斯多的儿子,在卫护他的母亲。大角离我们36光年,直径比太阳大27至30倍。它在初升或即将下降的时候颜色特别红。
&&&&猎犬座只有2颗主要星,亮度分别是3等和4等,就在大熊的咽喉下面,我国古代专名常陈一和常陈四。要找它,可以由斗魁的天枢引出一直线,通过天玑延长约2倍,就可找到。
&&&&在大角和猎犬座主星常陈一中间,无月晴夜可用肉眼看到一个球状星团,编号m3,离我们约4万光年。用小望远镜看起来成圆形的一块白云,中心比较亮。
&&&&有一个著名的河外星系m51,在猎犬座北面,接近斗柄端摇光星处,离我们1400多万光年,是离我们较近的河外星系之一。它成漩涡状,和仙女座星系一样,涡外还有一个伴系。这个形状显示它是在旋转的,并再次证明:宇宙万物无不在运动。
&&&&###玩转力学魔力
&&&&浮力!
&&&&液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。浮力的方向竖直向上。
&&&&漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体的重力。在液体内,不同深度处的压强不同。物体上、下面浸没在液体中的深度不同,物体下部受到液体向上的压强较大,压力也较大,可以证明,浮力等于物体所受液体向上、向下的压力之差。
&&&&气泡运动!
&&&&取透明玻璃瓶一只装入一些自来水,拿在手上一摇晃,产生的气泡纷纷上浮。你仔细观察,会发现大气泡上升得快,小气泡上升得慢,有些极小的气泡要过很久才能浮到水面。这是因为气泡越大,它所受到的水的浮力也越大,所以大气泡自然上升得快。
&&&&在一段玻璃管中装入水,摇晃使水中产生气泡,你会发现小气泡比大气泡上升得快。这又是什么原因呢?
&&&&原来由于管子细小,小气泡上升时反而阻碍了水的流动,水流动慢,大气泡的上升也就变得很难了。
&&&&“关”住水泡!
&&&&找一个废旧热水瓶铝盖(罐头瓶盖也可),在底部中心打一个直径3至4毫米的孔。将其放入脸盆的水中,灌满水,然后将瓶盖慢慢垂直提起,提到约100毫米高时,从小孔中流出的水柱开始在水中激起水泡。马上把铝盖放低一些,这时奇妙的现象就产生了:刚才被水柱激起的一些水泡被“关”在水中升不上来了,而且还不向周围扩散。
&&&&气泡不上来的原因,是水的冲击抵消了水泡的浮力。那么水泡为什么不会被水冲散呢?这是因为水柱冲入水中是有速度的,根据流体速度大、压强就小的道理,周围静水的压强比水柱底下压强大,这就把水泡限制在水柱底下了。
&&&&水面绘画!
&&&&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。本实验需要的材料和工具有:水盆、清水、浓墨汁、毛笔、小木棍、白纸。
&&&&制作方法: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,取一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,晾干印好的纸张,再精心剪裁一下四边,就能出现类似山脉、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,如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。
&&&&“盒”爆炸!
&&&&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验。
&&&&这个小活动所需材料和工具有:跳跳糖、薄纸、玻璃杯、清水。
&&&&制作方法:准备一包“跳跳糖”,用薄纸一小块,在铅笔上卷一个小纸筒,不用桨糊粘,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,做成一个圆筒形无盖有底的小纸盒,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!
&&&&潜水人是穿了水下防护用具在水下作业的人员,这里制作的小玩具能在我们手的控制下于深水中自由沉浮。
&&&&这个小活动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。
&&&&制作方法: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,把挤眼药的胶皮帽扣紧,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的水从下口滴出,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,再用透明胶纸包粘,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,眼药瓶内的小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力均等。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还是正常大气压,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。
&&&&针浮在水上!
&&&&这个小活动需要的材料:一碗水、针、叉子、液体清洁剂。
&&&&用一个叉子,小心地把一根针放到水的表面,慢慢地移出叉子,针将会浮在水面上。
&&&&为什么会这样呢?原来是水的表面张力支撑住了针,使之不会沉下。表面张力是水分子形成的内聚性的连接。这种内聚性的连接是由于某一部分的分子被吸引到一起,分子间相互挤压,形成一层薄膜。这层薄膜被称作表面张力,它可以强大得托住原本应该沉下的物体。现在向水里滴一滴清洁剂,针就沉下去了。
&&&&清洁剂降低了表面张力,使张力层变弱,针就浮不住了。
&&&&液体的比重!
&&&&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了,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。
&&&&试一下将其他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。
&&&&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,上面的实验就证实了这个规律。
&&&&铅笔比重计!
&&&&如果能做一个简易比重计,使你在做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入盐水,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铅笔的重心,使它能够垂直地浮在液体中。
&&&&简单的虹吸器!
&&&&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。
&&&&当你用一根麦秆喝橘子水时,你是在使橘子水克服重力。先吸去麦秆中的所有空气,让外面的空气在橘子水表面往下施加压力,从而帮助橘子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,先在一个空杯中装上清水,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,吸掉管中的所有空气,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。
&&&&将管口放在空瓶中,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。
&&&&这个简单的虹吸器是利用虹吸原理制成的。虹吸现象是液态分子间引力与势能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动,利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。
&&&&自动小船!
&&&&剪几只吹塑纸或硬卡纸的小船,在小船尾部再开出一个小缺口,往小船尾部涂上点圆珠笔油,放到脸盆的清水中,小船会自己往前航行。
&&&&小船会往前航行,完全是水的表面张力干的。圆珠笔油会使水的表面张力变小,小船前边的水的表面张力便把小船拉了过去,直至圆珠笔油把水的表面张力全破坏了,小船便会停止不前。
&&&&再来做一个实验:把一小段棉线的两头打结,投到盆中的水面上,棉线一定是个不规则的图形。现在拿一根火柴在肥皂上擦几下,再插进棉线圈中,你发现了什么?线圈自觉地变成了圆形。
&&&&原来肥皂也会破坏水的表面张力,线圈中的水的表面张力被破坏以后。圈外水的表面张力依然存在,从各个方向拉线圈,直至线圈变圆为止。
&&&&水柱顶球!
&&&&给你一根老师上课用的教鞭,请你用它的一端顶着一个不停旋转的乒乓球,那实在是件很困难的事。如果用一束向上喷射的水流代替教鞭,那可就简单多了。
&&&&将一个玻璃眼药水瓶套在一根较长的橡皮管的一头,把橡皮管的另一头直接接到自来水龙头上。右手握住眼药水瓶底部和橡皮管,保持滴口竖直向上。打开自来水龙头,水流便从滴口向上喷出。左手捏住乒乓球,小心地放到水流的顶部,轻轻松开手指,乒乓球就像被吸住那样停留在水流顶部,上下微微跳动且不停地旋转着。细小的水滴沿着乒乓球旋转的切线方向不断溅出。你仔细观察一下便可发现,乒乓球并没有被顶在水流的最上端,而是在“开花”的顶端稍下些的一侧。
&&&&旋动自来水龙头,改变从滴口喷出的水流速度,你可发现:当流速增大时,乒乓球会随着水流的升高而上升;当流速减小时,乒乓球又会随着水流高度的降低而下降。缓慢地平移滴口,乒乓球还会跟着水流移动呢。
&&&&没有自来水的地方,可根据虹吸原理,在高处放一大盆水,先在橡皮管内灌满水,然后把不接眼药水瓶的一头浸入水盆内,同样可获得向上喷射的水柱。如果你是冬天做这个实验,不妨用胶布把眼药水瓶和橡皮管固定在桌脚或椅背上,别让水把自己的衣服都淋湿了。
&&&&转动的水罐!
&&&&这个小活动需要的材料有:锤子,钉子,空罐,流动的水,一段绳子。
&&&&用锤子和钉子沿着空罐接近底部处锤出4个距离相等的孔。当你从每个钉孔拿出钉子时,每一次都向相同的方向掰一下钉子,使得每个钉孔都朝同一方向。弄弯罐子上边的垂片,使它朝上,并在它的开启处拴一个绳子。现在提起绳子的另一端,把罐移到水池的水龙头下,罐中注满水。现在用绳子提起罐子,当水从罐中的钉孔流出时,它将快速地开始旋转。
&&&&对每一个作用力而言,都会产生一个同等的反作用力。在这个实验中,水从罐中流出时是呈角度流出的,由于罐是被绳子提起来的,因此它运动起来的阻力就很小,水流出的力量就足以使它旋转。
&&&&在接近罐子底部锤4个孔。把钉子朝某一方向掰一个角度,以便水流顺着角度喷出。抬高罐上部的垂片可做一个很好的抬升点。当罐被绳子抬起,从孔中流出的水流开始喷出。
&&&&摩擦力!
&&&&摩擦力是一种常见的物理现象。当你在路面行走时,由于鞋底与地面之间存在摩擦力(静摩擦力),你的脚才不会在地上打滑。相反,当你在雪地、冰面或极光滑的地砖上行走时,由于鞋底与“地面”之间摩擦力太小,一不小心,就会滑倒。这一正一反的两方面经验告诉我们,对于我们走路来说,摩擦力是必不可少的。
&&&&不仅是在两个物体间发生相对运动的情况下存在摩擦力,而且,在两个互相接触但未发生相对运动的物体之间也存在摩擦力。你之所以能够站在斜坡上而不滑下来,是由于你的鞋底与坡有足够大的摩擦力。你之所以能够用钉子把两块木板钉在一起,是由于钉子与木板有足够大的摩擦力。实际上,两物体相互挤压,发生形变,有弹力,而且它们有相对运动的趋势,就一定存在摩擦力。
&&&&由此我们可以说,阻碍互相接触的两个物体间相对运动的力,就叫摩擦力。
&&&&这个小活动需要的材料有:几个橡皮圈,装有东西的鞋盒,3支铅笔。
&&&&当我们开始开动汽车时,为使汽车前进,我们把车挡从低挡换到高挡,高挡用于在高速公路上行驶。这说明,开始移动某物所使用的力气要比保持该物移动所使用的力多。
&&&&把橡皮圈套在一起,并把它的一端固定在鞋盒里。把盒子放在一个光滑的地面上或桌面上,拉着橡皮圈的另一端。看一看,在盒子开始移动前,橡皮圈被拉长的距离。然后,再注意一下,保持盒子移动橡皮圈被拉长的距离。
&&&&为使盒子移动,橡皮圈被拉长的距离要更长些。这是因为静止摩擦力大于移动摩擦力。现在,在盒子的下面放上3支铅笔,再做一次静止实验。这个实验用更小的力就可使盒子移动。滚动轴承可用于减小摩擦力。
&&&&把橡皮圈套在一起。用一根小棍或铅笔把橡皮圈固定在鞋盒里。橡皮圈被拉出的长度证明用了多少的力。铅笔像一个轴承,减小了摩擦力。
&&&&两个互相作用的物体,当它们发生相对运动或有相对运动趋势时,在两物体的接触面之间会产生阻碍它们相对运动的作用力,这个力叫摩擦力。
&&&&竹筷提东西!
&&&&桌上有一只空玻璃杯、一大碗大米和一根下圆上方的普通竹筷。要求用这根筷子提起满满一杯大米,你能行吗?也许,你认为这挺简单,把米倒入杯中,把竹筷垫在杯底某一直径位置上,再把筷子水平提起,一杯大米不就被提起来了吗?其实,这一办法说起来简单,真的做起来却是挺困难的。即使提起来了,稍一不留神便会“杯砸米撒”,前功尽弃。
&&&&有一个既稳妥又方便的方法,你不妨一试。先在杯子里装上半杯米,然后把筷子竖直插在中间(截面呈正方形的一头朝下),用手将杯内的米压紧,再陆续往杯子里加大米,一边加一边压紧,直到杯子里装满大米。要注意的是,在加米和压紧的过程中,应始终保持筷子竖直,切不可让它左右摇动。此时,提起竹筷就可把满满一杯大米拎起来了,提着它走几步,杯子也不会掉下。如果米加满压紧后,再往杯中洒入少许清水,等一会儿再提起竹筷,那就更靠得住了,即使你提着竹筷缓慢地升高、下降,杯子也不会掉下来。
&&&&这是由于米粒被压紧后,米粒与米粒之间,米粒与竹筷之间,米粒与玻璃杯壁之间的摩擦力很大,足以与整杯米的重量相平衡。洒点水能使米粒发胀,相互间挤压得更紧,摩擦力增大。当然,水不能倒入太多,否则便适得其反了。
&&&&重力!
&&&&在生活中,我们无时无刻不能感到重力的存在。一本书放在桌子上不会无缘无故地飞起来,我们站在地球上也不会无缘无故地飞到天上去。这一切都是重力的作用。那么,什么是重力呢?简单点说,重力是万有引力的一个分力,它是垂直向下的一个力。所以,我们站直的时候会觉得很稳当。
&&&&除了生活中的这些感受以外,我们还有什么方法证明重力的存在呢?下面,就让我们通过一些小活动,来了解重力吧!
&&&&找重心!
&&&&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、月亮和其他星星依然在头顶上,看不出有向下落的样子,那么,是什么使得苹果往下落呢?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他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,所以找重心就容易得多。
&&&&做第一个实验时,要在薄纸板上用圆规画一个圆。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。
&&&&同样,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常平稳。
&&&&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规则纸板的重心。将纸板上的这一点放在针尖上,它也会完全平衡起来。
&&&&一个物体的各部分都要受到重力的作用。从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫做物体的重心。
&&&&物体的重心位置质量均匀分布的物体(均匀物体),重心的位置只跟物体的形状有关。有规则形状的物体,它的重心就在几何重心上,例如,均匀细直棒的中心在棒的中点,均匀球体的重心在球心,均匀圆柱的重心在轴线的中点。不规则物体的重心,可以用悬挂法来确定。不过,不规则的物体,它的重心不一定在物体上。
&&&&螺旋和杠杆!
&&&&这个小活动需要的材料有:一张纸,剪子,铅笔,桌子,两块木板(约跟桌子一样高),彩色笔。
&&&&把纸剪成一个斜坡,用一个斜面紧密卷成圈,螺丝钉是一个一圈一圈卷起的斜面。当用杠杆时,只需用很小的力就能抬起桌子。
&&&&从一张纸上剪出一个直角三角形来做成一个倾斜面。把笔放在纸的三角形短边位置,朝着三角形的顶尖处,把纸卷在铅笔上。用彩笔沿着剪下的斜边标出记号,这样将会形成一个螺旋形支撑。当你在卷纸时,请保留三角形的底线(或称基本线)。这个倾斜将会沿着铅笔螺旋形上升,形成一个螺丝钉模型。这就说明,螺丝钉事实上是一个倾斜平面。
&&&&杠杆是由一个硬棒及这个硬棒的支撑点组成的,这个支撑点叫支点。杠杆得益于从重物点到支点的距离短,而从用力点到支点的距离长。
&&&&为了做一个杠杆,把一块木板靠近桌子垂直立起,把另一块木板放在上面。把放在上面的木板的一端放在桌边的下面,按下木板的另一端,这个很重的桌子就很容易被抬起来。
&&&&有很多杠杆原理的例子,如启瓶盖的动作,有轮的手推车,锤子等等。
&&&&摆体与势能!
&&&&这个小活动需要的材料有:绳子(大约80厘米长),重物(例如铝坠),两把椅子,扫帚,一本书。
&&&&用扫帚做支持摆动物的材料。把两把椅子背靠背地放置,中间相隔大约90厘米的距离,把扫帚横架在两把椅子背上,使之成为一个支持悬挂物的横杠。
&&&&下一步,把绳子的一端紧紧拴在扫帚把的中间部分,使绳子结在横杠的下方。把铝坠拴在绳子的另一端,使铝坠稍稍高出地板,将多余的绳子剪掉。把铝坠拉向一端,并且放开后,这个重物将按照固定的节律来回摆动。重物摆一个来回所花费的时间被称做摆动的周期。
&&&&直立一本书,作为起点标志。把一本书直立在地板上,作为重物摆动的一个起点标志,拉过重物,使之靠在书上,然后将其放开,重物将来回摆动。尽管它可以摆到离书很近的地方,但它不会碰到书上。
&&&&当一个重物被拉起到一定的位置的时候,重力作用使这个物体具有势能,当重物被放开后,势能就被转换为动能。这就使重物能够沿弧线摆动。
&&&&当摆动到最高点时,重物将在最高点停留瞬间,这时,动能又被完全转化成势能。这种能量的相互转化一直在交替进行着,当摆动物从最高点到最低点时,它的摆动速度从最小变成了最大。如果不存在摩擦力和空气阻力的话,这个摆动现象将永远持续下去。而实际上摆动的铝坠一经从书本上离开就再也不能碰到书本了。
&&&&摆动传送能量!
&&&&这个小活动所需要的材料有:两个铝坠,一根绳子(长约2米),两把椅子,一把扫帚。
&&&&这个实验装置很容易在地板上做好。把绳子绳子上的两个圈作为两个摆动点的连接。从中间剪断,先拿其中的一根绳子,并在它的上面拴两个圈状绳套,使两个绳套距绳子两端30厘米。把这根绳子的两端都拴在扫帚把上,使两个绳结相距60厘米左右。把剩下的一根绳再从中间剪断,每根绳上拴一个重物。把每个重物分别拴在前一根绳子的两个绳套上。再把整个装置放在两把背靠背的椅子背上。两把椅背相距90厘米。
&&&&当这个装置都放好了以后,用一只手抓住任把重物拴在绳套上。把扫帚把放在椅子上。当一个摆动物开始摆动时,另一个被固定在圆线上。一个绳套处,以使该侧的重物不能运动。同时,使另一侧重物作弧形摆动,摆动幅度约为8至10厘米。这时,把握住绳套的手放开,起初,两边的重物会同时往复摆动,但摆动几次后,其中一个将几乎停止摆动,而另一个在摆动,摆动几次后,摆动的重物会停下,而原来停止的重物开始摆动。这种现象将持续数分钟。
&&&&这是因为能量通过绳子交替传递给两侧的重物。
&&&&滚球传递能量!
&&&&这个小活动需要的材料有:约8个滚球,2至3本书(精装,约2.5厘米厚)。
&&&&用书做成一个斜坡。把书靠在墙上,使书背向下,使书的上部形成可以使滚珠滚动的滚槽。
&&&&将末尾的书翘起约2.5厘米做成一个斜坡。将各书间连紧。将滚珠并排放在槽中并使它们相互接触。现在把其中一个滚珠拿到用书做成的斜坡上并放手。当这个滚珠碰到那一排滚球时,这一排滚球的头端的一个将滚走。如果从斜坡上滚下2个滚珠,那么前端的2个滚珠滚走,如果是同时滚下3个滚珠,那么前端滚走3个。
&&&&为什么会是这样呢?
&&&&滚下斜坡的滚珠的能量通过滚珠排传递到最前面的滚珠,并使其滚动,2个滚珠的能量则传给前面的2个滚珠,并使它们滚动。
&&&&滚下1个滚珠并使前面1个滚动。
&&&&滚下2个滚珠并使前面2个滚动。
&&&&###自由落体定律
&&&&这个小活动需要的材料有:垒球1只(或小橡皮球),高尔夫球1只,同样大小的2张纸,高处的平台(楼上的窗口阳台等)。
&&&&垒球和高尔夫球同时落地。
&&&&看清下面没有人,同时握住两只球并同时松手,两只球将同时碰到地面,即使高尔夫球要轻一些。重力对各种物体的作用是一样的,无论其形状、大小或重量。
&&&&平展的纸受到的空气阻力要大些。
&&&&把一张纸揉成小球,并将其与另一张平整的纸一同向下放,纸球的下落要快得多,即便它们的重量是相同的。这是因为空气阻力作用于下落物体。
&&&&把一只球水平抛出去而另一只球同时在同等高度上自由下落,两只球碰到地面的时间是一样的,而水平抛出的球在水平方向上多运动了许多。水平运动改变不了物体下落的速度。水平扔出的球在水平运动的同时也在下落,而且其下落速度与自由落下的物体是一样的。
&&&&气压!
&&&&在3个世纪以前,德国的马德堡市曾公开做了一个实验,市长、发明抽气机的奥托·格里克将2个直径为37厘米的空心铜半球合起来,使之密不漏气,然后用抽气机把铜球里的空气抽掉。在每个半球的环上各拴上4匹壮马同时向相反方向拉,两个半球无法分开。最后,用了20匹大马,随着一声巨响铜球才一分为二。
&&&&这就是著名的马德堡半球实验。该实验说明,空气不仅是有压力的,而且这个压力还很大。一个成年人的身体表面积平均为2平方米,他全身所受的大气压力为20万牛顿。
&&&&空气的压力!
&&&&空气是有压力的。它时刻都对我们周围的一切东西施加着压力,包括我们的身体。可以用一个最简单的办法,来证明空气压力的存在。
&&&&活动需要的材料和用具:气球、漏斗。
&&&&剪一块气球胶皮,将它紧紧地绷在一只漏斗的大口上。你从漏斗的小口处吸气,注意胶皮发生的变化。然后,使漏斗朝着上、下、左、右不同方向,重复这个活动。
&&&&你会看到:当吸气时,胶皮向里凹的;无论漏斗朝着什么方向,都会产生同样的结果。使胶皮里凹的,正是空气压力。
&&&&当你吸去漏斗中的一部分空气时,胶皮外侧的空气压力就会大于内侧的压力。因此,胶皮被压向里凹。漏斗朝不同方向的结果都是这样,说明空气在各个方向都有压力,而且大小都是相等的。
&&&&科学家们用实验证明:在海平面上,1平方厘米的面积,空气压力大约为1千克。
&&&&气球的重量!
&&&&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,使天平平衡。
&&&&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。
&&&&这为什么会这样呢?
&&&&有人说:“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一个力,瓶子应该显得重一些才对。”
&&&&这两个答案对吗?
&&&&这两种说法都没有说到关键的地方。压缩空气引起气球向上运动,喷气又引起瓶子向下运动,这两边大小相等,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,再做一次实验。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,到哪里去找答案呢?
&&&&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的体积,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,它的重量就不是一瓶空气,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后,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。
&&&&水流过手帕!
&&&&本实验需要的材料:水,广口瓶或水杯,橡皮圈,手帕。
&&&&把手帕绷紧盖在瓶口上。在水池上面,用一个手帕盖在瓶口或水杯口上,用橡皮圈把它紧紧地固定好。通过手帕给瓶中加水,直到加满为止。在水池上方,小心地把瓶子倒置过来。水不会从瓶中跑出来。
&&&&用小水流向瓶中加水。水之所以能够通过手帕流进瓶中,是因为水流的力量冲破了手帕孔口的表面张力。水之所以流不出来是因为在手帕网孔中的水产生了表面附着,而外面的气压向上以同等的压力顶住了倒置的瓶中的压力。气压向上顶住了手帕,表面附着使水无法出来。
&&&&喷泉的秘密!
&&&&在两个大烧瓶的橡皮塞上各打2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,相互用皮管连接,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。如果把喷口弯一个角度,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。
&&&&砸不碎的酒杯!
&&&&取一根长1.5米左右,直径约2.5厘米的木杆。在杆子的两个顶端,沿杆的轴线各钉1枚大头针,大头针进入木杆的深度有3至5毫米即可,再用老虎钳截掉大头针的“大头”。然后,把杆搁在分别置于两把椅子上的两只玻璃杯上。杯子只和杆两端的大头针接触。
&&&&抡起另一根粗大结实的棍子朝木杆的中央猛劈下去,木杆被劈断了,而玻璃杯却安然无恙。劈得越猛,实验效果越好。
&&&&不宜用硬木制成的杆子做这个实验,因为它们很难折断;而用白松或红杉树干做成的杆子是一定可以打断的。为了取得戏剧性的效果,可以用盛有葡萄酒的高脚酒杯来代替玻璃杯。而粗大结实的棍子也可用长1米左右的自来水管或钢杆来代替。因为杆的末端和酒杯最宽部分之间有空隙,所以即使木杆不断,杯口也只需承受使大头针弯曲所需的微小的压力,既不会破碎,也不会翻倒。
&&&&用高速电视摄像机拍摄的画面显示,木杆两端的初始运动几乎总是向上的。当外加的冲击传到杆端时,它们已经跳离了杯口。而且,杆端的这一上升过程与杆子中央部分的形变几乎是同时发生的,没有明显的时间滞后。
&&&&木杆受到打击时两端总是跳起来这一事实,启发我们可以不用大头针,把杆直接搁在杯口,从而使这个实验显得更为简单。事实上,这样做有时也能成功,只是失败的风险更大了。它需要表演者有更精确得多的打击技巧。
&&&&一是棍子必须严格沿竖直向下方向劈向木杆,否则木杆就会对杯子施加一水平方向的作用力,使一个或两个杯子翻倒。二是打击点必须在杆子正中央,否则,杆受到打击后的几何形状不再对称,其中的一个杯子就有可能因承受过大的压力而破碎。大头针的作用正在于可大大减小上述影响。
&&&&如果你想尝试这一实验,开始时仍应谨慎地用一些不易破碎的支撑物如塑料杯、饮料罐等来代替玻璃杯,直到掌握了足够的打击技巧之后,再换成玻璃杯。
&&&&吹不大的气!
&&&&准备一只气球和一个长颈瓶,将气球塞进瓶内,拉大气球的吹气口,反扣在瓶口上。嘴对瓶口用力吹气,尽管你使出最大的劲,吹得面红耳赤,气球只不过大了一点点,但却怎么也鼓不起来。
&&&&原来,瓶子内本来有空气,当把气球的吹气口反扣在瓶口上后,这些空气就被密封在瓶内。当吹气时,瓶内空气的体积被压缩而减小,因此,瓶内的压强增大,所以对气球的压力也增大,当瓶内的压力与吹气球产生的压力相当时,气球就再也吹不大了。
&&&&吹不掉的纸!
&&&&找一个缝纫机上用的线轴,裁一张手掌大小的方形硬纸片,中间钉入一枚大头针(或图钉),用手掌托住纸片,使针尖对准线轴的孔。你从线轴的上方使劲往下吹气,同时移开托纸片的手,你会发现纸片不会往下掉而会自由地漂浮。
&&&&当你用力吹气时,气流急速地从线轴下端和纸片中间的空隙中通过,空隙间的气压相对小于纸下面的正常气压,纸便被下面的空气托住。
&&&&飞机上天的原理也是如此。机翼设计成上面为拱形,下面为平直,当飞机前进时,机翼上面的气流速度要大于机翼下面的气流速度,飞机便得到了较大的升力。
&&&&“烟圈”炮!
&&&&找一张长约250毫米、宽约150毫米的硬纸,卷成一个高约150毫米的圆筒,并用胶水粘好。将圆筒两端用硬纸封好,在一端的中央部位剪出一个直径为10毫米的小圆孔,这样,“烟圈”炮就做好了。在桌上点燃一支蜡烛,在距蜡烛300毫米处架好“烟圈”炮,使炮筒中央的小孔对准烛焰。然后将筒内充满烟雾,你在炮筒底部轻轻弹几下,炮筒射出一串串的烟圈,蜡烛就被烟圈“炮弹”打灭了。
&&&&当你轻轻地弹炮筒底部时,底部的硬纸受到挤压产生振动,这个振动引起炮筒内的气体产生一股向前的气流。这股气流挟带着烟雾,来到炮筒口部时,由于圆孔周围的纸对这股气流的阻碍,使气流迅速地向圆孔集中,然后沿着圆筒边缘冲出。加上圆孔中心部分气流较急,烟雾相对较稀,所以,一串串翻滚的烟圈就形成了。远处的烛焰不得不向这小小的“龙卷风”低头。其实,炮筒内不充烟同样可以做上述实验,充烟是为了便于观察,同时也增加了趣味性。
&&&&降落伞!
&&&&这个活动需要的材料有:手绢,4根绳子(20至25厘米),重物(中等大小的铝坠等)。
&&&&在4个角上拴上绳。在绳上挂个重物。把伞叠起来以减少空气阻力。
&&&&把绳子拴在手绢的4个角上。从中心抓起手绢并把4根绳子拉齐,它们应是一样长短。把4根绳端拴在重物上并打个结。把手绢从顶部开始向重物端折叠,并把绳子缠绕在卷好的手绢上,这张开的伞受到较大的空气阻力。
&&&&这样手绢就成了一个小包。把这个小包向上空扔去。向上扔的小包到达顶点时开始下落,这时降落伞会打开,物体慢慢落地。
&&&&当把小包向上扔去时,空气阻力很小。降落伞打开后,空气阻力猛然间增大,并使下落变慢。
&&&&这个实验说明空气阻力和物体的表面积有关系,物体的表面积越大,它所受到的阻力也就越大。
&&&&自制晴雨计!
&&&&天气的变化与大气压的变化有着密切的关系。一般情况下,气压稳定且缓缓上升时,说明天气要转晴。反之如果气压持续下降,就意味着天气从晴朗向阴雨转变。所以我们自己制作一个简易的气压计,就可以预测天气的晴雨变化,所以给这个仪器起名叫做晴雨计。
&&&&取一个墨水瓶(其他瓶子也可),一根长20厘米的细玻璃管,一块硬纸板或是一块木板,一个软木塞(塞在玻璃瓶上用),食用油少许,两根质量好的皮筋。
&&&&将玻璃管两端的断口处,用细砂纸打磨,也可以用小钢挫把断口处磨光滑,目的是防止割破手指。
&&&&向玻璃管内滴入一滴食用油,然后将玻璃管插入软木塞,再将软木塞紧紧地塞入墨水瓶中。
&&&&在一张白纸上,画出14厘米的刻度,刻度可以按直尺或三角板上的刻度画(包括厘米和毫米线)。将画好刻度的白纸贴在木板或是硬纸卡上。
&&&&将皮筋分别在细玻璃管的两端缠一卷,然后再固定在木板上或是硬纸卡上,这样晴雨计就制好了。
&&&&当外界的大气压升高时,瓶内气压小于外界大气压强,玻璃管内的油会下移;当外界大气压强下降时,瓶内气压大于外界的大气压强,油滴会上移。根据油滴上下移动的位置,即可以了解大气压强的变化,做出天气将要变阴还是转晴的判断。
&&&&注意:(1)晴雨表要放在温度比较稳定的地方(如地下室)。否则,温度的变化,会影响气压的变化,使观测不准确。
&&&&(2)为了减少墨水瓶内空气热胀冷缩的影响,可在瓶中先加入适量的水,使瓶内只留下少量的空气。
&&&&(3)软木塞与玻璃管、墨水瓶口之间要密封,不应有漏气的地方,可以用火漆或是石蜡密封,也可以将我们平时照明用的蜡烛熔化后滴在需要密封处。
&&&&(4)可以反复观察天气的变化与晴雨计的变化情况,必要时,可以做一下记录。
&&&&###声音传播之迷
&&&&语言是我们人类交流的重要手段。声音是语言的载体,如果没有声音,人类不但无法相互交流,而且世界会变得非常单调和乏味。那么,声音是如何产生的?它又是如何传播的呢?
&&&&空气中的各种声振动是产生声音的根源,发出声音的物体称为声源。声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去,人们最熟悉的传声媒质就是空气。除了气体外,液体和固体也都能传播声音。振动在媒质中传播的速度叫声速,在任一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密度,因此,声音在不同媒质中传播的速度是不同的。
&&&&物体在每秒内振动的次数称为频率,单位为赫兹(hz)。每秒钟振动的次数愈多,其频率愈高,人耳听到的声音就愈尖或者说音调愈高。人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。一般说来,人耳只能听到频率为20至20000hz的声音,通常把这一频率范围的声音叫音频声。低于20hz的声音叫次声,高于20000hz的声音叫超声。次声和超声人耳都不能听到,但有一些动物却能听到,例如老鼠能听到次声,蝙蝠能感受到超声。
&&&&声音的发生!
&&&&在前文中,我们已经提到了“空气中的各种振动是产生声音的根源”。也就是说,声音是由物体振动产生的。那么,物体振动是怎样产生声音的呢?
&&&&下面,我们就通过一些小活动来研究振动是如何产生声音的。
&&&&声音与振动!
&&&&我们参加文艺晚会,能听到演员动听的歌声和各种乐器的伴奏声,那么歌声和乐器声是怎样产生的?我们不妨来做几个小实验。
&&&&把手放在咽喉处,然后发声,手有发麻的感觉;用鼓槌敲铜锣,用手指接触锣面,手觉得很麻;用鼓槌敲鼓,马上往鼓皮上放一些爆米花,爆米花落在鼓皮上,一跳一跳的,蹦得老高。这些现象证明了声音是由物体振动产生的。
&&&&那么声音高低又是怎样产生的呢?我们再来做两个小实验:取一根长钢尺,将一端按在桌子边缘上,拨动另一端,当钢尺很长时,振动频率很小,声音很低。缩短钢尺伸出桌面的长度,伸出部分越短,振动就越快,频率越高,钢尺振动的声音音调就越高。
&&&&将橡筋单根或数根绷在硬纸盒上,在纸盒和橡筋之间插进铅笔。由于橡筋绷得松紧不同,拨动时就会发出高低不同的音调。
&&&&原来声音是由声源振动引起的,物体振动得越厉害,发出的声音就越强,音调就越高。
&&&&不同的发声方法!
&&&&这个小活动是着眼于研究声音是如何发生的。
&&&&(1)把直尺按在桌边,它的一半伸出桌外。用一只手压住桌面上的部分,另一只手轻轻将伸出桌外的部分往下拉,然后放手,让它上下跳动。
&&&&你听到了什么声音?你看到了什么现象?
&&&&(2)把音叉在橡皮上或软木上猛击一下,然后把音叉柄竖立在桌面上。
&&&&你听到了什么声音?
&&&&再次把音叉在橡皮上或软木上猛击一下,叉柄竖立在桌面上。这次仔细地看看音叉叉子,你能看出音叉在运动着吗?
&&&&(3)在盆里倒上半盆水,音叉在橡皮垫或软木垫上猛击一下后,迅速放入盆中。
&&&&你看到了什么现象?你能说明为什么吗?
&&&&(4)用线缠住乒乓球,请伙伴提着线头。音叉在橡皮垫或软木垫上猛击后,立刻靠近乒乓球,使叉子与乒乓球刚刚相接触。
&&&&你看到了什么现象?你能说明为什么吗?
&&&&(5)把橡皮筋绷在手指上,手指微微伸展一下使它绷紧,用你的另一手拨一下橡皮筋。仔细看看这一时刻的橡皮筋。
&&&&你看见橡皮筋上发生了什么现象?
&&&&(6)用棒击一下小鼓,然后轻轻地触摸一下鼓面。
&&&&你手上有什么感觉?你能说明为什么吗?
&&&&把纸屑或米粒撒在鼓面上,再次击鼓。你看到纸屑或米粒发生了什么现象?你能说明为什么吗?
&&&&(7)对着奶瓶瓶口吹气,使奶瓶发出声音。
&&&&在这种情况下,声音是怎么发生的呢?
&&&&通过这个小活动,你已看到若干种发声的方法。你知道声音是怎样由于敲击、弹拨及吹气而发生的。
&&&&你看到正在发音的音叉是如何激起水的溅泼、如何使乒乓球运动起来的,构成这种运动的原因是与水或乒乓球相接触的音叉本身在作一前一后的运动。这种忽前忽后的运动方式叫做振动。小鼓受击后,鼓面开始振动起来,因而撒在它上面的纸屑或米粒随着上下跳动。归根结底,声音的发生只是由于某种物体在作振动而已。
&&&&声音的强弱!
&&&&在前面的活动中,大家已经了解了一些发声的方法,包括弹拨、敲击和吹气。也许,你们中有些人发出的声音较轻,有些人发出的声音较响,这都取决于你拨、敲、吹的用力程度。
&&&&把伸在桌边的尺子,向下按得再低些,尺子发出的声音就更响了。把音叉往橡皮垫或软木塞更用力地击去,音叉发出的声音就更响了。用另一只手把绷在手上的橡皮筋拨得大些,然后放手,橡皮筋发出的声音就更响了。鼓敲得重些则发出声音更大些。对着瓶口更用力地吹气,瓶子发出的声音就更响了。
&&&&大家也可用其他方法使微弱的声音变得响亮,采用不同形状的纸筒是方法之一。在上一个活动中你已有经验,用纸管来倾听表的滴答声比不用纸管时响亮些。这里,我们用3种不同形状的纸筒来进行测试,看看哪种形状的纸筒使微弱的滴答声听起来最为响亮。
&&&&把表放在纸筒的一端请一个同学拿着表,使它距离你的耳朵约25厘米处,或许你刚刚能听到微弱的滴答声。
&&&&然后,把表放入纸筒的一端,使另一端离你耳朵约5厘米的地方。这时听到的声音是否比刚才听到的响亮些?
&&&&把表放入喇叭形纸筒的大口端内,使另一端离你耳朵约5厘米处。现在你听到的滴答声是否比第一次听到的响?是否比第二次时听到的响?
&&&&把表放在喇叭形纸筒大口端内!
&&&&把表放入喇叭形纸筒的小口端内,使另一端离你耳朵约5厘米处。用哪一种形状的纸筒听到的滴答声最为响亮?
&&&&把表放在喇叭形纸筒小口端内!
&&&&正如微弱的声音可以变得响亮,响亮的声音也可以变得微弱,下面就向你介绍几种这样的方法。
&&&&首先,剪一段约100厘米的绳子,把闹钟缠绕起来。
&&&&使闹钟闹起来,提着绳子把它放入盒子里。闹钟的声音有什么变化?
&&&&用毯子衬垫在盒子里,再使闹钟闹起来,提着绳子把它放入盒里。
&&&&这次,闹钟的声音有什么变化?
&&&&用其他材料衬垫盒子,重复上面的实验。
&&&&你知道为什么这些衬垫物能改变闹钟声音的大小?
&&&&原来,声音的强弱,取决于发声时弹拨,敲击或吹气的用力程度。改变声音的强度有若干种方法,用某种形状的管子及喇叭筒都可以使声音变得响亮些,某些编织物如毯子、地毯和窗帘都能够吸收声音,用它们阻挡可使声音变得轻弱。
&&&&###如何改变音调
&&&&我们知道,对着开口的瓶口吹气,瓶子便会发出嗡嗡声,这是因为瓶里空气振动而发出声音。这个小活动是研究怎么使发出的声音变得高些或低些,或者叫做改变音调。通过这个小活动,你会知道几种改变音调的方法。
&&&&让直尺的一半伸出在桌子之外,用一只手按着尺子,另一只手轻轻地把自由端朝下拨,然后放手,倾听发出的声音。
&&&&这次让直尺的1/4伸出在桌子之外,把自由端轻轻地朝下拨,然后放手,倾听发出的声音。
&&&&仔细分辨,两次发出的声音有什么不同?哪一个发出的音调高?你能说明发出不同音调的原因是什么?
&&&&把橡皮筋松松地套在手指上,拨一下,倾听发出的声音。
&&&&把橡皮筋绷得紧些,留心别绷断了。拨

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