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第3章 物理小实验(3)

3.用点燃的蜡烛放在其中一只纸袋的下面(注意不要把纸袋烧着)。

4.过一会儿,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。

这是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。

喷雾器

你知道家用灭蚊蝇的喷雾器,工业上常用的喷漆枪的原理是什么吗?下面的实验将告诉你。

实验材料和用具:塑料管、杯子、剪刀

实验步骤:把一根塑料管的中部用火烤软后拉细,在最细处剪断,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会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变小,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。这就是灭蚊蝇喷雾器和喷漆枪的制造原理,你理解了吗?

可以倾倒的气体

实验材料和用具:大理石颗粒、10%稀盐酸

实验步骤:

1.在一个细口瓶中放十几粒大理石(主要成分是碳酸钙),再加入浓度10%的稀盐酸,瓶里就有二氧化碳气泡产生。

2.用一个插有弯玻璃管的塞子把瓶子塞紧,用杯子收集二氧化碳气体。

3.把点燃的火柴放在杯口,如果火柴灭了,说明二氧化碳已收集满,马上用纸把杯子盖住。

4.在一只大杯里点燃一段蜡烛,拿盛有二氧化碳的杯子像倒水一样把二氧化碳气倒入大杯中,可以看到蜡烛慢慢地熄灭了。

因为二氧化碳比空气重,所以能够“倾倒”。二氧化碳既不能燃烧,也不能助燃,它充斥在火焰周围把空气和燃烧物隔开,因此蜡烛就会熄灭。

看色识物

实验材料和用具:食盐、硫酸铜、硼酸、铁丝

实验步骤:

1.把铁丝的一头弯成一个小圆圈,沾水后,放在酒精灯或蜡烛的火焰上烧一烧,不要使上面留有任何东西。

2.把干净的圆圈先插入水中,再插入盐中,盐粒可以附在圆圈上,把它放在火焰上烧,你能看到黄色的火焰,是因为盐里含钠。而硼酸含硼,产生绿色火焰。硫酸铜晶体产生美丽的蓝色火焰。

其实,各种物质燃烧时都能产生自己特有的颜色。科学家利用光谱仪把各种物质燃烧时产生的颜色拍摄记录下来,成为光谱图。通过光谱图可以鉴定被测物质的化学成分。

上升的水

实验材料和用具:玻璃板、火柴棍、文具夹

实验步骤:

1.找两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,如图所示。

2.把它们竖直放在一只盛水的盆子里。过一会儿,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。

海市蜃楼

实验材料和用具:铁制脸盆、细沙、硬纸

实验步骤:把门窗关上,使室内的空气稳定下来。在脸盆的盆底内铺上一层细沙,再在靠近脸盆的细沙上放一些硬纸做的房屋和树木。然后把脸盆放在有火的炉子上,等脸盆里的细沙发烫时,沿着盆沿仔细观察,你会看到在对面的盆沿上,有倒悬着的房屋和树木的幻影。

这是光的折射造成的,沙面的一薄层密度较小的热空气使光线发生折射。沙漠中会出现“海市蜃楼”也是这个原因。

铁丝伸长

实验材料和用具:一根粗铁丝、一块玻璃、大头针或缝衣针、狭长硬纸条、一些重物

实验步骤:把粗铁丝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,过一会儿,你就看到穿在针尖上的硬纸条偏转了;吹熄烛焰,硬纸条会慢慢转回原处。

一般物体(包括固体、液体和气体)都具有热胀冷缩的性质。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。

弯曲光线

实验材料和用具:糖块、玻璃容器

实验步骤:把糖块放到盛有很多水的玻璃容器中,不加搅拌,一股很细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的,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,就造成深度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,但怪有趣的,不是吗?

照片不见了

实验材料和用具:1寸照片、玻璃杯

实验步骤:在桌上放一张1寸照片,再把盛满水的玻璃杯放在照片上,在杯上盖一只碟子。这时候你围绕杯子从任何一面看,都看不见照片了。照片真的失踪了吗?没有,照片还在杯子底下。这是因为照片反射的光经过玻璃杯底进入水里的时候,发生了折射;折射光线射向玻璃杯的侧壁,因而发生了全反射,反射的光线又折回水中,从杯口射出,所以从杯子的四周看不到照片,只有从杯口向下看,才可以看到杯底的照片。但是杯口被碟子挡住了。

手绢的秘密

实验材料和用具:玻璃杯1个、手帕1条、橡皮筋1条

实验步骤:

1.用手帕盖住杯口,用橡皮筋绑紧。

2.让水冲在手帕上。

3.水流进杯子里约七八分满后关闭水龙头。

4.杯口朝下,把杯子迅速倒转过来。

会发生什么现象呢?你马上就可以看到,水并没有流出了。这是因为大气压的关系,你能详细说明原因吗?

冲不走的小球

实验材料和用具:乒乓球

实验步骤: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,使它正好处在水柱正中。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,空气的压力就会减弱。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。

杯上飞轮

实验材料和用具:铝箔

实验步骤:

1.把铝箔剪成一个直径3~4厘米的圆片,八等分剪开,但不要剪通,中间留一个直径约1厘米的小圆。

2.把8个剪出的小片朝同一方向扭成一定的角度,做成一个叶轮。在叶轮的中心钻一个小孔,然后把一个按钮嵌在小孔里,如图所示。

3.拿一只杯子,盛上开水。找一根大缝衣针,针尖顶在叶轮中心的按钮上,用手捏住缝衣针,放在杯子上面。

这时,你会看到叶轮受到杯子里上升的热气的推动,就会旋转起来。

别看这个小叶轮简单,飞机上用的涡轮喷气发动机的重要部件——涡轮,和它工作原理相似。

响度能放大吗

实验材料和用具:勺子、叉子

实验步骤:

1.用饭勺撞击吃西餐用的叉子,听听它们发出的声音。反复几次,记住音响的大小。

2.将敲击过的叉子,立即直立地放在桌上,让叉子柄与桌面紧贴着。

你会发现,放在桌子上以后声音比原来响多了。这是因为,当叉子接触桌面时,使桌面也产生了振动。通常,振动表面积越大,声音越响。桌面振动,能放大音又发声的响度,这也就是许多乐器有木制的音板或音箱的缘故。

铁锈与氧气

实验材料和用具:橡皮筋、钢丝棉、铅笔

实验步骤:

1.用橡皮筋把一团钢丝棉绑在一支铅笔的末端,把它放在水中浸湿。

2.在一只深碟子中倒满水,把铅笔和钢丝棉放在碟子上并且用玻璃杯扣住,如图所示。

3.经过几天的时间,钢丝棉开始生锈,同时杯中的水位变得比碟子里的水位高了。

其实,钢丝棉生锈的过程也就是被氧化的过程,在这个过程中要不断地消耗杯中空气里的氧气,这就使杯子中的气压逐渐减小,杯外的大气压力就把水压入杯内。

鱼往哪里游

实验材料和用具:玻璃瓶、画片

实验步骤:在一只玻璃瓶里盛满水,把一张绘有大鲨鱼的画片放在玻璃瓶后面。你把画片一会儿贴近瓶子,一会儿又远离瓶子,就会看到鲨鱼游动的方向改变了:一会儿向左,一会儿向右。

这里盛满水的玻璃瓶相当于一个凸透镜,我们就是运用凸透镜的成像原理改变了鲨鱼游动的方向。

反作用力

实验材料和用具:转椅、枕头

实验步骤: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,转椅就会旋转起来,如图所示。枕头越重,抛出时用的力越大,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:作用力和反作用力方向相反,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。

蜡烛吹不灭

实验材料和用具:1根蜡烛、火柴、1个小漏斗、1个平盘

实验步骤:

1.点燃蜡烛,并固定在平盘上。

2.使漏斗的宽口正对着蜡烛的火焰,从漏斗的小口对着火焰用力吹气。

3.做使漏斗的小口正对着蜡烛的火焰,从漏斗的宽口对着火焰用力吹气。

你会看到,从漏斗的小口吹气时,火苗将斜向漏斗的宽口端,并不容易被吹灭。如果从漏斗的宽口端吹气,蜡烛将很容易被熄灭。这是因为,吹出的气体从细口到宽口时,逐渐疏散,气压减弱。这时,漏斗宽口周围的气体由于气压较强,将涌入漏斗的宽口内。因此,蜡烛的火焰也会涌向漏斗的宽口处。而气体从宽口到细口则是相反的,气流积聚的更强,容易把蜡烛吹灭。

提示:注意蜡烛燃烧时的安全。

手表显影

有些夜光表上的数字和指针是涂了微量含镭物质和荧光粉的。现在我们来做一个显影实验。

实验材料和用具:夜光表

实验步骤:

1.在暗室里,剪下一小块照相胶卷,并用黑纸包好(千万不能漏光)。

2.在纸包上放一枚回形针,再盖上一层纸,然后把夜光手表的表面扣在纸上,经过10个小时到几天的时间,把胶片冲洗出来,你就能得到一张清晰的、印有回形针的底片。

这是因为镭是一种放射性元素,它能放射出一种肉眼看不见的射线。这种射线能穿透纸张,并能使底片感光。法国物理学家贝克勒耳就是看到铀盐(放射性物质)使包在黑纸里的照相底片感光,大受启发,因而发现了铀的放射性。

会吹泡泡的瓶子

实验材料和用具:饮料瓶1个、冷热水各1杯、彩色水1杯、大盘子1个、橡皮泥1块、吸管若干

实验步骤:

1.将吸管逐一连接,形成长管(连接口用胶带封好)。

2.把吸管放入瓶中,并用橡皮泥密封住瓶口,再把瓶子放置在盘子中。

3.弯曲吸管,使吸管另一端进入有彩色水的玻璃杯中。

4.向瓶子壁上浇热水,杯子中的吸管会排放大量气泡。

5.向瓶子壁上浇冷水。

6.玻璃杯中的水会经过吸管流入瓶中。

很有趣吧,其实这是因为塑料瓶很薄,热可以穿过瓶壁,进入瓶子中的空气里。而瓶子中的空气受热后会膨胀。水中的气泡是空气膨胀时,被挤出瓶子的空气。当瓶子中的空气遇冷,就会收缩,水便占据了剩余的空间。

探索地磁场

地球的磁场本身是看不见又摸不着的,对它的测量更是不易操作,以下这个实验可把这两个问题简单解决。

实验材料和用具:纸管子(中间开了个窗)1根,铜芯线1根,胶带纸1卷,电池组(3伏)1个,可变电阻(500欧)1个,指南针1个,硬纸板1片,量角器1个,电流表1个

实验步骤:

1.用一张白纸粘在课桌上,并把指南针放在纸上,等它正确指向北方后,用尺在纸上画一条南北线,接着用量角器画一条东西走向的线,通过两线的交点画一些与南北或东西成45度角的线。

2.把铜芯线均匀地绕在管子上,大约绕100圈。在绕线的末端留出大约20厘米长的“尾巴”,为了使“尾巴”能固定住,可用胶带纸把它粘在管子上。用沙皮纸把“尾巴”外一层绝缘材料剥落。

3.把螺线管沿东西先固定在白纸上,这样产生的磁场就指向东西方向了。

4.剪一个与纸管子直径同宽、长度同长的硬纸片,并把指南针粘在纸片中央,塞入管子,这样自由伸缩纸片我们就可以通过窗口看到指南针。

5.把线圈、电池组以及可变电阻,电流计连成一个回路,通过调节可变电阻来调节回路中的电流,使指南针指向其中一条45度角线,并记下电流值。

利用近似无限长螺线管的磁场感应公式:B线圈=μ0nI=B地水平(此处n为单位长度的线圈数),可求出线圈中的磁场,也即水平方向的地磁场。大家可以把这个结果与用磁偏角仪所测得的结果(B地水平=│B地│cosθ)作一比较。

空气的重量

实验材料和用具:一块宽10厘米长半米的木板条、报纸、木棒

实验步骤:

1.把木板条放在一张结实的桌子上,让木条的1/3伸出桌外。

2.把一张完整的报纸平铺在没有伸出桌外的木条上,然后用一根木棒猛击伸出桌沿外的木棒。

你会惊讶地发现,你的击打并没有能把报纸打到空中去,无论你打得多么重,报纸仍然一动不动,倒是可能把木条打断。

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