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第6章 物理世界(1)

水能流向高处吗

人们常说“人往高处走,水往低处流”,那为什么涨潮的海水会涌上岸呢?你知道其中的道理吗?涨潮的海水涌上岸,是因为涨潮时月亮对海水的吸引力使海水上升,高出海平面而涌到岸上来。所以,水是能流向高处的。

烧不破的纸锅

让我们一起来做个有趣的实验,用一张纸摺成一只小纸锅,里面盛上水,四角穿上四根线绳,把它吊起来,下面点一支蜡烛。当水烧开后,我们会发现纸锅竟完好无损。为什么会出现水烧开而纸锅未破的现象呢?因为水在沸腾的过程中始终保持在100℃,而纸的燃点超过100℃。因此,虽然水烧开了,但是在水的保护下,纸没有被烧着。

熟鸡蛋放冷水中易剥皮

煮熟的鸡蛋在冷水中浸一会就容易剥皮,这可以用热胀冷缩的原理解释。因为鸡蛋是由硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的,它们的伸缩性有很大的差别。热的鸡蛋立即浸入冷水里,蛋壳温度降低,很快收缩,而蛋白保持原来的温度没有收缩,一小部分蛋白挤满蛋的空头处。随后蛋白温度逐渐降低而收缩,与蛋壳脱离开来,这时,再剥起来就不会连壳带“肉”一起剥下来了。

能取暖的冰屋

大家听说过爱斯基摩人的冰屋吗?在零下50多摄氏度的漫长黑夜和冬天,他们的冰屋怎样起到保暖防寒的作用呢?首先,冰屋不透风:其次,冰是热的不良导体,能起到保护热量的作用;再次,冰屋没有窗,门口挂着兽皮门帘可以减少空气的对流。这样,虽然在寒冷的冬天,冰屋仍能起到保暖作用。

汽车灯罩

汽车灯由灯泡、反射镜和玻璃罩组成,相当于一个透镜和棱镜的组合体。当夜晚行车时,司机不仅要看前方,而且还要看路边的行人、路标等。透镜和棱镜对光线有折射作用,灯罩通过折射,将光分散到周围,同时这种散光灯罩还能使一部分光向上折射,照明路标和里程碑,从而确保行车安全。

闻其声而不见其人的道理

人们为什么可以隔墙说话,这是因为在波的传播过程中,当障碍物的尺寸小于波长时,可以发生明显的衍射。一般来说因为声波的波长比围墙的高度大,所以它能绕过高墙,使墙外的人听到声音;而光波的波长小于高墙,所以人身上发出的光线不能衍射到墙外,墙外的人就无法看到墙内的人。

坐地日行八万里

运动与静止是相对的,坐地日行八万里是因为地球的半径为6370千米,地球每转一圈,人就随着地球表面转动了40003.6千米左右,即约8万里。人之所以感觉不到运动,是因为选取的参照物不同,相对于地球本身,人是静止的,而相对于地球以外的其他天体人又是运动的。

下雪不冷融雪冷的秘密

为什么我们常常感觉融雪的时候比下雪还要冷呢?这其中包含着一个物理常识。雪是高空中的水或水蒸气遇冷凝结而形成的,它的形成是一个放热过程,因此会感觉暖和。而雪在融化过程中需要吸收热量,因此比下雪冷。

潮汐是怎么产生的

住在海边的人经常会看到涨潮落潮,那么潮汐是怎样产生的呢?潮汐主要是由月球的引力引起的,这个引力是月球对地面的引力和地球、月球转动时产生的惯性离心力的合力。太阳的引力对潮汐也有一定的作用,但太阳引力所产生的作用只有月亮的五分之二。

怎样听自己血液的流动

平时,我们耳朵听到的声音都是外界的嘈杂声,根本听不到自己血液的流动,这是因为外界的声音淹没了血液流动的声音。怎么才能听见自己血液的流动声呢?当我们用海螺壳捂住耳朵时,听不到空气传播的声音,就能听到头部血液流动的声音,这是因为海螺壳的构造放大了血液的流动声。所以,如果没有空气传播和外界干扰,我们是能听到自己血液流动的声音的。

激光能看到吗

我们肉眼能看到激光吗?激光是世界上最亮的纯正的单色光,它是一种高频率的光,其频率在人眼所能看到的范围之外,所以我们看不见激光的光束。

人眼能看见的光束

人眼能看见探照灯的光束,原因有二个:一是探照灯所发出的光中有一部分光线是可见光,这些光的频率在人眼所能看到的范围内;二是因为空气中有灰尘,当光线照到灰尘上后被反射到人眼中,于是人眼看到了光束。

太空为什么是黑暗的

由于光只有经反射之后才能被人眼所感知,而太空是一个真空空间,太空中充满光子,但极少有光的反射物存在,所以人在太空中感觉不到这些光子的存在,感觉太空是黑暗的。

特殊的望远镜镜头

仔细观察望远镜,你会发现望远镜的物镜镜头会有红、蓝、绿、黄等不同的颜色。常用的望远镜镜头是蓝色或红色,目的是为了防止光线在镜片上发生漫反射,造成白茫茫的现象。红色镜头一般只在雪地上和阳光照耀强烈时使用,用来降低亮度。在正常情况下,为了增加色彩的对比度、鲜明度,提高观测效果,使用蓝色镜头较多。

照相机的闪光灯

在光线不足时照相,我们会看到一束光线从相机里闪出,这是因为一般的照相机都没有红外线或者超声波等测距系统,当周围光线较暗时,为了达到优质的效果,很多相机都得通过这个对焦辅助灯来增加亮度。拍照前打出的这束光就是为了照亮物体,使相机能够自动对焦。

高压锅的本领有多大

用普通的锅煮饭时需要很长时间才能把饭煮熟,但如果用高压锅来煮,很快就能把饭煮熟。这是由于高压锅在盖上锅盖后,形成一个密封的容器,加热时,锅内的蒸汽跑不掉,蒸汽的压强随温度的升高而不断增大,又因为水的沸点会随着压强的增大而升高,因此饭熟得很快。

飞机大翼上的小翅膀

飞机在空中飞行时,由于速度很快,机翼两边的空气气流很不稳定,机翼在空中的迎风面积大,阻力增加,影响飞机正常飞行。在机翼两端装上小翅膀后,延长了机翼的长度,能使气流转向、分散,降低空气阻力,保证飞机的正常飞行。

晴朗天空多蓝色

为什么晴朗的天空一般都是蓝色的呢?因为在晴朗的日子里,大气中会有许多微小的尘埃、水滴等物质,当太阳光通过空气时,红、橙、黄等波长较长的光都能穿透大气直接射到地面,而波长较短的蓝、紫、青等色光,遇到空气中的物质会发生散射,光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。越是晴朗的天气,天越蓝,这是因为此时大气中的尘粒、小滴、数量多,散射作用强。

红海为什么是红色的

红海是位于亚洲与非洲之间的一个狭长的海,是由于它的海水常呈现红颜色而得名的。红海海水本身并不是红色的,但是由于该地区气候炎热干燥,海水蒸发旺盛,海水含盐量大,水温也高,藻类植物繁殖旺盛,海水中大量的红色藻类植物把水映成红色。其次,撒哈拉大沙漠的红色沙尘暴经常散布在红海上空,这样红色的天空、海水,还有海岸边的红色岩壁,形成了奇特的红海景色。

大雨来临前的灰色天空

晴天的时候,天空蔚蓝无比。但为什么大雨来临前天空会变成灰色的呢?这和光线的散射有关。大雨来临前,云中的水滴又大又密,透明度很低,散射出来的光线很少,因此天空看上去是灰蒙蒙或黑沉沉的。

木头和铁哪个重

相同质量的木头和铁,哪个重呢?对于这一问题,人们会给出不同的答案。通常我们说的一吨木头和一吨铁,是指在空气中所称的重量,在空气中的一吨木头和一吨铁,它们的重量是相等的。但空气中物体的重量并不是它的真正重量,因为它们受空气的浮力会失去一部分重量。如果把空气中的一吨木头和一吨铁拿到真空中,由于真空状态下不存在浮力,由于体积的原因,木头失去的浮力比相同质量的铁失去的浮力大,此时木头的重量大于铁的重量。

河堤下宽上窄的道理

去过大坝的人都知道,河堤的纵截面是下宽上窄的。河堤之所以要筑成这种形状,是为了减小河水对它的冲击。假如河堤是竖直的,河水的推力和它本身重力的合力很可能会越过河堤底部,冲垮河堤。另外,把河堤筑成下宽上窄的形状,既节约了材料,还可减轻堤底的负担,防止泥土倒塌。

泥里走路费劲的原因

在坚硬的马路上走路,我们会感觉轻松自如,但为什么到了泥沼地里就会很困难呢?这是因为脚向地面踏下去的时候,全身的重量压在脚底的地面上,泥沼地的弹性限度小于脚对地面的压强,这样,脚就陷进去了。当走第二步的时候,就不得不把脚抬得比走平路时高,因此就会感到很吃力。

前轮小后轮大的拖拉机

我们日常看到的自行车、汽车等车辆,前轮和后轮都是一样大的,但为什么拖拉机是前轮小后轮大呢?因为拖拉机的前后轮分工不一样,前轮主要用来引导方向,后轮主要用来驱动承载重量。前轮小是为了操纵时灵活方便,节省动力。后轮大是为了减小单位面积的承载重量,使拖拉机不易陷入泥土。因此,一般拖拉机都要做成前轮小后轮大的怪模样。

汽车和火车哪个刹车快

汽车的重量和速度远远不如火车大,容易产生一个摩擦力来克服动力。而火车的重量和速度非常大,要想使它在快速行驶的过程中一下子停下来,是一件非常困难的事。虽然火车在每个轮上都安有刹车装置,但由于它运动起来的动力大,刹车对轮子的摩擦力还是很有限的,即使按刹车,由于惯性,它还要向前滑很长的一段路,所以火车不容易刹车。并且如果急刹火车,很容易出轨翻车。

鲸鱼游过翻起浪花的原因

小鱼在海里游动的时候,我们不会看到海面有什么变化,但鲸鱼游过时,海水就会激起滚滚的浪花。原因是鲸鱼的身体很庞大,它要占据许多地方,当它向前游的时候,离开的地方就会有水补充进来,因此在鲸鱼的尾部常常出现巨大的浪头。

公共汽车后多尘土的原因

疾驰的公共汽车后面常会飞扬起滚滚的尘土,这是什么道理呢?当汽车开来的时候,它要排开周围的空气,它驶过后,刚离开的地方就要有空气来补充,两旁和后面的空气会向行驶的方向涌来,形成一个漩涡,这个漩涡携带马路上的灰尘,紧跟在车子后面,这就是我们常看到的飞扬尘土。

河流中漩涡形成的原因

在河边玩的时候,你有没有注意到河水中的小漩涡呢?漩涡的形成是由于河水流得很急,当遇到高出水面的物体后,它就被物体挡住不能前进了,向后退时,后面接着流来的水流仍然向前冲,并带着它前进,这样,它既不能前进,又不能后退,于是只好在物体附近打起转来,就形成了漩涡。

不倒翁不会倒的原理

大家都玩过不倒翁玩具,但对不倒翁为什么不倒也许并不知道。不倒翁之所以不倒,是因为它的上部很轻,只在底部有一个较重的铅块或铁块,重心很低;另外,不倒翁的底面积大而光滑,容易摆动。当不倒翁向一边倾斜时,它和桌面的接触点发生变动,重心与接触点不在一条直线上,这时候重力就会绕接触点摆动,使不倒翁恢复原来的位置。

杂技演员平衡的物理依据

走钢丝是杂技演员经常表演的节目,为什么在细细的钢丝上他们掉不下来呢?因为物体想要保持平衡,通过它重心的竖直直线必须也通过与它接触的物体。杂技演员之所以能在细钢丝上来去自如,是因为他们始终使自己身体的重力线通过钢丝,所以能很好地保持身体平衡。通常杂技演员都是通过摆动两臂来寻找平衡的。

减小山坡斜度的山路

我们经常能看到修在山路上的公路是曲曲弯弯的,山上的公路修成弯曲的,是为了减小山的坡度,使行人与行车更加省力。弯曲的公路是怎样减小山的坡度的呢?在高度不变的情况下,如果公路是螺旋形的,就等于加长了山的斜面,也就降低了山的坡度,所以上山就会感觉省力一些。

海市蜃楼的形成

夏天,在海面上有时会出现山峰、船舶、亭台楼阁等一些美景,看起来仿佛就在眼前,其实相隔非常遥远,这种现象被人们称为“海市蜃楼”。海上为什么会出现这种景象呢?这是光在空气中传播时发生全反射造成的。海面上空气的折射率大,物体及建筑物发出的光线射向空中后不断折射,人眼逆反射光线望去就会看到空中的景物。沙漠上的海市蜃楼也是同样的道理。

脏雪和干净雪哪个融化快

雪融化大家都见过,但干净雪和脏雪那个融化更快一些呢?干净雪的白色反射各种颜色,当太阳光照射在雪面上时,太阳光中的七种色光大多被反射,地面不易吸收热量,因此干净雪融化慢。脏雪含有各种物质,表面粗糙不平,不易反射太阳光,地面吸收热量多,雪融化较快。

沥青铺路中的物理学应用

夏天,我们常常看到一些柏油马路会发软,这是因为黑色的沥青吸热能力强,如果沥青层太厚,炎热的夏天,沥青马路表面的温度会高出气温十几摄氏度,路面就会发软。因此,铺路时应该每浇一次沥青,就撒一层沙子,然后用压路机使它们紧贴,这样,柏油路在夏天才不易变软。

富兰克林与雷电

富兰克林是18世纪美国的科学家,1752年7月的一天,富兰克林在大雨倾盆、电闪雷鸣时将一个风筝放飞到空中,在风筝线末端拴一把铜钥匙,突然一道闪电掠过,他把手靠近铜钥匙,顷刻之间铜钥匙上发出一串串火花。就这样,富兰克林证明了天然雷电和人工发电一样,都可产生电火花。

百米短跑比百米游泳快的原因

观看田径比赛时,我们会发现百米短跑比百米游泳快得多,这是因为人在地上和水里的运动机制不同而造成的。田径运动员靠脚蹬地面产生的反作用力奔跑,反作用力大,所以跑得快。而人在水中游泳时,没有固定的支撑,只能靠向身后推动一定质量的水作加速度运动,来获得反作用力,从而使人身体前进,水的这种反作用力远远小于地面对人的反作用力,所以百米短跑比百米游泳要快很多。

人在水中不下沉的原因

刚学游泳时,我们虽然很害怕会沉入水底,但入水后发现身体并不会下沉,反而有一股很强的力托着我们。为什么会这样呢?其实人体70%的成分是水,平均密度在0.96至1.05之间。一个标准身材的成年人受浮力作用,头露出水面时的体重大约3公斤。身体浮力的合力点“浮心”由身体浸入水中各部分的几何中心决定,上体因相对密度小而趋于上浮,下肢因相对密度大而趋于下沉。如果将手臂平伸过头,浮心和重心会更加靠近,因而不会下沉。

朝霞和晚霞的形成

日出或日落时,我们常常会看到天空呈现出五彩缤纷的颜色,这是因为空气对光线有散射作用,当太阳光射入空气中遇到颗粒物时,太阳光就会发生散射。太阳光中紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来,因此,我们看到晴朗的天空总是呈现蔚蓝色,而地平线上空红、橙、黄等颜色的光透射能力强,这些光线经过空气的散射后,和蓝色、白色等相互交融,使天空带上绚丽的色彩。

死海不死的原因

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