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趣味实验:不沉的铜圆

(2012-01-28 20:11:07)
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杂谈

趣味实验:不沉的铜圆


    来源:《趣味物理学》

  铜圆在水里不沉,不但童话里有这种事情,就在实际中也有。你只要做几个简单的实验,就会相信这句话了。让我们从最细小的物件──缝衣针──开始。要使一枚针浮在水面,看起来是不可能的事,但是实际上这件事情做起来并不怎么困难。把一张薄纸放到水面上,上面放一枚完全干燥的针。另外用一枚针或大头针把薄纸慢慢压到水里去,从纸边开始一步一步压到纸的中心;等到全张纸都湿透了,它就会自己沉没下去,而针却仍旧留在水面上(图55)。假如你有一块磁石,那么你甚至可以把磁石放在杯子外面、水面的旁边来控制针在水面上的浮动。

   

  经过相当的练习以后,你竟可以不用薄纸就把针放在水面上:只要用两只手指抓着针的中部,在离水面不远的地方水平地放下就可以了。

  你还可以用一枚大头针(2毫米粗)、钮扣或者小巧的平面形的金属物件来代替缝衣针。等你这一些都已经会做而且熟练了之后,可以拿一枚铜圆去试试看。

  这些金属物品所以能够浮在水面上,原因是这些东西在我们手里蒙上了一层极薄的油,使得它们不容易沾水。正是因为这个缘故,漂浮着针的水面四周,形成了一个凹下去的表面,这种表面凹下去的情形,我们甚至能够直接看得出。   

  液体(水)的表面薄膜一直在想恢复原有的平面,因此对针发生从下向上的压力,支持了针不会沉下去。此外,针所以没有沉下去,还受到液体排斥力的作用,因为,根据浮体定律:针所受到的从下向上的排斥力(浮力),等于它所排开的水的重力。

  使缝衣针漂浮的最简单的方法,是事先把它涂上一层油;这种针可以直接放到水面上去而不会沉下。



自制透镜实验


  
水杯透镜   盛满了清水的玻璃杯,就是一个透镜。玻璃杯的侧面使水形成一个弯曲的表面,这很象一个中间厚、边缘薄的凸透镜(实际上是圆柱形透镜)。水杯透镜可以象放大镜一 把东西放大。现在就让我们通过水杯透镜来观察一页书。把书页紧贴在水杯的侧壁上,透过水杯,就会发现书上的字被放大了。  水滴透镜   在桌子上放两支铅笔,它们之间的距离约为四厘米。在两支铅笔下面铺上一 人民币做我们观察的对象。把一块 色透明的塑料薄膜盖在铅笔上。用一支干净的毛笔沾一些水,小心地把一个水滴滴在塑料薄膜上(水滴的直径约为四到五毫米)。它就是一个放大镜。   透过水滴可以看到钞票上的一些细小的图案都被放得很大,这说明水滴是一个放大倍数很高的透镜。   水滴的直径越小,凸度就越大。 可以在透明的塑料薄膜上,分别滴上 个直径不一 的水滴,来看看放大倍数和透镜的凸度的关系。不过,利用大小不同的水滴观察物体的时候,还要注意分别调节水滴和桌面的距离。水滴越小,离桌面越要近一些。   既然透镜的凸度越大,放大倍数也越大,那么,为了提高放大倍数,是不是可以任意增 凸度呢?不行! 如果细心地观察一下,就会发现,凸度很大的水滴,虽然放大倍数大,但是存在着三个缺点:第一,观察到的像大大走了 。第二,凸度越大,“透镜”就越要 近被观察的东西,实际上不容易做得到。第三,凸度越大,能看清楚的范围就越小,被观察的物体,只有中间一小块能够看得很清楚,旁边的都很模糊。  冰透镜   在隆冬季节, 也可以试着做一个冰透镜,不过,冰透镜没有水透镜那么透明,效果要差一些。在制作冰透镜的时候,要选择均匀透明的冰块。透镜的直径要尽量做得大一些, 为直径大,所以透镜就不能做得太凸。   有了自制的凸透镜,我们就可以 究凸透镜的光学性质了。   能把光线会聚起来是凸透镜的重要特性,所以凸透镜又叫做会聚透镜。 自己试试看。   盛水的球形玻璃瓶能取火,很早以前就有人知道了。如果在向阳的窗台上,放一个盛水的透明花瓶,它的球形部分所集中的阳光可能灼坏窗帘或家具。郊游的时候,有人把空瓶抛在森林里,球形的酒瓶充满雨水后,同 能会聚阳光,使周围的东西燃烧起来。一些森林火灾就是这 引起的。    也许不知道,冰透镜曾经拯救了一支南极探险队哩!这支探险队由于丢失了火种,面临着寒冷、饥饿和死亡的威胁。一个聪明的队员用冰块琢磨成一块凸透镜,把阳光聚焦,点燃了引火物,重新得到了火种。 
  用冰制造透镜,最早的记载是在我国。一千六百多年前,晋代学者张华在《博物志》中写道:“削冰命圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”这里冰就是指的冰透镜,艾就是指引火物——艾绒。


尝试静电电击的滋味


  

  把塑料飞盘用洗衣粉洗刷、冲净、晒干;再准备一块圆形铁片,大小比飞盘略小,在其中打一小孔,用20厘米长的丝线穿过小孔将它拴住,用一块干燥的毛皮用力摩擦圆盘的内侧,然后迅速拿开,再用手提着丝线的一端(这是为了不使手与铁片接触),将铁片放入圆盘内,这样圆盘上的电荷将聚集到铁片上,用手指去靠近铁片时,会有微麻的感觉,同时还可看到电火花和听见放电响声(这是因为电压高而产生放电,但因电量少,电流持续时间短暂,虽有微麻的感觉,但并不危及人体的生命与健康)
  
  注意:本实验的效果受环境影响较大,一般而言在干燥的天气比在空气潮湿时容易成功,晴天在人少的室内比在人多的室内容易成功;在室外通风处比在室内容易成功。



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