物理趣味实验.docx
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物理趣味实验
一、奇特的杠杆
(1)实验目的认识杠杆省力的原理。
(2)实验器材约4米长的木杆1根,木支架1个,重约5千克的石块1块,桌子1张(桌面略低于木支架)。
(3)实验过程①取石块放在桌面上,并让其1/3露出桌面,再让一位同学拿着木杆一端;用木杆另一端把石块用力往上挑,这时,石块被能挑动吗?
②仍让这位同学拿着木杆一端,再在桌子前面用一个木架支起木杆。
然后用木杆另一端顶住石下方,再用手往下按,石块能被挑动吗?
③把支架慢慢移向桌子,并不断撬动石块,所用的力是越来越大不是越来越小?
④把支架慢慢移开,使之离桌子越来越远,并不断撬动石头,所用的力是越来越大还是越来越小?
二、这只气球会爆炸吗?
把一只气球吹足气,系紧口子。
再用一块透明胶布(橡皮膏也可)贴在气球上,拿一根针从贴着透明胶布的地方把气球扎破。
你想想看:
气球会不会“啪”的一声爆炸?
你也许认为气球要爆炸了吧!
其实,气球不会“啪”的一声炸掉。
在一般情况下,用针扎破气球,气球肯定会爆炸;现在的情况不同,你会看到气从针孔处徐徐冒出来,气球却象消了气的车胎一样慢慢地瘪下去。
是什么道理呢?
原来气球扎破时,溢出的空气造成一股压力,橡皮和胶布对这种压力的反应各不相同。
当压缩空气从气球扎破的地方冲出时,橡胶脆而薄,气球皮一下就被撑破了,同时发出很大的破裂声。
透明胶带比较坚固,它可以抵住压缩空气冲出造成的压力,所以气球不会“啪”的一声爆炸。
实验一观察扩散现象
准备一杯冷水和一杯热水,将两小粒高锰酸钾分别投人两杯水中,试观察比较高锰酸钾在两杯水中的扩散情况.如果你观察到了两杯水中高锰酸钾发生扩散的差异,想一想这说明了什么问题?
实验二感受大气压
取一个空的铝质易拉罐及一盆冷水,罐口缠上铁丝并固定,再将铁丝拧成柄状(要有一定的长度和强度),往易拉罐中加人少量的水,放在酒精灯上加热至沸腾,并继续加热数十秒,迅速(持铁丝柄)将易拉罐倒扣到冷水中,观察发生的现象.
注意:
此时易拉罐在气压的作用下被压扁且发出巨大的响声,实验者应有思想准备,以防惊慌中碰到其他实验仪器而被烫伤甚至引起火灾.本实验有一定的危险性,建议在老师的指导下进行.
实验三振幅交换
准备两个摆长一样的摆(摆锤质量要大些)和一根细尼龙绳,将尼龙绳两端分别固定在相同高度上,把两个摆的上端系于尼龙线的中部,悬点相距不超过10厘米(固定时要检查摆长是否一样).使一摆处于竖直位置,将另一摆沿垂直于尼龙绳方向拉开到某一位置(不一定要有5度角限制),放手让其在垂直于尼龙绳方向上振动,观察两摆的振幅变化(可能需要比较长的时间才能看出,所需时间与装置有关),可以看到,两摆的振幅会不断地交换.
实验四尝试一下静电触电的滋味
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.
实验五水是液体也能发生静电感应吗
把家用自来水开关调到有一股细流,把与毛皮摩擦过的塑料棒(或塑料梳子、笔杆)接近此细流,会清楚看到水流向塑料棒的方向弯曲.
实验六为什么欧姆表测灯泡阻值比计算值小
一只灯泡“220V25W",根据电功率公式可算得灯丝的电阻为1936Ω,用欧姆表测测看,测出来的阻值是大了还是小了,为什么?
实验七哪个瓶子滚得快
两个完全相同的玻璃瓶,一个装满沙,另一个装满水,放在同一斜面上滑下,哪个瓶子滚得比较快?
动手试试,想想看,为什么?
实验八木尺能保持水平吗
有一根长度为1m的木尺,用左右手的食指分别水平地支撑木尺的两端.这时候,左右某一个手指向对方靠近,木尺能够保持水平吗?
左右手指同时相互靠近,又会怎样?
(提示:
与摩擦力及力矩知识有关)
实验九水为什么不会洒出
在杯中倒人半杯水,上面用纸盖住.用手掌压住纸把杯子翻转过来,注意不让杯中的水洒出来.放开手,杯中的水也好,纸也好,都不会掉下来.即使水中放人一些木螺丝之类的小东西也没有关系.这是为什么?
实验十如何使单摆摆动起来
用一根约1m长的细尼龙线及一把挂锁做一单摆,要求用吹气的方法令其摆动,摆角要求达到30º左右,此过程中口与单摆平衡位置的距离保持在0.5m以上,且不得用身体或任何其他物体与单摆的任何部分及悬点接触,试设法达到目的,并想想为什么?
旋转体为什么会爬坡
常言道:
“水往低处流,人往高处走,河里的石头不会自己滚上坡”。
从物理学的角度来分析,物体不可能靠重力做功来提高自己的高度,只有外力克服重力做功才能增加物体的高度,可下面的实验似乎打破了常规。
在你面前有一个如图
(一)3.1(a)所示的用两只废日光灯管做的轨道,它的左端低而右端高。
还有一个用两只漏斗(中间填入黄土)粘合起来的旋转体[图(b)]。
把旋转体放在轨道下端,放手以后你会吃惊地发现,这个旋转体滚到坡顶上去了[图(c)]。
难道机械能守恒定律在这里不适用了吗?
请你仔细观察这套装置和旋转体的运动情况,说明向上滚的原因,并分析在什么条件下,旋转体就不能向坡顶方向滚动了。
【提示与答案】
通过观察,你可以发现这个轨道的下端窄而上端宽,再进一步观察,你能看到旋转体放在下端时,卡在轨道里的部分较少,重心较高;而当它放在上端时,卡在轨道里的部分较多,重心较低,如图
(二)3.1所示。
难怪旋转体要向上端跑呢!
这并不违反能量守恒定律。
知道了这个道理,旋转体不能向上滚动的条件就很好回答了:
如果在某处旋转体的重心位置等于或低于它在坡顶时的重心位置,旋转体就不能爬坡了。
设旋转体在坡底和坡顶时重心位置距离的水平投影为S,旋转体半径为R,则轨道倾角的最大值应满足tgθ=R/S的条件
叠砖块
这里有五块砖,请在不进行计算的情况下,把它们垒叠起来,要求最上面一块砖的俯视投影不与最底下的一块砖的底面重合,叠放时每块砖只能纵向安置,而不允许纵横交错。
看谁能最快地把五块砖垒好。
某同学首先把一块砖放在桌上,再把第二块砖放在其上。
为了获得尽可能多的伸出面.他使上面一块砖伸出全长的1/2,当放第三块砖时他遇到了难题,见图
(一)3.3。
第三块砖最多只能与第二块砖对齐,超出一点砖就要塌下来。
把第二块砖退缩一点,还是使第三块砖退缩一点呢?
退缩多少才是最佳呢?
看来还得另想办法。
你能把这个巧妙的方法想出来吗?
试试看看。
【提示与答案】
对于两块砖来说,所有的同学都会毫不犹豫地将上面一块砖伸出二分之一长,这是上面的砖比下面砖伸出的最大值。
关键在于第三块砖如何放置,题目中提到的那种方法显然不行。
我们能不能把第一、二两块砖看作一个整体代号为A,再考虑第三块砖如何放。
这样,三块砖垒放问题就变成了两块砖垒放问题了,而两块砖垒放问题是大家非常熟悉的。
设想第三块砖放在A号砖下面,A号砖能伸出三号砖的最大值是A号砖的重心刚好在三号砖的最右边的线上如图
(二)3.3所示。
而第二号砖相对于第一号砖来说又是一个最大伸出量,故最上面的一块砖在此时相对于最底下砖的伸出量是最大值。
依此类推,把第二、一和三号砖再看成一个整体,把第四块砖放在最下面,……,这样,使最上面一块砖的俯视投影不与最底下的一块砖的底面重合这个任务就完成了。
读者可在坐标纸上画出上述叠砖的图形,每次利用杠杆知识求出重心的位置即可。
过河
如图
(一)3.4所示,一个大人和一个小孩都要过河,一个要从河的左岸到右岸,另一个则相反。
两岸各有一块木板,但是每块木板都略短于河的宽度,你能帮助他们想一个妙法,使他们都能达到对岸吗?
当然不能用游泳这个方法。
用两堆书放在桌上作为河岸,再找两把直尺和一大、一小两个玩具娃娃做模拟实验,看看你想出的方案是否可行。
【提示与答案】
一看到这个问题,就会使人想:
如果两块木板能接起来就够长了,事实上这不可能。
但要过河必须要桥(木板)长大于河宽,能不能有一个类似“接”起来的巧妙方法呢?
看了下面的图
(二)3.4,你就会知道这个方法了。
只少一个底
用一只小型的装洗洁精的塑料瓶,制成一个有底的圆桶和一个两头通的圆筒,另找两只弹子,使弹子的直径大于圆桶或圆筒的半径,但小于它的直径,分别把弹子装在圆桶内和圆筒内,用手扶持住圆桶或圆筒,放在桌上,如图
(一)3.5所示,两者的区别为圆筒只少一个底。
把扶持的手松开,看一看会有什么不同的现象发生?
原因何在?
【提示与答案】
通过实验我们可以发现圆筒会翻倒,原因何在?
分析一下受力情况就可以知道了。
图
(二)3.5中F1、F2为桶(筒)壁对球的作用力,F1′、F2′为球对桶(筒)壁的作用力,两个图的不同之处就是一个有球对底的作用力F3,而另一个(没有底的)没有,故圆筒在一对不共点力的作用下将要发生倾倒。
因为圆桶(筒)较轻,可以不考虑其重力矩的作用。
船底出现一个小洞以后
在一个很小很小的湖面上,漂浮着一只大船,船底突然出现了一个小洞,船开始下沉了,最后沉到了水底。
试问在这个过程中,湖面的高度是怎样变化的?
请你找一只搪瓷杯或玻璃杯,里面装适量的水,再找一只装冰激凌的塑料杯,里面加少量配重物,把它放入水中,记下液面的高度。
然后在塑料杯底部戳一个洞,用手指在杯里堵住这个洞,将杯底朝下浸入水中,在液面达到原漂浮时的位置时,把手指拿开,仔细观察并描述液面的变化情况,再分析这些变化的原因。
(为简化起见,设船如图
(一)3.6形状)
【提示与答案】
当小船漂浮在水面时[设其底部在图
(二)3.6-1中的ah处],部所受的浮力为F浮,船受的重力为G船,根据物体的浮沉条件,
F浮=G船,即ρ水gV0=G船。
其中V0为船所排开的水的体积,即图中阴影部分。
当船底出现小洞后,可以认为船是缓慢匀速下沉的,在下沉过程中,船所受的浮力F浮′与此时船受的重力G船′(包括流进船的水)相等。
假设现在船底到了cd处,如图
(二)3.6-1所示,则
F浮′=G船′,
即ρ水gV=G船+G进船的水
=ρ水gV0+ρ水gV进船的水
所以有:
V=V0+V进船的水
V进船的水=V-V0。
V为船底在cd处时船所排开的水的体积,V0为船底在ab处时船所排开的水的体积。
从图上可以看出:
流进船的水的体积为abdc部分,也就是说,船里进水的水面在进水前船底的平面处。
这种情况跟船底在ab处时的情况相比,湖水的水面分布没有变化,故湖水水面保持不变。
当船底到了ef处[图
(二)3.6-2],如果再下沉,情况将会发生突变:
水将要从上面涌进船内,故水面将要下降。
浮力永动机
有人设计了如图
(一)3.7-1所示的“浮力永动机”。
永动机的传动绳上均匀地固定了许多密度小于水的小球,容器底部的管道内径与小球直径相等,并为光滑配合。
设计者认为,左边容器里的小球受到浮力的作用向上运动,管道中的小球也将被带着向上运动,一旦这个小球要升出管道,其下的一个小球就会进入管道而不使水漏出,因此永动机将永不休止地顺时针转动。
找一只塑料瓶,把瓶底去掉,倒置。
再取3—4只乒乓球,用一根线从它们的直径穿过,均匀地分布于线上,并用胶水粘牢。
按图
(一)3.7-2所示把线的上、下端固定,在容器中注满水,然后把线的下端剪断,看看这些球是否能在浮力的作用下向上运动?
正确分析和解释你所见到的现象,这种永动机的荒谬之处也就揭露出来了。
【提示与答案】
这种浮
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