生活中的趣味物理

生活中的趣味物理 冰棍和冰激凌 冰棍和冰激凌是世界各国人们都喜欢的止渴解暑食品。当你吃到凉甜可口的冰棍和冰激凌时，你是否想过，世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪个国家呢, 我国是冰棍和冰激凌的故乡。早在,,,,多年以前，我国就有用冰解暑的记载。后来皇宫里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈时代(大约,,,多年前)，皇宫里又有了类似现在冰激凌的食品，叫做冰酪。那时，元朝统治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利旅行家马可?波罗离华回国前，元世祖才让人把这种珍品的制作方法教给他。马可?波罗回去后，又把这种制作方法传给了意大利王室，意大利王室把这种方法保密了约,,,年，到,,,,年，法国国王和意大利人结婚以后，制作冰酪的方法才由意大利传入法国。,,,,年美国纽约大街上才有了冰激凌广告。 我国古代劳动人民的解暑食品是冰核。直到清代，每当盛夏到来之际，北京大街上还有人买冬天入窖保存下来的天然冰快冰核。大约在,,,,年，北京有人想出了“绝招”:先把天然冰放进一个大木桶里，加入适量的食盐，这样的木桶就成了一个“土冷冻室”。再准备许多圆柱形小铁筒，每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水，并插上一根木棍。然后把一个个装满糖水的小铁筒放进“土冷冻室”大木桶里，封闭起来冷冻。经过半小时后，小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。由于这种解暑食品很受顾客的欢迎，所以很快就在前门大街出现了专售冰棍的商店。 为什么把食盐放到天然冰里混合后能使水结冰呢,这是因为许多纯净物质一旦掺入杂质，它的凝固点就会降低。放在大木桶里的天然冰，加入适量的食盐，就会因凝固点降低而融解;冰融解时要从小铁筒里的水中吸热，小铁筒的水就会放热冻结成冰。这就是制作冰棍的道理。 当然，在现代，人们已经能用各种先进的制冷设备来制造冰棍和冰激凌等冷食了。 冰棍“冒汽” 炎热的夏天，热气逼人，吃上一根冰棍才舒服呢～你注意过吗，冰棍从冷藏箱里拿出来往往还冒“汽”哩～ 真有趣，通常只有热的东西才冒汽，冰棍为什么会冒汽呢, 夏天的气温比冰棍的温度高得多，冰棍一遇到空气就要融化，融化时要从周围的空气中吸收大量的热，使空气的温度下降。平时空气里含有一定量的水蒸气，由于温度突然降低，就达到饱和或过饱和状态。也就是说，冰棍周围的空气由于温度降低，便容纳不下原 1 生活中的趣味物理 来所含的那么多水蒸气了。在这种情况下，多余的水蒸气就结成微小的水珠，形成一团团飘浮着的雾状水滴，经光线照射，就成了白色的水汽。 云、雾、雨、雪形成的原因也是这样。江河湖海里的水，受到阳光照射后，不断地变成水蒸气，飘散在空气中，含有水蒸气的空气受热上升，升到一定高度，遇到冷空气，就凝成一团团悬浮的小水滴，这便是云。靠近地面的水蒸气，遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴，这就是雾。所以云和雾在本质上是相同的。在合适的条件下，云里的小水滴不断地合并成大水滴，直到上升的气流托不住它的时候，便降落下来，形成雨。如果是冬季，这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞。不过，空气中饱和水汽的凝结，必须有它凝结的“核心”才行，这个核心就是飘浮在空气中的尘埃，它是促进云、雾、雨、雪形成的必要条件之一。 云雾的秘密，使英国物理学家威尔逊受到很大启发。经过研究，他于1894年发明了一个叫“云雾室”的装置，它里面充满了干净空气和酒精(或乙醚)的饱和汽。如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒，它就成了“云雾”凝结的核心，形成雾点，这些雾点便显示出微粒运动的“足迹”。因此，科学家可以通过“云雾室”，来观察肉眼看不见的基本粒子(电子质子等)的运动和变化情况。同时，还发现了不少新的基本粒子。威尔逊云雾室，为研究微观世界作出了卓越贡献，1927年，他因此荣获了诺贝尔物理学奖金。 爱斯基摩人的冰屋 冰是冷的象征，一提到它，人们就会不寒而栗。但是，在冰雪凛冽的冬天，生活在北极圈里的爱斯基摩人，却凭着用冰垒成的房屋，熬过严寒的冬天。 在北极圈内，有取之不尽的冰，又有用之不竭的水。每当冬天到来之前，爱斯基摩人都要建造冰屋。他们就地取材，先把冰加工成一块快 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的长方体，这就是“砖”;用水作为“泥”。材料准备好以后，他们在选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰快，再泼一些水，再垒一些冰快;前边不断地垒着，后边不断地冻结着，垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋。这种房屋很结实，被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作。 爱斯基摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢, 首先，由于冰屋结实不透风，能够把寒风拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒风的袭击。 其次，冰是热的不良导体，能很好地隔热，屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。 再次，冻结成一体的冰屋，没有窗子，门口挂着兽皮门帘，这样可以大大减少屋内外空气的对流。 正因为如此，冰屋内的温度可以保持在零下几度到十几度，这相对于零下,,多度的屋外，要暖和多了。爱斯基摩人穿上皮衣，在这样的冰屋里完全可以安全过冬了。当然，冰屋里的温度比起我们冬天的室内温度要低得多，而且冰屋里也不允许生火取暖，因为冰在,?2 生活中的趣味物理 以上就会融解成水。 呵气和吹气 冬天在室外，气温很低，手冻得难受，这时往手上呵气，会使手感到暖和些。从锅里取刚出笼的馒头，手烫得难受，这时往手上吹气，又觉得不太烫了。那么，为什么呵气时感到暖和，而吹气又会解除烫感呢, 原来，冬天在室外，人手的温度较低，从嘴里呵出的气温度较高，呵出的气速度缓慢， 这时热量从呵出的暖气向冷手上传递，提高了手的温度，所以手就感到暖和。刚出笼的馒头温度高，用手接触它后，使人产生烫感。向手上吹气时，吹出的气速度快，促进了空气的流动，因而加快了手上水分的蒸发，水分的蒸发又会从手上吸收热量，所以手就感觉不怎么烫了。 向手背呵气和吹气感觉有什么区别? 想一想: (以口对着一支温度计吹，温度计的读数会上升。但对着手背吹气却觉得凉快，为什么,以口向手背呵气又会怎样?) 向手背慢慢呵气，感到温暖;反之，向手背快速吹气，则感到凉快。 口气的温度和体内温度相近，但比手背皮肤的温度较高，故向手背呵气时，手背感到温暖。但是，向手背快速吹气时，气流把手背的汗液迅速蒸发，液体蒸发会带走能量。同时，快速的口气，也把附近的冷空气卷过来吹到手背上。故手背就觉得凉快。 电冰箱的原理 想一想: (液体化为气体时要吸热。反之，气体化为液体时要放热。电冰箱要怎样安排这两种物态变化，才能达到制冷的目的呢,) 电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。 电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂:freon，俗称雪种的致冷剂。常用的一 CClF种为二氟二氯甲烷()，是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29?。 22 氟利昂在气体状态时，被压缩器加压加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热(物质被压缩后，温度就会升高)后，冷凝而成液体。 3 生活中的趣味物理 液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热(latentheatofvaporization)，引致冰箱内部冷却。 汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。 电冰箱门上的星标 想一想: (星标的数目代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 不同的温度范围。温度对冰箱中食物的储藏时期又有怎样的关系呢,) 电冰箱内有恒温器(thermostat)，以控制电源的断续，使箱内温度保持在一定的范围内，以免过冷而耗电。双门的电冰箱，门上有星形标志，以表示冷凝格(freezercompartment) 的温度等级。 1颗星:表示温度不高于,6?，食物可贮藏十天。 2颗星:表示温度不高于,12?，食物约可贮藏一个月。 3颗星:表示温度不高于,18?，食物约可贮藏三个月。 4颗星:表示温度不高于,20?，食物约可贮藏三个月外，还可以冻结鲜食物。 高空的白雾带是怎样形成的? 想一想: (高空的气温很低。喷气式客机在约一万公尺的空中飞行。机外的气温约为-40?。军用喷气式飞机飞得更高，机外的气温也更低。这样低温的空气，其中的水蒸气一定会凝结吗,) 在晴空中，有时会见到一条长白带。尽人皆知这白带是喷气式飞机过后所造成的。但喷气式飞机喷出的是黑烟，为什么会形成白带呢P在晴天，由于大气没有云层阻隔，大气的热能较容易向太空散失，故晴空的气温较阴天为低。气温往往低于水汽凝结的温度。但水汽要凝结为水，必须有固体微粒作为核心,,,正如尘埃是雾的核心一样。 当喷气式飞机飞过后，就在路程上留下大量的烟粒(碳粒)，这些烟粒正好作为水汽凝结的核心，于是就形成一道雾带。这雾带把阳光反射，就形成光亮的白雾带了。 4 生活中的趣味物理 毛 细 现 象 浸润和不浸润在洁净的玻璃板上放一滴水银，它能够滚来滚 去而不附着在玻璃板上.把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出 来，玻璃上也不附着水银.这种液体不附着在固体表面上的现象叫 做不浸润.对玻璃来说，水银是不浸润液体. 在洁净的玻璃上放一滴水，它会附着在玻璃板上形成薄层. 把一块洁净的玻璃片浸入水中再取出来，玻璃的表面会沾上一层 水.这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润.对玻璃来说，水 是浸润液体. 同一种液体，对一种固体来说是浸润的，对另一种固体来说 可能是不浸润的.水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡. 水银不能浸润玻璃，但能浸润锌. 把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃烧 杯里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上弯曲 (图1甲),把不浸润液体装在容器里,例如把水银装 在玻璃管里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液 面向下弯曲(图1乙).在内径较小的容器里，这种现象更显著，液面形成凹形或凸形的弯月面. 毛细现象把几根内径不同的细玻璃管插入水中,可以看到,管内的水面比容器里的水面高，管子的内径越小,里面的水面越高(图2甲).把这些细玻璃管插入水银中,发生的现象正好相反,管子里的水银面比容器里的水银面低，管子的内径越小,里面的水银面越低(图2乙). 浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象.能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管. 液体为什么能在毛细管内上升或下降呢?我们已经知道,液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉力，凸液面对下面的液体施以压力.浸润液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力,使液体沿着管壁上升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升，达到平衡.同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象. 在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子.植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象.在这些物体中有许多细小的孔道,起着毛细管的作用. 5 生活中的趣味物理 有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿. 水沿毛细管上升的现象,对农业生产的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发. 混 响 声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些(这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间(这种现象叫做混响，这段时间叫做混 对讲演厅来说，混响时间不能太长(我们平时讲话，每秒钟大约发出2,3个单字，假定发出两个单字“物理”，设想混响时间是3秒，那么，在发出“物”字的声音之后，虽然声强逐渐减弱，但还要持续一段时间(3秒)，在发出“理”字的声音的时刻,“物”字的声强还相当大(因而两个单字的声音混在一起，什么也听不清楚了.但是,混响时间也不能太短，太短则响度不够，也听不清楚(因此需要选择一个最佳混响时间(北京科学会堂有一个学术报告厅，混响时间为1 不同用途的厅堂，最佳混响时间也不相同，一般来说，音乐厅和剧场的最佳混响时间比讲演厅要长些，而且因情况不同而不同(轻音乐要求节奏鲜明，混响时间要短些，交响乐的混响时间可以长些(难于听懂的剧种如昆曲之类，混响时间一长，就更难于听懂.节奏较慢而偏于抒情的剧种，混响时间则可以长些(总之，要有一定的、恰当的混响时间，才能把演奏和演唱的感情色彩表现出来，收到应有的艺术效果(北京“首都剧场”的混响时间，坐满观众时为1.36秒，空的时候是3.3秒(这是因为满座时，吸收声音的物体多了，所以混响时间缩短，上面所说的最佳混响时间是指满座时的混响时间(高级的音乐厅或剧场，为了满足不同的要求，需要人工调节混响时间(其中一种办法是改变厅堂的吸声情况(在厅堂内安装一组可以转动的圆柱体，柱面的一半是反射面，反射强、吸收少;另一半是吸声面，反射弱、吸收多(把反射面转到厅堂的内表面，混响时间就变长;反之，把吸收面转到厅堂的内表面，混响时间就变短( 高水平的音乐会都不使用扩音设备,为的是使听众直接听到舞台上的声音.为了让全 音乐厅的天花板上挂着许多反射板,这些反射板的大小、形场听众都能听到较强的声音, 状、安放位置和角度都经过精确 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,以便把舞台上的声音反射到音乐厅的各个角落. 6 生活中的趣味物理 处理好不同建筑物的声响效果，取得好的音质，这是一门很重要的学问，叫做建筑声学(上面介绍的混响只是其中的一个方面，希望能引起同学们对声学的兴趣，钻研这门与我们生活关系密切的科学( 噪 声 的作用 噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。 噪声除草 科学家发现，不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理，人们制造出噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发，这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草，用“欲擒故纵”的妙策，保证作物的顺利生长。 噪声诊病 美妙、悦耳的音乐能治病，这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢,最近，科学家制成一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。 有源消声 通常所采用的三种降噪 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是:所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反(相差180?)，就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是:从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。 人是怎样看见物体的, 古人很早就思考过这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，提出过一些猜测。有人认为是眼睛发出光线，这些光线碰上物体，人才看见那些物体。还有人认为眼睛发出触须那样的东西，通过触摸而看到物体。这些看法都是错误的，但它说明人的认识是不断进步的。 公元11世纪，阿拉伯科学家伊本?海塞本纠正了上述看法。他认为光线是从火焰或太阳发出，射到物体上，被物体反射后进入人眼，人因此而看到物体。 7 生活中的趣味物理 现在我们知道，人眼就好像一架照相机。当发光物体发出的光或不发光物体反射的光进入眼睛，通过眼睛的折光部分在眼的视网膜上形成物体倒立的像，然后通过神经系统传到大脑，产生视觉，人就看到了物体。 照相用闪光灯 照相用的闪光灯利用电容器的充放电来工作。闪光灯管工 作的时间很短，大约只有(1/1000)s，工作电流却很大，可达数 百安培，一般小型电源难以应付。电容器可以解决这个问题。 闭合闪光灯开关后，电源以较小的电流用较长的时间为电容器 充电，摄影时电容器通过闪光灯管迅速放电，发出耀眼的白光。 闪光灯用过一次之后要过几秒钟才能再次闪光，这段时间 就是电容器的充电时间。 天空的颜色与大气污染 自然界中绚丽多彩的晚霞和日出东方时的壮丽景象是任何一位艺术家都难以描绘的。但是很少有人知道，我们目睹的大部分颜色是污染造成的。城市的落日和空气清新的乡村落日是不同的。 在非常洁净、未受污染的大气中，落日的颜色特点鲜明。太阳是灿烂的黄色，同时邻近的天空呈现出橙色和黄色。当落日缓缓地消失在地平线下面时，天空的颜色逐渐从橙色变为蓝色。即使太阳消失以后，贴近地平线的云层仍会继续反射着太阳的光芒。因为天空的蓝色和云层反射的红色太阳光融合在一起，所以较高天空中的薄云呈现出红紫色。几分钟后，天空充满了淡淡的蓝色，它的颜色逐渐加深，向高空延展。但在一个高度工业化的区域，当污染物以微粒的形式悬浮在空中时，天空的颜色就截然不同了。圆圆的太阳呈现出桔红色，同时天空一片暗红。红色明暗的不同反映着污染物的厚度。有时落日以后，两边的天空出现两道宽宽的颜色，地平线附近是暗红色的，而它的上方是暗蓝色。当污染格外严重时，太阳看上去就像一只暗红色的圆盘。甚至在它达到地平线之前，它的颜色就会逐渐褪去。 为什么在洁净的空气中太阳呈现出黄色，同时天空呈现出蓝色呢?在19世纪末期，英国物理学家瑞利在1871年首先对此作出了解释。在地球表面的人是透过经空气散射的太阳光来看天空的。在洁净的、未受污染的大气中，大部分的散射是空气中的分子(主要是氧和氮分子)引起的，这些分子的大小比可见光的波长要小得多。瑞利理论指出，散射光强和波长的四次方成反比(，?,,λ,)，在这种情况下，散射主要影响波长较短的光。8 生活中的趣味物理 因为蓝色位于光谱的后面，所以天空本身呈现出蓝色。太阳光直接穿透空气，在散射过程中它失去许多蓝色，所以太阳本身呈现出灿烂的黄色。 根据瑞利的理论，当光波波长减少时，散射的程度急剧加强。所以光波波长最短的紫色光应该散射最强，靛青、蓝色和绿色的光散射要少得多。那么为什么我们看见的是蓝天，而不是紫色和靛色的天空呢?原来当散射光穿过空气时，吸收使它丧失了许多能量，波长很短的紫光和靛光虽然在穿过空气时，散射很强烈，但同时它们也被空气强烈地吸收，阳光到达地面时，所剩的紫色和靛色的散射并不多。我们所目睹的天空颜色是光谱中蓝色附近颜色的混合色，它们呈现出来的就是蔚蓝天空的颜色。 除了散射外，太阳光还被空气中的臭氧分子和水蒸气所吸收。因为空气层散射和吸收的共同作用，最终到达地面的太阳光消耗了许多能量。正因为早晨和傍晚，太阳光经过空气的路程长，能量损失过多，所以我们可以欣赏壮丽日出和美丽的日落景色。而在白天，阳光在大气中经过的路程短，它的能量损失少，这时用肉眼直视太阳会使人头晕目眩，是很危险的。 在太阳刚刚落山前，你会看到太阳圆盘的周围有一圈灿烂的红色光环。这个光环是太阳光被远大于空气分子的灰尘颗粒——通常它们是悬浮在地球附近空中的——折射的结果。这个光环看上去从太阳圆盘的中心向外延伸了大约3倍。因为光环延伸的角度取决于光波波长和微粒的大小，所以估计折射的颗粒直径大约为尘埃颗粒的大小。如果一阵大雨在落日前清洗了一遍空气的话，在落日时通常就看不到这个光环。瑞利未能明确地解释受污染的空气问题。虽然他的理论指出了光的散射强度将随着散射颗粒的增大而急剧增强，但它只适用于比光波波长小得多的微粒，对于直径超过0.025毫米的颗粒(例如空气分子)就不适用了。在当今的工业社会，污染物通常是悬浮的微粒，它们由直径从0.01到10毫米不等的微粒组成。瑞利的理论不能解释这种情况。后来，戈什塔夫?米证明了大粒子的散射取决于粒子线度与波长的比值，并于1908年提出了一个更为普遍的理论，它所覆盖的颗粒大小范围更大。这个理论指出，如果空气中有足够大的颗粒，它们将决定散射的情况。米氏的散射理论可以解释我们看见的城市天空的景象，颗粒越大，散射越多，同时散射的效果取决于波长。散射不仅在光谱的蓝色区域强烈，而且在绿色到黄色部分也很强。 所以，穿过了受到很多污染的空气层的太阳光的强度削弱了许多，太阳看上去更红一些，它已经失去它的蓝色、黄色和绿色成分。除了散射外，像臭氧和水蒸汽还会额外地吸收光能。结果圆圆的太阳呈现出黯淡、桔红的颜色。那么在受污染的空气中，天空本身的颜色又如何呢?悬浮在空中的污染物，时间一久便会聚集成层，较大的颗粒在地面附近形成了较浓密层。当太阳光穿透这些层时，它逐渐褪色，呈现出桔红色。散射的光失去了大量波长较短的光波，结果主要是红光得以穿透。天空呈现出暗红色;因为散射的红光要穿过空气层中较低的、愈来愈浓密的空气，所以在地球表面附近红色越来越浓。你所看到的落日的类型主要取决于你所处的地方。在地面上，落日的亮度和颜色取决于季节和当地每 9 生活中的趣味物理 天的大气状况。人在高处所看见的日出和日落的景色完全不同。有时日落后，站在平台上的观察者能看到贴近两面地平线的一小部分空气散射的阳光。 日出时，在太阳升起之前，散射的光便可以看见，而对于落日而言，天空的颜色取决于大气状况。日出之前天空中呈现的鲜艳的颜色，例如橙黄色、紫色和深蓝色，表明东面的大气相对而言没受污染。一旦太阳升起来，大部分天空变成了蓝色，只有在贴近地面的部分呈现出一段狭窄的橙色和黄色。 傍晚的天空能揭示出大气受污染的情况。天然的“污染”也会影响天空颜色，尤其是火山喷发出的大量的灰尘、热气体和水蒸汽进入大气时。灰尘的颗粒和其他一些微粒最终在离地面15千米到20千米之间的地方聚集成层。这个空气层散射太阳光的效果格外明显，绚丽多彩，太阳呈现出蓝色或绿色，尤其是在黄昏时分，火山喷发几年之后还能看到这种景象。 这些引人入胜的景色并不能弥补污染的危害，无论污染是天然的还是人为的。但至少污染物颗粒通过绚丽多彩的天空颜色的微妙变化显示了它们的存在。城市日落一旦出现暗红色，那便是对我们的警告。我们应当禁止污染物排入大气，只有这样，才能保证我们的子孙后代能够继续欣赏到明朗的天空。 肥皂泡为什么总是先上升后下降 日常生活中，我们常看到一些小朋友吹肥皂泡，一个个小肥皂泡从吸管中飞出，在阳光的照耀下，发出美丽的色彩。此时，小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中，我们大人也常希望肥皂泡能飘浮于空中，形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡开始时上升，随后便下降，这是为什么呢? 这个过程和现象，我们只要留心想一下，就会发现，它其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候，肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气，肥皂膜把它与外界隔开，形成里外两个区域，里面的热空气温度大于外部空气的温度。此时，肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度，根据阿基米德原理可知，此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力，因此它会上升。这个过程就跟热气球的原理是一样的。 随着上升过程的开始和时间的推移，肥皂泡内、外气体发生热交换，内部气体温度下降，因热胀冷缩，肥皂泡体积逐步减小，它受到的外界空气的浮力也会逐步变小，而其受到的重力不变，这样，当重力大于浮力时，肥皂泡就会下降。 10 生活中的趣味物理 关羽和张飞比力气 话说三国时期，刘备、关羽、张飞“桃园三结义”之后，张飞对自己排在第三位总感到不服气。有一天，兄弟三人饮酒聚会，张飞喝了不少酒，趁着酒劲提出要与关羽比力气，想出出这口气。 他提出:谁能把自己提起来，谁的力气就大。说罢，他用双手紧抓自己的头发，使劲向上提。尽管他使出了最大的力气，憋得满脸黑紫，甚至把头发都拔掉了一大把，结果还是不能使自己离开地面。最后便气呼呼地坐到自己的椅子上去了。 关羽想了一下，找来一根绳子，把绳子的一端拴在自己腰上，另一端跨过一个树杈，双手使劲向下拉，结果身体慢慢离开了地面。关羽胜了。 张飞为什么失败呢,让我们作一个受力分析，张飞用手向上拉自己的头发，手给头发一个向上的力，但头发同时也给手一个向下的反作用力，这两个力大小相等，方向相反，都是作用在张飞自己身上，所以不论谁都不能用这种方法把自己的身体提起来。关羽因为把绳子跨在树杈上，通过树杈使他的身体受到向上的力的作用，因此能把自己提起来。 失重和宇宙开发 人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态(人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，可以认为是绕地球做圆周运动，做圆周运动的物体，速度的方向是时刻改变的，因而具有加速度，它的大小等于卫星所在高度处重力加速度的大小(这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似，航天器 你能够想象出完全失重的条件下会发生什么现象吗?你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象(物体将飘在空中，液滴绝对呈球形，气泡在液体中将不上浮(宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”(食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中进入宇航员的眼睛、鼻孔„„(你还可以继续发挥你的想象力，举出更多的现象来( 你还可以再想一想，人类能够利用失重的条件做些什么吗?下面举几个事例，将会帮助你思考(这里所举的事例，虽然还没有完全实现，但科学家们正在努力探索，也许不久 在失重条件下，融化了的金属的液滴，形状绝对呈球形，冷却后可以成为理想的滚珠(而在地面上,用现代技术制成的滚珠，并不绝对呈球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一. 11 生活中的趣味物理 玻璃纤维(一种很细的玻璃丝，直径为几十微米)是现代光纤通信的主要部件(在地面上，不可能制造很长的玻璃纤维，因为没等到液态的玻璃丝凝固，由于它受到重力，将被 在太空的轨道上，可以制成一种新的泡沫材料棗泡沫金属(在失重条件下，在液态的金属中通以气体，气泡将不“上浮”，也不“下沉”，均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼，又轻又结实. 同样的道理，在失重条件下，混合物可以均匀地混合，由此可以制成地面上不能得到的特种合金( 电子工业、化学工业、核工业等部门，对高纯度材料的需要不断增加，其纯度要求为“6个9”至“8个9”，即99(9999%,99(999999%(在地面上，冶炼金属需在容器内进行，总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中(而在太空中的“悬浮冶炼”，是在失重条件下进行的，不需要用容器，消除了容器对材料的污染，可获得纯度极高的产品( 在电子技术中所用的晶体，在地面上生长时，由于受重力影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生长是均匀的，生长出来的晶体也要大得多(在不久的将来，如能在太空建立起工厂，生产出砷化镓的纯晶体，它要比现有的硅晶 在太空失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品(建立空间工厂，已经不再是幻想(科学家们要在太空中做各种实验，青年学生也可以提出自己的太空试验设想，展开你想象的翅膀，为宇宙开发贡献一份力量吧! 三线插头是不是三相插头 为什么电风扇、洗衣机、电冰箱等家用电器，大多用三线插头,这是不是三相插头, 三相电是指三根不同相的火线，它们每两根线之间的电压都是380伏。一般用于动力系统。而家用电器一般采用单相电源供电，其三根线是火线、零线(中性线)和地线，火线和零线之间的电压是220伏，所以这不是三相电。它的插头和插座也不是三相插头和插座(而是单相三孔插座)。多了一根地线，为的是保障安全(在中性点不接地系统中，可采用保护接地;而在中性点接地系统中，则必须采用保护接零)。 家用电器一般有一个功率不大的电动机，它在运转时经常处于微小振动状态，线圈与电动机壳之间的绝缘很容易破坏而造成漏电。地线的作用是将漏电引导入地，从而保障安全。另外，线圈与电动机之间的分布电容所形成的感应电流，也能通过地线引导入地。 不过，家用电器的用电安全问题，有待电器行业和建筑部门共同研究，才能彻底解决。 12 生活中的趣味物理 利用发光二极管种植蔬菜 日本一家大型化学公司开发出一种利用发光二极管种植蔬菜的新技术。试验证实:用发光二极管种出的蔬菜比露天种出的蔬菜营养更丰富，口味也更好。 据介绍，发光二极管的外壳以塑料制成，长约1厘米，直径为0.6厘米,0.7厘米，外形如同中药胶囊，由于里面装有以半导体化合物为原料的发光体，故通电后即会像灯泡一样发光。以往的“蔬菜工厂”是为阳光不足地区也能种菜设立的，一般用日光灯代替太阳。而发光二极管显然比日光灯甚至阳光更具优势，因为可发出红、蓝、绿、白等不同颜色的光，种植者只要对不同的色光作适当调整以便更高效地生产蔬菜。如，红光可使作物光合作用更为活跃，蓝光可使萝卜等作物根部变大。利用对不同色光照射时间的调整，不仅可缩短作物的生长期，而且可使作物个头更大，从而大大提高了产量。此外，蔬菜中糖份和维生素的含量也会根据光线颜色的不同和照射时间的长短出现变化。如:生菜只要多照红光，光合作用就会活跃起来，所含糖份随之增加，味道也会变得较甜;而大多数蔬菜照射较长时间红光，所含维生素都会增加。掌握了这一规律，种植者便不难对所种蔬菜的营养成分和口味作调整。 目前，发光二极管价格虽仍偏高，但耗电量很低，寿命也长(约在5万小时以上)，故汽车刹车灯、红绿交通灯等也纷纷开始改用发光二极管。专家们预测，随着发光二极管制作成本的逐步降低，它必将在更多领域发挥积极作用。 为什么罐装的自动喷剂喷了一会罐身会变凉 想一想: 液体变为气体而得不到外界能量补充时，它的温度会怎样, 化装品或杀虫剂之类的自动喷剂，当喷了一会之后，罐身就会变凉。这类罐装的喷剂，都含有产生压力的物质，叫做二氟二氯甲烷(CCl2F2)的物质。它也是冰箱和冷气机的主要材料，商业的名称为氟利昂(freon)，俗称雪种。 氟利昂在大气压下是一种无色无臭无毒的气体(但会破坏大气的臭氧层，增加有害紫外线的入侵)，但压在罐内就变为液体。 当按下喷罐按钮后，罐内气压降低，氟利昂就有一部分变为气体，产生压力，把化装品或杀虫水喷射出来。由于液体化为气体要吸收汽化潜热(latentheatofvaporization)，故筒内液体的内能减少，温度就降低了。石油气用久了，罐身温度也会降低，道理和上述相同。 13 生活中的趣味物理 大雪后为什么很寂静 在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静。这是怎么回事?难道是人为的活动减少了吗?那么，为什么在雪被人踩过后，大自然又恢复了以前的喧嚣,原来，刚下过的雪是新鲜蓬松的。它的表面层有许多小气孔。当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射。由于气孔往往是内部大而口径小。所以，仅有少部分波的能量能通过出口反射回来，而大部分的能则被吸收掉了。从而导致自然界声音的大部分能均被这个表面层吸收，故出现了万籁俱寂的场面。 而雪被人踩过后，情况就大不相同了。原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减小了对声波能量的吸收。所以，自然界便又恢复了往日的喧嚣。 打气筒在使用时为什么会变热? 想一想: (以打气筒打气，是一个做功的过程。气体受到外界做功时，它的内能会怎样,) 用打气筒打气入球中或单车轮胎中，用了一会就感到筒身发热。这是因为打气的动作既用力F，又有位移s是一个手力对筒内空气作功(w,Fs)的过程。 根据能量守恒定律(1awofconservationenergy)，我们对空气做功，身体就会消耗一些化学能(chemicalenergy)。这些化学能就转变为筒内和球内空气的内能(internalenergy)，故空气和筒身的温度就升高了。 柴油内燃机就是利用这个原理，利用活塞把气缸内的空气压缩至高温，把喷进去的柴油燃烧。 与上述相反，如果气体急速膨胀，就等于气体对外界作功。于是，它的内能就要减少，温度就会降低。 多孔的冻豆腐 寒冷的冬天，吃上一碗热乎乎的“冻豆腐”，那真算得上是一种别具风味的美菜呢～ 豆腐本来是光滑细嫩的，冰冻以后，它的模样为什么会变得象泡沫塑料呢, 豆腐的内部有无数的小孔，这些小孔大小不一，有的互相连通，有的闭合成一个个小“容器”，这些小孔里面都充满了水分。我们知道，水有一种奇异的特性:在4?时，它的密度最大，体积最小;到0?时，结成了冰，它的体积不是缩小而是胀大了，比常温时水的体积要大10%左右。当豆腐的温度降到0?以下时，里面的水分结成冰，原来的小孔便被冰撑大了，整块豆腐就被挤压成网络形状。等到冰融化成水从豆腐里跑掉以后，就留14 生活中的趣味物理 下了数不清的孔洞，使豆腐变得象泡沫塑料一样。冻豆腐经过烹调，这些孔洞里都灌进了汤汁，吃起来不但富有弹性，而且味道也格外鲜美可口。 很早以前，我国人民就已经懂得了冰冻膨胀的原理，并利用它来开采石头:冬天，他们在岩石缝里灌满水，让水结冰膨大，把巨大的山石撑得四分五裂，很快就能采到大量的石料。 近年来，工业生产上出现了一种巧妙的新工艺——“冰冻成型”，也是冰冻膨胀原理的应用。办法是:根据零件的形状，用强度很大的金属，做一个凹形的阴模和一个凸形的阳模，把要加工的金属板放在两个模的中间，在阳模和密闭的外壳之间，灌满4?左右的水，然后把这个装置冷却到0?以下。这时，由于水结冰，体积膨胀，所产生的巨大力量把阳模压向阴模，便把金属板压成一定形状的部件了。 由于水在4?时的密度最大，体积最小，水温低于4?时体积反而增大，所以，在4?时水就不再上下对流了。因此，到了冬季，寒冷地区的江河湖海，表面上虽然结了厚厚的冰层，但下面水的温度却保持在4?左右，这就给水生物创造了生存的环境。 冰冻也会给人们带来危害，它能使水缸冻破，把自来水管道冻裂„„因此，在冬季来临的时候，要及时做好保暖防冻工作。 闪电为什么是弯弯曲曲的 大家都知道，带异性电的两块云接近时放出闪电，闪道中因高温使空气体积迅速膨胀、水滴汽化而发出强烈的爆炸声，这就是我们常说的“闪电雷鸣”。闪电为什么总是弯弯曲曲的呢,美国国家气象局的内泽特?赖德尔认为，每当暴风雨来临，雨点即能获得额外的电子。电子是带负电的，这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后，要碰撞别的电子，使别的电子也变成游离电子，因而产生了传导性轨迹。传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸，而一般不会是直线。所以，闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。 不祥的圣婴——厄尔尼诺 “圣婴”的由来 厄尔尼诺是西班牙语，意为“圣婴”，即上帝之子。厄尔尼诺现象是指赤道中东太平洋每隔几年发生的一次大规模海水温度异常增高现象。 “圣婴”的老家在南太平洋的东岸，即南美洲的厄瓜多尔、秘鲁等国的西部沿海。著名的秘鲁寒流由南向北流经这里，形成了世界著名的秘鲁渔场，这里生产的鱼类曾占世界 15 生活中的趣味物理 海洋鱼类总产量的,,,左右。但是每隔,,,年，秘鲁渔场便发生一次由于海水温度异常升高而造成的海洋生物浩劫:鱼死鸟亡，海兽它迁，渔业大幅度减产。这种现象一般在圣诞节前后或稍后一二个月出现，因此秘鲁人称此为“厄尔尼诺”，即“圣婴”。除了秘鲁西海岸之外，厄尔尼诺现象还可能在美国加里福尼亚、西南非洲、西澳大利亚等地的沿海发生，只是影响程度比较小一些，没有引起人们的广泛注意。 引起这一海洋生物灾难的是秘鲁寒流北部海区的一股自西向东流动的赤道逆流——厄尔尼诺暖流，它一般势力较弱，不会产生什么影响。在厄尔尼诺现象发生的年份，它的活力增强，在受南美大陆的阻挡之后，就会掉头流向南方秘鲁寒流所在的地区，使这里的海水温度骤然上升,?,,?。原来生活在这一海区的冷水性浮游生物和鱼类由于不适应这种温暖的环境而大量地死亡，以鱼类作食物的海鸟、海兽因找不到食物而相继饿死或另迁它处。灾难最严重的几天，秘鲁首都利马外港卡亚俄海面和滩地上到处是鱼类、海鸟及其它海洋动物的尸骸。死亡的动物尸体腐烂产生硫化氢，致使海水变色，臭气熏天，使泊港舰船的水下船壳变黑，并随着雾气或吹向大陆的海风泼向港口附近的建筑物和汽车，在它们表面也涂上了一层黑色，就像是有人用油漆漆过一样。当地人便把这件厄尔尼诺的“涂鸦”之作称为”卡亚俄漆匠”。 不祥的圣婴 厄尔尼诺现象发生时，由于海温的异常增高，导致海洋上空大气层气温升高，破坏了大气环流原来正常的热量、水汽等分布的动态平衡。这一海气变化往往伴随着出现全球范围的灾害性天气:该冷不冷、该热不热，该天晴的地方洪涝成灾，该下雨的地方却烈日炎炎焦土遍地。一般来说，当厄尔尼诺现象出现时，赤道太平洋中东部地区降雨量会大大增加，造成洪涝灾害，而澳大利亚和印度尼西亚等太平洋西部地区则干旱无雨。 据不完全统计，本世纪以来出现的厄尔尼诺现象已有,,次(包括最新一轮,,,,,,,,,年的厄尔尼诺现象)。发生的季节并不固定，持续时间短的为半年，长的一两年。强度也不一样，,,,,,,,,,年那次较强，持续时间长达两年之久，使得灾害频发，造成大约,,,,人死亡和至少,,,亿美元的财产损失。 同前几次一样，新一轮的厄尔尼诺现象也影响到了中国。最明显的表现是它能使来自东南部海洋上的夏季风强度减弱，造成夏季降雨带的位置偏南，出现南方暴雨成灾、北方旱象严重的异常现象。,,,月期间，北方大部分地区都出现异常高温，首都北京这一时期天气闷热异常，使得空调器的销售出现空前兴旺的景象。我国往年夏季高温所在地区长江中下游一带，重庆、武汉、南昌、南京四大“火炉”却有两个“熄火”。地处北方的山东等省份因持续高温，出现了罕见的旱灾，黄河山东利津水文站断流达,,,天，严重影响了工农业生产和人民的生活。与此同时，南方许多地区的雨量大大高于往年。据报道，澳门,,,,年全年前,个月的降雨量超过了过去,,年的年平均降雨量;香港的降雨量也打破了有史以来的降水纪录，“七一”香港回归那天，持续不断的大雨自始至终伴随着16 生活中的趣味物理 隆重的交接仪式，令人印象深刻。总的来看，在厄尔尼诺现象的作用下，全国大部分地区冬季的温度比正常年份高，南涝北旱现象比较明显。 圣婴之后有“女婴” 在深入探索厄尔尼诺与气候变化的关系的过程中，科学家又发现了与其性格相反的拉尼娜(,,,，,,)现象。有人称之为圣婴的邪恶妹妹“女婴”，虽然威力不及圣婴，但也会给人类造成相当伤害。拉尼娜现象也是每隔几年出现一次，是东太平洋沿着赤道酝酿出的不正常低温气流，导致气候异常。其发生频率比厄尔尼诺现象低，上一次较强的情况发生在,,,,,,,,,年间。,,,,年夏，北美的大干旱烤焦了从加里福尼亚到佐治亚的大片土地，使谷物收成减产了,,,。美国西部森林火灾不断，著名的黄石国家公园一度被大火所吞。随后飓风又从加勒比海上空呼啸而过，侵害多数的中美洲国家，仅尼加拉瓜一国的损失就达数百万美元，致使,,,多人死亡，成千上万的人无家可归。 ,,,,年,月厄尔尼诺现象才告结束，全球气候尚未恢复正常，拉尼娜现象又出来为患。令不少地方分别出现严寒、冬暖、风雪、干旱和暴雨等灾害。从世界范围来看，拉尼娜现象在南部非洲引起暴风雨和洪灾，在肯尼亚和坦桑尼亚引起干旱，在菲律宾和印度尼西亚酿成洪灾，在南美洲的南部地区则是异常的潮湿天气，与厄尔尼诺引起的现象正好相反。 引起科学家高度关注的是“圣婴”与“女婴”之间的互动关系，他们到现在才开始对这对坏“兄妹”有了初步的了解。 扼住“厄魔”的咽喉 自,,,,年以来，厄尔尼诺和拉尼娜现象把全球搞得“焦头烂额”。“厄尔尼诺”和“拉尼娜”已不再是只有气象学家和海洋学家才关注的名词，不同国家、不同地区、不同职业的人们似乎都在谈论这对邪恶的“兄妹”。 为扼住“厄魔”的咽喉，科学家在密切监视的同时加强了对其成因的研究。 究竟是什么造成了厄尔尼诺现象呢,科学家对此一直众说纷纭，难有定论。 一般认为，厄尔尼诺现象是太平洋赤道带大范围内海洋与大气相互作用失去平衡而产生的一种气候现象。在东南信风的作用下，南半球太平洋大范围内海水被风吹起，向西北方向流动，致使澳大利亚附近洋面比南美洲西部洋面水位高出大约,,厘米。当这种作用达到一定程度后，海水就会向相反方向流动，即由西北向东南方向流动。反方向流动的这一洋流是一股暖流，即厄尔尼诺暖流，其尽头为南美西海岸。受其影响，南美西海岸的冷水区变成了暖水区，该区域降水量也大大增加。厄尔尼诺现象的基本特征是:赤道太平洋中、东部海域大范围内海水温度异常升高，海水水位上涨。 近年来，一些科学家对厄尔尼诺现象的成因提出了不同的看法。 在探索厄尔尼诺现象形成机理的过程中，科学家们发现了这样的巧合:,,年代到,,年代，是火山活动的低潮期，也是世界大洋厄尔尼诺现象次数较少、强度较弱的时期; 17 生活中的趣味物理 ,,年代以后，世界各地的火山活动进入了活跃期，与此同时，大洋上厄尔尼诺现象次数也相应增多，而且表现十分强烈。根据近百年的资料统计，,,,左右的厄尔尼诺现象是在强火山爆发后一年半到两年间发生的。这种现象引起了科学家的特别关注，有科学家就提出，是海底火山爆发造成了厄尔尼诺暖流。 近年来更多的研究发现，厄尔尼诺事件的发生与地球自转速度变化有关，自,,年代以来，地球自转速度破坏了过去,,年尺度的平均加速度分布，一反常态呈,,,年的波动变化，一些较强的厄尔尼诺年平均发生在地球自转速度发生重大转折年里，特别是自转变慢的年份。地转速率短期变化与赤道东太平洋海温变化呈反相关，即地转速率短期加速时，赤道东太平洋海温降低;反之，地转速率短期减慢时，赤道东太平洋海温升高。这表明，地球自转减慢可能是形成厄尔尼诺现象的主要原因。 分析指出，当地球自西向东旋转加速时，赤道带附近自东向西流动的洋流和信风加强，把太平洋洋面暖水吹向西太平洋，东太平洋深层冷水势必上翻补充，海面温度自然下降而形成拉尼娜现象。当地球自转减速时，“刹车效应”使赤道带大气和海水获得一个向东惯性力，赤道洋流和信风减弱，西太平洋暖水向东流动，东太平洋冷水上翻受阻，因暖水堆积而发生海水增温、海面抬高的厄尔尼诺现象。 这样，根据地球自转与热带海洋、大气相互作用的理论机理，就可以对厄尔尼诺现象进行预测。中国科学院上海天文台郑大伟课题组曾在,,年代末，用该理论机理首次在国际上分析预测到,,,,年,,,,,年较强的厄尔尼诺事件，受到国际同行的关注和肯定。近年来，叶叔华院士领衔的国家攀登项目“现代地壳运动和地球动力学”课题组，又成功地预测了,,,,年、,,,,年,,,,,年厄尔尼诺事件的发生。,,,,年下半年召开的一次全国学术会议上，又在国内天文学界率先报告了,,,,年将会出现新的厄尔尼诺事件的预测研究结果。而后，还利用卫星海洋测高技术，成功地监测到,,,,年厄尔尼诺事件的形成和发展过程。 历史记录显示，自,,,,年至,,,,年的,,余年间共发生,,次厄尔尼诺现象，平均,(,年一次，而,,年代以来的最近几年里竟出现了,次(,,,,年,,,,,年、,,,,年、,,,,年,,,,,年、,,,,年,,,,,年)，实属历史罕见。而且，,,年代以来太平洋海温长期持续偏高，时起时伏的厄尔尼诺现象伴随着全球气温持续异常，自然灾害特别是气候巨灾频发。这表明，近年来厄尔尼诺现象的发生有加快、加剧的趋势。是谁在助长“圣婴”、“女婴”作恶, 人们已经认识到，除了地震和火山爆发等人类无法阻止的纯粹自然灾害之外，许多灾害的发生多多少少同人类的活动有关。“天灾八九是人祸”这个道理已被越来越多的人所认识。那么肆虐全球的厄尔尼诺现象是否也受到人类活动的影响呢,近些年厄尔尼诺现象频频发生、程度加剧，是否也同人类生存环境的日益恶化有一定关系,有科学家从厄尔尼诺发生的周期逐渐缩短这一点推断，厄尔尼诺的猖獗同地球温室效应加剧引起的全球变暖18 生活中的趣味物理 有关，是人类用自己的双手，助长了“圣婴”作恶。当然，要证明全球变暖对厄尔尼诺现象是否起了作用还需大量科学佐证。但厄尔尼诺现象频繁发生的结果，也可能产生一个更温暖的世界，这样，是厄尔尼诺现象引起全球变暖，还是全球变暖加快厄尔尼诺现象的发生，就陷入了一个先有鸡还是先有蛋的怪圈。 人类最终彻底走出“厄尔尼诺”怪圈，也许就取决于人类自己对自然的态度。,,,,年,月,日至,日，来自世界各国的,,,多名气象专家聚集曼谷，研讨对付“厄尔尼诺”的良策。科学家们认为，在预测厄尔尼诺现象方面，人类已取得了长足的进步。不少因“厄尔尼诺”造成的灾害得到了较为准确和及时的预测，使人类能够未雨绸缪。科学家发出了这样的呼吁:拯救大自然，也就是拯救人类自己。 无线电波的传播 波长不同的电磁波有不同的传播特性，这里只介绍无线电波的传播。通常，无线电波有三种传播方式:地波、天波和沿直线传播的波。 地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地 波(图)。地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，根 据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸 时，波才能明显地绕到障碍物的后面。地面上的障碍物 一般不太大，长波可以很好地绕过它们。中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。 地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。频率越高，损失的能量越多。所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。 地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。 由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程 无线电通信和导航等。 天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做 天波(图2)。什么是电离层呢,地球被厚厚的大气层 包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内， 大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢 19 生活中的趣味物理 失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。 电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。但是，电离层是不稳定的，白天受阳光照射时电离程度高，夜晚电离程度低。因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也能以天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台，就是这个缘故。 沿直线传播的电磁波微波和超短波既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。它们跟可见光一样，是沿直线传播的。这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波。 地球表面是球形的，微波沿直线传播，为了增大传 播距离，发射天线和接收天线都建得很高(图3)，但也 只能达到几十千米。在进行远距离通信时，要设立中继 站。由某地发射出去的微波，被中继站接收，进行放大， 再传向下一站。这就像接力赛跑一样，一站传一站，把 电信号传到远方(图4)。直线传播方式受大气的干扰小， 能量损耗少，所以收到的信号较强而且比较稳定。电视、 雷达采用的都是微波。 现在，可以用同步通信卫星传送微波。由于同步通 信卫星静止在赤道上空36000km的高空，用它来做中继 站，可以使无线电信号跨越大陆和海洋。 饺子或肉丸煮熟了为什么会浮起来? 想一想: (一个物体在水中所受的浮力和它的排水量有什么关系,物体浮或沉除了浮力，还和哪一因素有关,) 饺子或肉丸在制作过程中，内部含有微量空气和二氧化碳。当刚投入水中时，由于饺子或肉丸的密度比水大，浮力小于重量，就沉入锅底。 当加热至煮熟后，内部的气体和肉质都同时膨胀，整个饺子或肉九的体积就增大许多，也就增大了它的排水量。根据阿基米德原理(Archimedes'principle)可知，饺子或肉丸的浮力就增大了，这时浮力大于重量，就浮起来了。 20 生活中的趣味物理 激 光 1958年,人类在实验室里激发出了一种自然界中没有的光,这就是激光.40年来，激光已经深入我们生活的各个角落.打长途电话,看VCD，医院里做手术，煤矿里挖掘坑道„„都用得着激光.那么，激光到底是什么样的光，它为什么有这么大的用途呢, 光是从物质的原子中发射出来的.原子获得能量以后处于不稳定状态，它会以光子的形式把能量发射出去.但是，普通的光源，例如白炽灯，灯丝中每个原子在什么时刻发光，朝哪个方向发光，都是不确定的，发光的频率也不一样.这样的光在叠加时，一会儿在空间的某点相互加强，一会儿又在这点相互削弱，不能形成稳定的亮区和暗区，所以不能发生干涉.这样的光是非相干光.只有频率相同、并满足一定条件的光才是相干光.激光是一种人工产生的相干光，这是它的第一个特点. 由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样进行调制,用来传递信息.光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物. 激光的另一个特点是它的平行度非常好.由于平行度好,所以在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距.对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和收到回波的时间间隔，就可以求出目标的距离.激光测距雷达就是根据这个原理制成的.多用途的激光雷达不仅可以测量距离，而且能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪. 由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点上.让这一点照射到VCD机、CD唱机或计算机的光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像.由于会聚点很小，光盘记录信息的密度很高. 激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温，最难熔化的物质在这一瞬间也要汽化了.因此，我们可以利用激光束来切割各种物质，焊接金属以及在硬质材料上打孔.医学上可以用激光作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜. 原子核聚变时释放的核能是一种很有希望的能源.怎样使原子核在人工控制下进行聚变反应，这是各国科学家研究的重要课题.一个可能的实现途径是,把核燃料制成小颗粒，用激光从四面八方对它进行照射，利用强激光产生的高压引起聚变. 激光的应用远不止这些，而且还在不断发展.这方面的介绍文章很多，报刊、电视中也常有最新进展的报道，同学们应该留心. 21 生活中的趣味物理 为什么刚掀开的冷冻啤酒瓶口会冒出雾气? 想一想: (气体急速膨胀而又没有外界能量补充，它的温度会怎样?) 啤酒内溶有二氧化碳(CO)，而酒面上的空间也充满二氧化碳。这些二氧化碳的气2 压比外界大气压大。 当掀开瓶口时，瓶内的二氧化碳就突然向外膨胀，也就是对外界作功。这时，它的内能(internalenergy)突然减少，故温度降低。这低温的气体，就把随着出来的水蒸气凝结为雾。 为什么用湿布抹冰箱的冰格会被粘着? 想一想: 冰箱中的冷凝格温度是多少,水碰到摄氏零下的物体就会结冰。结冰的快慢和什么有关, 冰箱最上部是冷凝格(freezercompartment)，温度约为,18?左右，用来储存结冻食物及制冰。 冰格(icetray)常用铝制。当以湿布接触冰格时，由于冰格温度既低，又是良导体，故湿布中的微量水份就很快冷冻成薄冰，也就是与冰格凝固在一起，于是就粘着了。 当人手与冰格接触，却不易粘着，因皮肤的温度比湿布高。但若人手不慎(这是危险的)与干冰接触，由于干冰的温度为,78(5?，皮肤的水就立即凝结而被乾冰粘着。应立即用自来水浇淋，直至皮肤与干冰分离，如冻伤的话应看医生 怎样把开水冷却? 想一想: (一物体受热所吸收的能量与那些因素有关,关系怎样,) 设有六个完全相同的一套杯子，其中一个盛满开水。如果利用杯子的吸热作用把开水的温度降低，可以把开水注入其余五个冷杯子中，让杯子吸收开水的热量。怎样注入开水可以获得较佳的冷却效果呢? [方法一]把开水平均注入五个杯子中，每个杯子分配到1/5杯开水。 玻璃的温度升至等于水[方法二]先把开水整杯注入第二个杯子，等到杯子不再吸热( 温)时，再注入第三个杯子，如此类推，最后注入第六个杯子。 22 生活中的趣味物理 不论采用哪一种方法，当杯子注入开水后，杯子的温度升高而开水的温度降低。等杯子的温度和水的温度相等时，就停止吸热了。 当采用第二种方法，整杯开水注入第二个杯中，杯子所升高的温度一定比第一种方法高。 杯子升高的温度较高，就表示杯子吸收开水的热量较多。同理，把开水(现在变为暖水)从第二个杯子再注入第三个杯子中，则第三个杯子所升高的温度，一定比平均注入第三至第六个杯子所升高的温度较多，如此类推。 可知采用第二种方法，可以使开水失去较多的热量，也就是降低较大的温度。 依上述推论，如果以质量相同的玻璃，制成较薄而数目更多的玻璃杯，采用上述第二种方法，则冷却的效果将更大。 海 市 蜃 楼 夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中(古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，也叫蜃景(海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的(夏天，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大(我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的(远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看 到远方的景物悬在空中(图1) 在沙漠里也会看到蜃景(太阳照到沙地上，接 近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也 小(从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的 热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生 全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物 体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样(沙漠里 在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象(贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层穿空气的折射率小(从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样( 23 生活中的趣味物理 磁带录音原理 (图1)是录音、放音原理的示意图。话筒 把声音变成音频电流，放大后送到录音磁头。录 音磁头实际上是个蹄形电磁铁，两极相距很近， 中间只留个狭缝。整个磁头封在金属壳内。录音 磁带的带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁 磁性小颗粒。磁带紧贴着录音磁头走过，音频电 流使得录音头缝隙处磁场的强弱、方向不断变化，磁带上的磁粉也就被磁化成一个个磁极方向和磁性强弱各不相同的“小磁铁”(图2)，声音信号就这样记录在磁带上了。 放音头的结构和录音头相似。当磁带从放 音头的狭缝前走过时，磁带上“小磁铁”产生的 磁场穿过放音头的线圈。由于“小磁铁”的极性 和磁性强弱各不相同，它在线圈内产生的磁通量 也在不断变化，于是在线圈中产生感应电流，放 大后就可以在扬声器中发出声音。普通录音机的 录音和放音往往合用一个磁头。 眼 睛 每个人都有一双眼睛，这是人们观察世界的窗口(正是因为有了它，才使我们能欣赏到五彩斑斓的世界(不过，你是否知道眼睛观察到物体的原理呢?下面让我们了解一下它 的简单构造和光学原理( 眼睛的基本构造如(图1)所示(最外层的无色透 明部分叫做角膜，中间的透明囊状物叫做晶状 体(紧贴着晶状体有一带孔的薄膜叫做虹膜， 中间的小孔叫做瞳孔(瞳孔的大小可通过肌肉 的伸缩自动改变，以控制进入眼睛内光的多 少(光线强时，瞳孔变小;光线暗时，瞳孔变 大(晶状体和前面的角膜之间充满着无色透明的液体——水样液，晶状体和后面的视网膜之间充满着无色透明的胶状物质——玻璃体(角膜、水样液、晶状体和玻璃体都对光线产生折射，它们的共同作用相当于一个凸透镜，这个凸透镜的前焦点约在角膜前1.5cm处，后焦点约在角膜后2.0cm处(用眼睛观察的物体，距离都大于2倍焦距，所以从物体射进眼睛里的光线经过这个凸透镜折射后，在视网膜上形成倒立、缩小的实像，刺激分布在视网膜上的感光细胞，通过视神经传给大脑，产生视觉，于是我们就看到了物体( 24