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神奇的科学小实验(会跳的鸡蛋)



会 跳 的 鸡 蛋

会跳的鸡蛋


  在人们的心目中,鸡蛋是一碰就破的;如果从近 2 米高处掉到桌上,那 更是必碎无疑了。果真如此吗?
  取一条床单对折两次,铺在教室的讲台上。在讲台上方约 2 米高处悬挂 一个定滑轮。再取一个生鸡蛋和一条 3 米左右的细绳。绳的一端用透明胶带 纸粘在鸡蛋上,将绳绕过定滑轮,另一端捏在自己手里。缓缓收绳,使鸡蛋 徐徐升高,观众的心也随之提到了嗓子眼上。突然放手,让鸡蛋拖着长长的 尾巴掉下,只见它落到桌面后又反弹跳起。你赶紧用双手捧住鸡蛋,以免它 滚落到地上。观众在一场虚惊之后不免会怀疑你用的是否真是鸡蛋。拿一个 碗来,将鸡蛋在碗口打破,掰开,倒入碗中,证明你用的确实是一个生鸡蛋。 为什么鸡蛋掉下后会不碎呢?原来,它拖着的长长的尾巴增加了它在下 落时的阻力,而桌上铺着的四层床单更对它起了有效的缓冲作用,使它落到 桌上时所受的力大大减小。这和运动会上,跳高架下都铺着厚厚的海绵垫子,
运动员从几米高处落下而不会受伤的道理是一样的。 如果地上不铺垫子,下落高度大于 3 米,如何实现“高空落蛋,着地不
碎”,一直是人们感兴趣的研究课题。你能想个什么好办法吗? 鸡蛋不仅会跳,而且还不怕压。取一只生鸡蛋,横放在右手掌心,然后
握紧。只要五指及手掌用力均匀,你就很难把这个一向被认为“一碰就破”
的鸡蛋握碎。不信?你就来试试。 别说你手握不破它,就是一把方凳子也压不碎它呢。取 4 只生鸡蛋,4
只啤酒瓶,一把无靠背的方凳子。把啤酒瓶在水平地面上放稳,其间隔距离
和方凳子的四条腿之间的距离相同。把 4 只大小基本相同的鸡蛋竖放在 4 只 啤酒瓶瓶口上。再把方凳子的四条腿搁在 4 只鸡蛋上,如图所示。你会发现, 鸡蛋并不会被压碎。杂技表演中常有此“惊险”节目,演员站在方凳上表演, 鸡蛋仍安然无恙。你也可再住方凳上加一迭书或一盆水,让观众感到鸡蛋所 受的压力确实不轻。注意,没经过特殊训练的同学,可别站到方凳子上去呀! 也许你会问,既然薄薄的蛋壳能承受这么大的压力,为什么在蛋壳内孵
化成的雏鸡却能轻而易举地啄破蛋壳,来到这多彩的世界上呢?
  原来,构成蛋壳的物质和组成水泥、砖块的物质相似。它们都具有很好 的抗压性,即能承受很大的压力,但抗拉性却较差,即经不起较大的拉力。 对此可以做一个简单的实验来加以证明。
取半个鸡蛋壳,先让它凸面朝上放在桌子上。取一支削得不太尖的铅笔,
在离凸面顶部 15 厘米高处垂直落下,撞在蛋壳顶部,如下页左图所示,结果 蛋壳毫无被损。然后把蛋壳翻过来,使凹面朝上,放在一只玻璃瓶的瓶口上。 仍用刚才用过的那支铅笔,让它在距蛋壳底部约 10 厘米高处垂直落下,结果 蜜壳被笔尖戳穿了。究其原因,是由于蛋壳的外形弯曲均匀而且对称,能使 蛋壳在某一部分受到的压力均匀地传给其余各部分,并且巧妙地相互“抵 消”。但是,当这个压力是从蛋壳内侧向外施加时,蛋壳各部分所受到的便 是拉力了,所以就容易破碎,如下面右图所示。
  北京火车站大厅屋顶所采用的薄壳拱形结构,就是根据蛋壳耐压的原理 设计的。屋顶虽薄,却很耐压,经得起风雨和积雪的考验。不仅外形美观, 而且节约了人力、物力。
还可再做一个小实验。取一只废旧的白炽灯泡(最好是螺口灯泡),手

握灯泡的玻璃球,让金属螺口竖直向下,在离地面约 1 米高处放手。灯泡掉 到地上时,并没有我们想象的那样粉身碎骨;只见它着地后又反弹到 5 厘米 左右的高度,然后再落到地面,还是没碎。这是不是一次偶尔的巧合呢?不 是。你不妨多试几次。在大多数情况下,灯泡并不会被撞破。
  看来,落地不碎还能反跳的“易碎物品”除了鸡蛋,至少还有白炽灯泡, 对吗?它们的差别在于,蛋壳耐压而灯泡经不起稍大的压力。一个明显的原 因是,蛋壳是由同一种物质构成的,而灯泡是由玻璃和金属两部分组成的。 而且,灯泡的外形与蛋壳差异较大。
  
怒发冲冠


  秋高气爽,阳光普照。教室的讲台上放着一台范氏起电机,地上迭放着 厚厚的两大块泡沫塑料,上面站着一个理着短发的男孩。老师请他将右手手 心贴放在起电机上部的金属球壳上。接通电源后,起电机在嗡嗡的响声中开 始工作。不大一会儿,同学们惊奇地发现这位男同学的头发开始倒竖起来, 大约三五分钟后,真是“怒发冲冠”了。老师问他有什么感觉,他摇摇头说 什么感觉也没有。当老师告诉他,你右手接着的这个金属球壳现在至少有 20 万伏电压时,同学们一阵惊叹,男孩不由自主地缩回了右手。老师切断电源 后又问他,手缩回时有什么感觉?他说,手指好像被轻轻地刺了一下。老师 点点头笑着说:“对。当你的右手按在金属壳上时,你身上也有 20 万伏高压, 由于头发上积聚的同种电荷相互排斥,使你的头发倒竖了起来。当你的手离 开金属球壳的瞬间,手指和壳之间发生了微弱的放电现象,你就有了轻微的 刺痛感觉。”
  为什么人体和 20 万伏高压的金属球壳接触,却没有“触电”的感觉呢? 通常所说的“触电”是大电流长时间通过人体造成的。由于泡沫塑料具有良 好的绝缘性能,站在上面的人身上的电压虽高,却无电流通过。这和鸟停在 高压电线上不会触电的道理是一样的。安全用电常识告诉人们,如果通电时 间不超过 1 秒,且电流强度小于 5 毫安,一般不会对人体造成危害,而仅有 轻微的刺痛感而已。
其实不用起电机,通过摩擦生电也能使人体带上高电压。寒冷干燥的冬
天,站在绝缘的泡沫塑料上,卷起衣袖,请人用毛皮在你的手背上用力来回 摩擦数次(注意别与被擦者接触)。此时,你身上就有 1 万伏电压。若将手 指伸向钢窗窗架或自来水龙头,也能产生短促的放电火花。

巧用橡皮管


  你是否注意到,人们在生煤球炉时常把一只铁皮的拔火罐竖直放在炉口 上,而大型的锅炉更少不了一个又高又大的烟囱。这是为什么呢?原来,长 管具有空吸作用,它能加快烟和热空气上升的速度,使炉内空气的流动加快, 炉火变旺。
水往低处流,长管也能使水向下流动的速度加快。取一只漏斗和一根 30
—40 厘米长的橡皮管,管的内径应比漏斗口的外径略微大一点。先把漏斗单 独放在自来水龙头下接水,缓慢增大自来水龙头的出水,直到漏斗来不及出 水,水开始从漏斗上沿溢出时为止。
  现在,把橡皮管套在漏斗的出水口上,再去接水,如图所示,你会发现 漏斗的漏水速度明显加快,永不会再从漏斗上沿溢出了。此时,如果拔掉橡 皮管,水又会从漏斗的上沿溢出。
  有的自来水龙头出水口比较小,水一开大,出水口便水珠四溅,聪明的 主人就在出水口外套上一段橡皮管,使出水变得流畅。
利用橡皮管还可做一个有趣的实验。
  取一个 1000 毫升的大烧杯,盛满水,放在桌子上。找一根 1 米左右长的 橡皮管,先在橡皮管内灌满水,然后把左手捏住的一头插入烧杯内,并在烧 杯上方扶住管子,右手迅速移到离另一管口约 30 厘米处,并甩动这段橡皮 管,使它在自己的头部上方作水平转动。这时你会看到,水不断地从橡皮管 中甩出,烧杯中的水不一会儿就被抽干了。用这个简单的小水泵给草坪、菜 地浇水,效果还蛮不错的呢。
  
红日和蓝天


  宇航员在航天飞机上看到的天空始终是漆黑一片,没有白天和黑夜的区 别,太阳就像挂在黑色天幕上的一个通红的大火球。我们虽然没机会上天, 却能在一间干净的暗室里看到这一现象。
  取一支手电筒,用一张圆形黑纸遮住发光玻璃的表面,别让它漏出一点 光来。用刀尖在此圆形黑纸的中央,开一个直径为 5 毫米的圆孔。合上手电 筒的开关,让一束光线从小孔中射出,照在贴在墙上的一张黑纸上。你站在 手电筒射出的光束侧面,能看到黑纸上有一圆形的亮斑,却看不见照亮它的 光束。暗室中除了这一亮斑,四周依然是一片漆黑。
  生活在地球表面的人们看到的蓝天和红日又是怎么回事呢?我们还是在 暗室中通过实验来观察一下吧。
  取一台书写投影仪,用一张大的黑纸遮住投影仪的发光玻璃面,使其不 漏光。取一个玻璃量筒,越长越好。在量筒内倒满凉开水,再滴入 6—8 滴鲜 牛奶,用玻璃棒搅匀。用剪刀在遮投影仪的黑纸中央开一个直径和量筒内径 相同的圆孔,并把量筒置于这一圆孔上,如图所示。打开投影仪的开关,让 投影仪发出的光从量筒底部照亮量筒内的稀薄牛奶溶液。此时,若从上往下 俯视量筒内的溶液,你会看到它是橙色的;而在量筒侧面观察,便看到这溶 液呈浅蓝色。
显然,射入稀牛奶溶液中的一束白光,从不同的角度看去颜色是截然不
同的。如果把投影仪中的白炽灯当作太阳,量筒中的溶液当作大气层中的空 气,你就不难明白怎样才可看到蓝天和红日。
有兴趣的同学还可再做一个实验。把量筒换成一个 1000 毫升的大烧杯,
并盛满清水。换一张遮住投影仪发光玻璃面的黑纸,并在黑纸中央开一个直
径 5 厘米左右的圆孔。在玻璃烧杯内的清水中滴入 3—5 滴红药水,用玻璃棒 搅匀,再将烧杯置于黑纸的圆孔上。打开投影仪开关,便可见烧杯中有一圆 形的光柱,如图所示。俯视时,光柱是红色的;而侧视时,光柱却呈绿色。

遥控钮扣


  桌上放着一杯无色透明的液体。取一粒衬衫钮扣,放入杯中,钮扣沉到 了杯底。1—2 分钟后,我煞有介事地把手放到杯口上方约 5 厘米处,并作小 幅度的上下移动,如图所示。口中还念念有词“钮扣,上来。”果然,钮扣 慢慢上升,浮到了水面上。过一会儿,我又把手按在杯口上方约 1 厘米处, 并说,“钮扣,下去。”嘿,钮扣真的又沉了下去。同学们好奇地问:“老 师,你有特异功能吧?”我笑着说:“没有,是这钮扣自动地在上下浮沉。” 原来,杯中装的是温水配制的碳铵溶液,溶液中溶解着大量的二氧化碳。 当钮扣沉到杯底后,溶液中的二氧化碳小气泡就附着在钮扣上,并且越积越 多,使钮扣受到的浮力逐渐增大。一旦所受的浮力大于本身的重量,钮扣就 浮了上来。钮扣浮上液面后,气泡消失,它便又沉入杯底。如此反复沉浮,
直到溶液中的二氧化碳耗尽为止。 这个有趣的魔术表演你也能做。只是事先你得观察一段时间,看看钮扣
从沉到浮大约有多长的时间间隔,浮上液面后它又能呆多长时间,以便恰到 好处地发出“上来”和“下去”的命令。
如果有兴趣,你还可用一枚 1 分的硬币代替钮扣,看看它能否浮起来。

变动为静


  用一盏 8 瓦的日光灯,从正面照射一台已卸下了安全罩的三叶台扇,使 叶片的影子投射在白色的墙上。接通电源,当电风扇的转速增大到一定值时, 墙上便出现了六个静止不动的叶片影子。奇怪,明明是三个叶片在快速旋转, 为什么墙上会有六个叶片的影子,而且是静止不动的呢?
  原来,当人眼所观察的画面或物体消失时,画面上的情景还能在眼睛中 保留 0.04 秒时间。这种现象叫眼睛的“视觉暂留”。电影放映就是利用人眼 的视觉暂留现象,使得静止的胶片上的画面,在人眼看来是连续变化即运动 着的。
  日常所用的日光灯,每秒钟闪光 100 次,由于相邻两次闪光的时间间隔 很短(0.01 秒),所以我们平时感觉不到它在闪光。但是,当日光灯照到正 在快速旋转的电风扇叶片上时,情况就不同了。如果每一片叶片在 0.01 秒时 间内刚好转过 60 度角,那么,当叶片 1 的第一个影子在人眼中消失的同时, 其第四个影子已在墙上出现,而与此同时,与叶片 1 成 120 度角的叶片 2 的 影子又恰好落在叶片 1 的第一个影子的位置上。6 次闪光后,叶片 1 回到了 原来的位置。如此周而复始,就在墙上形成了六个看起来静止不动的叶片影 子。看来,奇妙的视觉暂留既能“变静为动”,又能“使动变静”。如果我 们稍作计算,还能发现变动为静现象出现的规律:叶片每隔 0.01 秒转 60 度 角,其转速为 1000 转/分,而日光灯每秒闪光 100 次,1 分钟就闪 6000 次, 它正好是电扇转速的 6 倍。进一步的研究证明,只要每分钟闪光的次数和转 速相同,或是转速的整数倍,就能观察到这种被称为“频闪效应”的变动为 静的现象。
现在,让我们增大台扇的转速,此时,你可发现墙上的六个叶片影子也
跟着叶片同方向慢慢地旋转起来。如果减小台扇的转速,那么影子缓慢转动 的方向就和叶片转动的方向相反。利用这一现象,可以做一个有趣的小实验。 从稍硬的白纸板上剪一个直径为 5 厘米的圆盘。在圆盘上画内、外两个 圆环,并在内环上画 8 个大小相等黑白相间的扇形,在外环上画 10 个大小相 等黑白相间的扇形,如图所示。用针尖在圆盘中心刺一个小孔,再插上一根 火柴梗,就做成了一个纸陀螺。在日光灯照射下,用手指捻动火柴梗,使纸 陀螺在桌面上快速转动。一开始你看到的圆纸盘是呈单一的灰色的,过一会 儿,你就会发现圆纸盘上的内环和外环沿两个相反的方向在旋转。为什么会
出现这种现象呢?
  其实,这也是一种频闪现象。当圆盘转速为 25 转/秒时,内环看起来是 不动的;转速高于 25 转/秒时,内坏便正转,即与圆盘实际转向一致。转速 低于 25 转/秒时,内环便反转。对外环来说,转速为 20 转/秒时,它看起来 是不动的;转速高于 20 转/秒时,它便正转。显然,当圆盘的转速在每秒 20
至 25 转之间时,就会出现外环正转,内环反转的奇妙现象了。 还可利用电视机的屏幕来观察一些有趣的频闪现象。打开电视机,将频
道转换开关置于空频道位置,适当增大亮度,减小对比度,使电视机屏幕呈 现一片乳白色。这时电视机屏幕的光,就是每秒钟闪动一定次数的闪光。
  在屏幕前 5 厘米左右,竖直放一张用一段细竹和一根橡皮筋做成的弓。 左手持弓,用右手手指拨弄橡皮筋,你就能从屏幕上看到橡皮筋振动时的波 形。改变橡皮筋的松紧程度,再拨弄它,你可看到橡皮筋弯曲得很厉害,而
  
且似乎静止不动了。但事实上,它仍在振动,而且一秒钟内要振动很多次。 取一根废锯条,对折成两段,按图所示的方法,用一根橡皮筋和一个螺 丝钉做成一个简易音叉。用左手捏紧音叉下部,将音叉竖直放在离屏幕 5 厘 米左右处。用右手拇指和食指捏紧两段锯条的上端,然后一放,锯条就振动 起来,此时你看不清锯条的端部。稍微移动一下螺钉的位置,再使锯条振动 起来。反复试验几次,你会发现,当螺钉在某一位置时,振动的锯条上端不 仅清晰可见,而且还静止不动。平日里以宁折不弯而闻名的锯条竟变得弯弯
曲曲了。 更有趣的是,让一个由一颗钮扣和一根棉纱线做成的单摆,在电视机屏
幕前 3 厘米左右处来回摆动。此时,你会发现这根线在好几个位置上都显得 很清晰,好像有几根线一样。如果把线的另一端打一个活结,套在钢笔套上, 然后右手握笔,使摆在竖直面内转动。此时,你又可看到几十颗钮扣和几十 根线分布在一个圆圈内,如图所示。
  显然,在闪光的照射下,快速运动的物体在人的眼睛中成了断续动作的 物体。
  
会飞的圆纸筒


  取一张画铅笔画用的图画纸,裁下 20 厘米长、12 厘米宽的一条,粘成 一个直径约 5 厘米的圆柱形纸筒。再从剩下的图画纸上剪下两个直径为 6 厘 米的圆纸片。在纸筒的两端各对称地剪三刀(刀深 5 毫米左右),然后把圆 纸片粘在纸筒的两端。另取一份大报,从相连的两大版的上部裁下一条长约
78 厘米、宽为 10 厘米的长纸带,并把它整齐地卷在圆纸筒上,再把纸带的 末端粘在一根竹筷上。
  现在,把纸筒横放在桌子上。然后沿桌面迅速移动竹筷,把纸带从圆筒 上抽出来,如图所示。此时,你可看到纸筒先是沿着桌面滚动,然后就离开 桌面飞了起来。
  原来,圆纸筒在桌面上滚动时,带动了周围的空气绕着它旋转。纸筒一 边转动一边向前运动,对它来说,前方的空气沿水平方向向它吹来。就像人 们在奔跑时总感到风扑面而来一样。这样,在纸筒上方的空气的旋转方向和 迎面吹来的气流方向一致,转速加快,压强减小。而纸筒下方的空气的旋转 方向和迎面吹来的气流方向相反,转速减慢,压强增大。如图所示。结果, 使得纸筒受到的由下向上的压强大于由上向下的压强。正是这一压强差产生 了一个向上的作用力,把圆纸筒抛向了空中。
  
肥皂炮仗


  欢度新春佳节,人们都爱燃放鞭炮烟火。可你是否知道,还有一种比火 药炮仗更响更安全的肥皂炮仗呢?
取一个用过的快餐盒(或用石蜡浸过的纸盒),剪去盒盖。在盒内倒入
60—80 毫升用洗衣粉或肥皂配制成的肥皂水。将电石气和氧气同时通入肥皂 水中,如图所示。其中氧气可通过对高锰酸钾和二氧化锰混合物加热分解制 得,电石气可用电石加水制得。当充起的肥皂泡足够大、足够多时,移出两 支导气管,用点燃的棒香靠近盒内充起的肥皂泡,顿时会响起一串急促、猛 烈的爆炸声。请放心,这肥皂炮仗虽然响声惊人,威力极大,可绝对没有丝 毫的危险性。
如果说这是一串连珠炮,那么下面我们制造的可就是单响的大炮仗了。 在肥皂水中加入 8—10 毫升甘油和 4—6 滴氨水,增大肥皂水的表面张
力,使吹出的肥皂泡牢度大,不易破。 取一个能吹到足球大小的气球,一段一尺左右长的橡皮管,一支圆珠笔
的笔杆。把笔杆塞进橡皮管的一端,再把气球口套在插有圆珠笔杆的那端橡 皮管外,用线扎紧,使之既能通过橡皮管对气球充气,又不会在这一端漏气。 在橡皮管的另一端按 5:2(体积之比)的比例向气球里先后充入氧气和 电石气,直到气球胀得和足球差不多大。充气完毕后用弹簧夹将橡皮管夹紧。 将橡皮管管口浸入肥皂水中,使管口沾上一点肥皂液,然后缓缓松开弹 簧夹,用气球内的混合气体吹大肥皂泡。当管口的肥皂泡胀到乒乓球大小时, 压紧弹簧夹停止充气。用嘴吹气或扇动空气可使肥皂泡脱离管口,在空中飘 浮并慢慢下沉。这时用点燃的棒香接近肥皂泡,肥皂泡就会爆炸,并发出震
耳的响声。
  任何可燃气体与氧气混合所充起的肥皂泡遇上火星都会爆炸,唯独电石 气和氧气混合所充起的肥皂泡具有无可比拟的爆炸威力,但是又很安全。
  
砂糖发光


  先在暗室中呆上 3—5 分钟,等眼睛适应周围黑暗的环境后,取 2—3 匙 白砂糖放入一只较大的瓷钵中。然后开始用瓷杵慢慢研磨,并逐渐加快速度。
约 3 分钟后,就可以看到钵中的砂糖发出浅蓝色的光。如果继续保持慢速研 磨,你可看到杵头周围有浅蓝色的光环。
  再取一块精制的方糖,放在水泥地面上轻轻划几下,你也可看到经摩擦 的方糖表面会发出微弱的蓝光,只是它很快就会消失。换一个表面在水泥地 面上划几下,便又可看到微弱的蓝光。
  上述发光现象是由于砂糖晶体的带电棱角相互摩擦而产生的,当所有的 棱角都磨掉后就不再发光了。
  由外界提供某种形式的能量引起物体发光,除了由摩擦而产生的摩擦发 光外,还有光致发光,它是由光激发而产生的发亮现象,人们熟悉的激光就 是这样形成的。由辐射引起的发光,叫辐射发光。日光灯管内充有稀薄的水 银蒸气,当水银蒸气导电时,就发出紫外线,使涂在管壁上的荧光粉发出柔 和的白光。由化学反应引起的发光称为化学发光。取一小片钠投入盛水的烧 杯中,钠跟水起反应放出的热量立刻使钠熔成一个闪闪发亮的小球,在水面 上迅速游动,并逐渐缩小,最后完全消失。
  
点燃方糖


  取一小块喝咖啡用的洁白纯净的方糖,放在石棉铁丝网上,用擦燃的火 柴去点,方糖并不燃烧。
  用普通的香烟灰撒满方糖,再擦燃火柴去点,沾满烟灰的方糖发出蓝色 的火焰,奇迹般地燃烧了起来。
  你也许会以为这是烟灰中未燃尽部分在第二次燃烧,其实不是。当这一 小块方糖烧完后,你可以发现烟灰的质量、颜色和化学性质都没有丝毫的变 化,燃烧的确实是方糖。原来,糖是由碳、氢、氧所组成的有机物,在一般 情况下它不易燃烧。可撒上烟灰后,糖内的有机物就发生了化学变化,使它 们遇火便燃烧起来。在这里,烟灰是一种特殊的催化剂,它仅仅起到促使糖 内有机物发生化学变化的作用,自己并不燃烧。
如果找不到方糖,用一块普通的硬水果糖也行,你不妨动手试一试。

“烧”不死的金鱼


  如果有人问你:“水是怎么烧开的?”你也许会说,“火把热传给水壶, 水壶又把热传给壶底的水,壶底的水又把热向上传,直到整壶的水都达到 100
℃,水就开了。”这种说法对不对呢? 取一个大一点试管,装上大半管清水,再往试管里放一条小金鱼。手握
试管的下部,把试管上部放到点燃的酒精灯的火焰上加热,如图所示。大约
3—4 分钟后,你可发现,靠近试管口的水沸腾了,水蒸气直往外喷,可你握 试管的手并不觉得烫;更令人惊奇的是,靠近试管底部的小金鱼依然自由自 在地游动着,一点也不惊慌。这证明了水和玻璃一样,也是热的不良导体。 显然,水并不是靠水的热传导烧开的。
  取一只烧杯,放入一些木屑,再倒入大半烧杯清水,然后把烧杯放到煤 气灶上加热。随着水温的升高,你可看到木屑在水中上下运动起来,而且越 来越快,直至整杯水都沸腾了起来。原来,当杯底的水受热膨胀后,密度变 小,向上升;烧杯上部的凉水密度大,向下沉。沉到杯底的凉水受热后膨胀, 当它的密度减小到比原来上升的水的密度还要小时,又向上升。同时,原已 上升的水因为密度较大又向下沉??在这样反复上升、下降的循环过程中, 整杯水的温度不断提高,木屑也被带着不断上下运动,直至水开。显然,水 是靠水的对流烧开的。
  
不用抽气的马德堡半球实验


  1654 年 5 月 8 日,德国科学家、马德堡市市长奥托·格里克当众做了一 个轰动世界的实验。他定做了两个能够完全吻合的、直径 30 多厘米的铜半 球。每个半球上都装有两个环,环上穿着绳子,绳子缚在马具上。每个半球 都连着 8 匹高头大马。他先把两个半球合在一起,用抽气筒把球里的空气抽 掉,然后下令向两个相反的方向驱赶马队。结果,16 匹马用了很大的力气也 没能把这两个半球拉开。直到 16 匹马在人们的用力抽打下,竭尽了全力才把 这两个半球拉开。拉开的时候发出了很响的声音,像放炮一样。这就是举世 闻名的“马德堡半球实验”,它生动地告诉人们,空气压强不但存在,而且 还大得惊人。
  其实,不用抽气筒也能做马德堡半球实验。取两只空的广口瓶,在其中 一只的瓶口上涂一薄层凡士林,再把另一只瓶倒扣到这只瓶子的瓶口上,使 它们吻合在一起。然后,两手各握一只瓶子,稍一用力,即可把它们分开。 现在,将这两只广口瓶开口向上放在桌子上。剪一块 3 厘米宽、8 厘米 长的卫生纸,往纸上滴 8—10 滴酒精。点燃卫生纸,并迅速把它放入瓶口涂 有凡士林的那只瓶中。在瓶内的卫生纸即将烧完的时候,把另一只瓶再次倒 扣到这只瓶上,使两个瓶口吻合在一起。待冷却后,你会发现,即使用很大 的劲,也难以将它们拉开。因为合在一起的两只广口瓶内虽然不是真空,但
里面气体的压强要比外界大气压强小得多了。
从眼药水瓶底部取一个大橡皮帽。从废自行车内胎上剪一条宽 5 毫米、
长 20 毫米的小橡皮条。用补自行车内胎的胶水把橡皮条的两头粘到橡皮帽顶 部。注意,涂胶水前,应先用木锉或砂纸把橡皮条的两头和橡皮帽上准备粘 橡皮条的部位打磨好,以增强胶水的粘合作用。粘合的面积要稍大一些,粘 合后用手指把粘合部位用力压一压,以防脱胶。再取一块玻璃片,放入水中 浸湿后取出。用大拇指按着橡皮帽顶部,把橡皮帽压到玻璃片上,松开手指, 橡皮帽便被“吸”在玻璃片上了。如图所示。现在,请你用右手握住玻璃片, 用左手往橡皮条中间挂砝码,一个接一个,已经 500 克重了,橡皮帽仍然不 会掉下来。目前,市场上出售的各种带有“吸盘”的挂物钩都是利用这一实 验原理制成的。是大气压强把吸盘“钉”在镜子或其他光滑表面上,使它们 能承受较大的拉力而不脱开。

竹筷提米


  桌上有一只空玻璃杯,一大碗大米和一根“下圆上方”的普通竹筷。要 求用这根筷子提起满满一杯大米,你能行吗?也许,你认为这挺简单,把米 倒入杯中,把竹筷垫在杯底某一直径位置上,再把筷子水平提起,一杯大米 不就被提起来了吗?其实,这一办法说起来简单,真的做起来却是挺困难的。 即使提起来了,稍一不留神便会“杯砸米撒”前功尽弃。
  有一个既稳妥又方便的方法,你不妨一试。先在杯子里装上半杯米,然 后把筷子竖直插在中间(截面呈正方形的一头朝下),用手将杯内的米压紧, 再陆续往杯子里加大米,一边加一边压紧,直到杯子里装满大米。要注意的 是,在加米和压紧的过程中,应始终保持筷子竖直,切不可让它左右摇动。 此时,提起竹筷就可把满满一杯大米拎起来了,提着它走几步,杯子也不会 掉下。如果米加满压紧后,再往杯中洒入少许清水,等一会儿再提起竹筷, 那就更靠得住了,即使你提着竹筷缓慢地升高、下降,杯子也不会掉下来。 如图所示。
  这是由于米粒被压紧后,米粒与米粒之间,米粒与竹筷,米粒与玻璃杯 壁之间的摩擦力很大,足以与整杯米的重量相平衡。洒点水能使米粒发胀, 相互间挤压得更紧,摩擦力增大。当然,水不能倒入太多,否则便适得其反 了。
  
巧落火柴盒


  让一只装有火柴的火柴盒直立着从距桌面约 30 厘米高处自由落下,火柴 盒落到桌面后总是向一边倾倒而无法保持直立状态,让人感到这似乎是一个 无法改变的事实。
  真的没有办法了吗?其实只要把火柴盒的内盒抽出一半左右,如图所 示,再让它竖直下落,你会发现火柴盒几乎每次都能在桌面上直立站稳。
  这是由于内盒抽出二分之一后,火柴盒的重心提高了;而当它落到桌面 上时,由于火柴杆重量的作用内盒又迅速缩回盒内,重心随之下降。这一过 程延长了火柴盒和桌面发生碰撞的时间,减小了桌面对它的作用力。和未抽 出内盒时相比,火柴盒的稳定程度明显提高了,所以就不会翻倒。跳伞运动 员落地时,从高处跳下的杂技演员在着地的瞬间之所以都先迅速下蹲,等人 停稳后再站立起来,道理皆出于此。这样能保护人的膝关节免受过猛的冲击。 现在,就请你动手试试吧。注意,为了使内盒能顺利缩回盒内,火柴杆
不宜装得太满。

孔小作用大


  你一定从电视中看到过跳伞表演吧,你有没有注意到那些降落伞的顶部 都开有一个不小的孔?这是为什么呢?
  取一块正方形的手帕,在它的四个角上各系一根 25 厘米长的细线,四根 线的另一端结在一起,在结头处挂一串钥匙,做成一个小降落伞。将此降落 伞从高处投下,如果下降速度较快,就拿掉几把钥匙,使它能以较小的速度 缓缓下降。这时你可发现,小降落伞在降落过程中像个醉汉似的晃来晃去, 摇摆不定。再投几次试试,都是如此。原来,降落伞在下落过程中,相对于 伞上升的空气,会在伞的边缘形成旋涡,旋涡中的空气流动速度大,压强就 小,而且旋涡的位置还会移动,使降落伞受力不均匀、不稳定,于是就出现 了来回摇晃现象。
  现在,请你用剪刀在手帕的正中剪掉直径约 6 毫米的一小块。把这个顶 部开有小孔的小降落伞从高处投下时,你会发现,在下降过程中它的摇晃程 度大为减小。这是由于相对降落伞上升的空气,有一部分从伞顶的小孔中流 出去了,破坏了伞边空气旋涡的形成,减小了偶尔形成的旋涡的影响。如果 孔的大小恰当,原有的摇摆晃动基本上可消除。
  
巧取硬币


  在一只底部平坦的瓷盘中央,放一枚 1 分的硬币。再往瓷盘中缓缓倒入 清水,直到水面刚能淹没硬币的上表面为止。现在,请你用手指把此硬币从 水中取出来,但手指不能碰水,水也不能离开瓷盘。你能行吗?
  其实,这事并不难办到。取一只干燥的玻璃杯,杯口向上放在桌面上。 点燃一张长 6—8 厘米、宽约 3 厘米的纸片,并把它放入杯中。在纸片即将烧 完时,手握杯子底部,迅速将玻璃杯倒扣在瓷盘中,如图所示。随着“嘶” 的一声,盘里的水一下子都被吸到玻璃杯中,硬币则完全暴露在空气中,此 时你便可轻而易举地把它拿到手了。不仅手指没碰到水,而且水也没离开瓷 盘。
  水怎么会乖乖地集中到杯子里去的呢?这是大气压强在起作用。纸片燃 烧后,杯子里空气的压强远小于外界大气压强,杯口周围的水一下子被压到 了玻璃杯中。
  做完这个实验,你可能会想,如果容器中的水很多,这个办法显然就不 适用了。那时该怎么办呢?
桌上放着一只玻璃烧杯和一根细玻璃棒,玻璃棒的长度比烧杯的深度短
1 厘米左右。往烧杯中倒入清水,到水面比杯口略低时为止。取一个塑料瓶 盖,开口向下放入水中,放掉大部分空气后,瓶盖便沉到杯底。仍然不允许 手指侵入水中,你能设法将瓶盖从杯底取出吗?
其实这也不难。手持玻璃棒一端,把另一端插到瓶盖上方 1.5 厘米处。
然后,让玻璃棒在水中缓缓打转,使瓶盖上方的水也跟着旋转起来。逐渐加 快玻璃棒的转动,你便可看到原来躺在杯底的瓶盖徐徐向上升了起来。此时, 你应一边减小玻璃棒深入水中的深度,一边加快瓶盖上方的水的旋转,“引 导”瓶盖继续上升,直至盖顶露出水面时,用左手的拇指和食指把它捏住, 取出水面。
旋转塑料瓶盖上方的水,沉在杯底的瓶盖为什么会浮起来呢?原来,液
体和气体一样,流动越快,压强越小。当玻璃棒在瓶盖上方打转时,盖子上 面的水由静止变为运动,对盖子的压强随之减小。但盖子下面的水依然静止 不动,对盖子的压强保持不变。随着盖子上方的水旋转加快,水对盖子向上 的压力不断增大,瓶盖便慢慢浮了起来。直升飞机就是利用这一原理飞上蓝 天的。

人工造云


  同学们都知道,天上的白云是由许许多多的小水滴集聚在一起形成的。 你想不想自己动手制造一团白云呢?
  取一只带橡皮瓶塞的医用生理盐水瓶,一只打气筒和一根给篮球打气时 用的打气针头。打开瓶塞,往瓶内倒 2 毫升清水。用打气针头刺穿橡皮塞, 然后把插着针头的橡皮塞紧紧塞住瓶口。再把打气筒的皮管口接到针头的衔 接口上。左手按住盐水瓶,右手握着针头和皮管口,请一位同学帮你用打气 筒往瓶内打气,打 3 下就足够了。打完后迅速拔出橡皮塞。只听“嘭”的一 声,你和同学可能被吓一大跳。不过请放心,绝对安全。等你们定下神来, 再仔细看看瓶内,瞧,一团白云在瓶内形成了。
  原来,往瓶内打气时,瓶内气体压强增大,温度升高且含有较多的水蒸 气。迅速打开瓶塞使瓶内气体突然膨胀,温度急骤下降,留在瓶内的水蒸气 便凝结成许许多多的小水滴,正是这些小水滴聚集成了一团白色烟雾。
  
超级跳球


  桌上放着两只用彩色透明的硅橡胶制成的实心球。一只大,一只小。拿 一只大球放到和桌面相同的高度,放手后让球自由落下,球与地面碰撞后能 反弹到接近桌面的高度。换一只小球试试,也是如此。有没有办法让自由下 落的小球着地后能反弹到比桌面高几倍的高度呢?你也许会说:“这挺简单, 把小球用力往地上摔就是了。”可是“用力往下摔”违反了“自由下落”这 一条件。“自由下落”意味着不能把小球向任何方向甩出去,而只能松开手, 让它自己掉下去。那怎么办呢?
  办法很简单,把小球迭放在大球的顶部,如图所示。用大拇指、食指和 中指把两只球一起拿住,且让两球球心的连线垂直于水平地面。同时松开夹 着大球和小球的三个手指,大球便“驮”着小球向下掉去。就在大球着地的 一瞬间,只见小球猛地向上弹起,跳到了比桌面高 4—5 倍的高度!如果两球 质量相差悬殊,小球还可跳得更高。这是为什么呢?
  其实,你只要仔细观察便可发现,小球并不是从地面,而是从与地面发 生碰撞后的大球的顶部反弹起来的。大球先与地面碰撞,紧接着又向上与掉 下来的小球发生碰撞,并把自己的大部分能量传递给了小球。小球获得了这 部分能量后,跳到了远高于桌面的高度。而大球上升的高度则比桌面低得多 了。
这个实验的技巧性很强,关键在于要让小球紧靠着大球顶部,一起竖直
向下掉。在给同学们表演之前,你可以在较低的高度练习几次,一要注意手 拿球的姿势,二要保证三指同时释放。如果一时买不到硅橡胶球,可用两个 普通的玻璃弹子代替,只是效果没橡胶球这么显著。

空中飞棉


  取一块家用电器包装箱里常用的白色泡沫塑料垫板,一个普通的塑料袋 和一小块脱脂棉花。把脱脂棉花拉得蓬蓬松松的,放在桌上备用。用塑料袋 在泡沫塑料垫板上快速地用力摩擦 4—6 个来回。然后,把已被拉松的脱脂棉 花放到塑料垫板带电的一面上,使脱脂棉花带上与垫板性质相同的电荷。手 拿垫板猛地一甩,使脱脂棉花与垫板分开,并迅速把垫板放到棉花下方约 4 厘米处。此时你可看到脱脂棉花飘浮在垫板上方。显然,带有同种电荷的棉 花和垫板相互排斥的结果,使棉花掉不下来了。你若抬高垫板,便可见棉花 被推着向上浮。你若放低垫板,棉花又跟着下降。更有趣的是,你若将垫板 迅速移到棉花的右侧 3—4 厘米处,并仍把垫板带电的一面靠近棉花,棉花便 乖乖地被你推着移动。只要天气干燥,该棉花团可在空中飘浮相当长的时间, 并可按你的意愿作各种精彩的飞行表演。
  
手掌吸气球


  取一只新的小气球,吹足气后用细线扎紧气球口。然后左手握住气球, 让气球在伸开的右手手掌上快速地轻轻摩擦片刻,等气球刚好移动到右手掌 心时,停止摩擦,同时放开左手。这时小气球就会吸附在掌心上。掌心向下, 小气球并不往下掉。缓慢地舞动伸直的右手,小气球仍然跟着右手手掌运动。 如果天气干燥,小气球要隔一段较长的时间才会与手掌分离。
  原来,当小气球和手掌作快速摩擦时,气球表面和掌心的皮肤带上了异 种电荷。由于正负电荷相互吸引,气球便“粘”在手掌上了。
为使实验取得较好的效果,应使手掌清洁干燥。

跳跃的米粒


  先在水平桌面上巴掌大的范围内撒上十几颗半粒的生米。再取一块课本 大小的透明硬塑料片,若一时找不到,也可用写字用的硬塑料垫板代替。把 硬塑料片在毛衣或头发上快速地用力摩擦几次,然后让带电的一面向下,把 硬塑料片平放到米粒上方约 2 厘米处。这时你会看到桌上的米粒纷纷向上跳 起,碰到塑料片后又落回桌面上。可没隔多久又会往上跳,再一次从塑料片 上掉下来。如此反复跳跃、落下可达十多次。
  原来,和毛衣摩擦后塑料片带了电,带电体具有吸引轻小物体的本领, 所以就把桌上的米粒吸引上来了。但米粒碰到塑料片后,塑料片上的部分电 荷就转移到了米粒上,由于同种电荷相互排斥,米粒便被推离塑料片落回桌 面。落回桌面的米粒又把所带的电荷都传给了桌面,使自己恢复原来不带电 的状态,因而又一次被吸起??于是,米粒便在桌面和塑料片之间往复跳跃、 落回,直至塑料片上所带的电荷消失。
  
人体带电氖管闪光


  在天气晴朗的日子里,取两块彩电包装箱里用来防震的白色泡沫塑料垫 板,迭放在离墙较近的地上。请你手拿一只干燥的塑料袋站到两块垫板上, 然后用塑料袋快速摩擦你的头发 15 秒钟左右。此时,请一位同学手握氖管的 一端,用另一端接触你的头发,便可看到氖管闪光。显然,你的头发与料塑 料袋摩擦后带上了电。
  请你再用塑料袋快速摩擦自己的头发,然后由你手捏氖管的一端,用另 一端去接触墙壁,你便可看到氖管又一次闪光。但如果你用另一端去接触自 己的头发或身体的其他部位,氖管便不会发出闪光。这是为什么呢?
  原来,人体是导体,塑料袋和头发快速摩擦后,不仅头发带电,而且你 的全身都已带上了数万伏的高压静电。当氖管的一端与你的手接触,另一端 与墙接触时,两端的电压很高,氖管便发光。而当两端都与人体接触时,氖 管两端的电压等于零,当然不会发光了。实验中所需的氖管可从电工用的电 笔中取出。
  
药丸着魔


  化几角钱,到药房买一瓶用塑料管装的“喉症丸”,不要启封。用右手 的大拇指和中指捏住管的两端,摇动塑料管 6—8 次,然后竖起管子(仍用食 指和中指捏着塑料管),你便可看到管内的小药丸都像着了魔似的,有的贴 壁挂着,有的粘在管顶,有的凌空悬浮。用左手从上到下慢慢抚摸管壁,又 可见小药丸纷纷落下,重新集聚在管的下部。
  原来,小小的喉症丸都是干燥的绝缘体,质量很小。手摇塑料管时,小 药丸之间,小药丸与管壁之间由于相互摩擦而带上了电。正是电荷的“同性 相斥,异性相吸”的性质,才产生了上述有趣的现象。
  
蚂蚁突围


  捉一只蚂蚁,最好是大一点的,把它放到光滑的桌面上。然后用手指蘸 点清水,在它周围画一个直径约 8 厘米的圆圈。由于光滑的桌面不怎么吸水, 所以水圈就高于桌面,对蚂蚁形成了一道封闭的水墙。只见它行色仓皇,往 返奔跑,不停地晃动着的触角一接触到水墙就急忙掉头,奔向另一个方向。 大约 3 分钟后,它开始意识到,这样奔波是徒劳的,自己已陷入了一个全封 闭的水圈内。只见它突然昂首奋起,悲壮地跃上“河道”浮水而去。它很快
发现这水面并不宽阔,自己终于冲出包围,获得了自由。 在这只刚刚获得自由,在桌面上匆匆奔走的蚂蚁周围,用清水再画一个
同样大小的水圈。请注意观察,这一次它是在徒劳往返多少时间后,作出爬 上水墙游出去的决定的?不到 1 分钟。而当你使它第三次身陷水圈时,它仅
用 20 秒钟左右就作出了判断:爬墙突围。有趣的是,当它第四次碰上水墙时, 竟毫不犹豫地直冲水面而去。显然,这只蚂蚁的行为一次比一次带有经验性。 这是蚂蚁的条件反射的表现。第一次冒险的成功,给它以一新的刺激。第二、 第三次冲出包围圈,加深了这一刺激,以致使它认为“遇到水墙只管冲过去 就是了”。
通过这个小实验,你一定会对蚂蚁能在这么短的时间内形成如此明显的
条件反射,留下深刻的印象。如果你有兴趣,第五次不妨用一片“汪洋大海” 来包围这只蚂蚁,等它在水面上游得精疲力尽时,用一小竹条帮它脱离水面, 然后放回这大海中的孤岛上去,看看它恢复元气后又会采取什么行动。
观察和研究动物的行为是一件很有趣也很有意义的事。这里再介绍一个
表明蚯蚓有辨别电流方向本领的小实验。 准备一节正、负极各焊接着一根细导线的干电池。取一张练习簿大小的
白纸,放到盛有清水的脸盆里,浸湿后即取出,平铺在桌面上。把一条事先
挖到的蚯蚓放到白纸上,认清哪一端是蚯蚓的头部,哪一端是尾部。蚯蚓移 动时,一定是头部先往前伸,拉长身体,然后收缩尾部。
把与干电池正、负极相连的导线,分别沿纸面慢慢移近蚯蚓的头部和尾
部(移动时应保持导线与纸面接触良好)。此时你可看到蚯蚓收缩身躯,蜷 曲成一团。让导线与纸面脱离接触,蚯蚓便伸展身子又开始了移动。现在, 请你把与正极相连的导线移近蚯蚓的尾部,与负极相连的导线移近蚯蚓的头 部,蚯蚓的反应便与刚才不大相同,它会把身体尽可能地伸长,直到沿正、 负极连线方向成一条直线,且保持不动。如图所示。你不妨反复变换与蚯蚓 头部、尾部接近的导线的极性,便可发现它总是按上述规律作出反应,让人 相信它有识辨电流方向的本领。
  如果你想证实一下昆虫触角的嗅觉作用,还可做一个简单、有趣的对比 实验。
  捉 4 只蟑螂,把其中两只的触角剪去,关在一只火柴盒内。把另两只没 剪去触角的关在另一只火柴盒内。2—3 天后,准备两只空脸盆,在每只脸盆 里相隔不远处,放上一点食糖和一点木屑。先把没剪掉触角的两只蟑螂放入 一只脸盆中,你会发现它们摆动着头上的那对丝状触角,去碰碰食糖,又碰 碰木屑,然后爬到糖堆上啃食起来。再把另两只触角已被剪掉的蟑螂放入另 一只脸盆中。你会发现它们爬来爬去,碰到什么就啃食什么,甚至明明是在 吃糖的那一只,过了一会儿又到木屑堆上吃了起来。显然,没有了触角,它
  
们已无法分辨出什么是能吃,什么是不能吃的食物了。

会腾飞的纸袋


  1783 年,法国的蒙特高佛兄弟偶然发现:如果用热空气充满一个很大的 纸袋,纸袋就会腾飞起来,升入空中。这是由于热空气比冷空气轻,纸袋受 到了大于本身重量的浮力,飞上了天。当时,这两位造纸工人用纸、线和亚 麻布做了一个大口袋,然后往里面充入热空气,结果这个大口袋升到了离地
面 180 米高度,在空中停留了 10 分钟,从而开创了人类遨游天空的历史。其 实,我们也可以因陋就简地做一个会腾飞的纸袋。
  取一条 128 厘米长的细竹篾条,扎成一个直径 40 厘米的圆竹圈。另取一 根约 44 厘米长的漆包线,沿直径跨接在竹圈的两端,如左图所示。找一张大 一些的牛皮纸,糊成一个直径 40 厘米、高 45 厘米的圆纸筒。把圆纸筒的一 端用胶水粘牢在竹圈上,另一端压扁后用胶水把两层纸粘合在一起,做成一 个如右图所示的“下圆上扁”的纸口袋。用很细的铜丝把一小团浸透了酒精 的棉花球缚在漆包线的中央。注意,浸过酒精的棉花球不宜过大,以免点燃 后烧坏纸袋。
  到学校操场或室外的空地上,手捏纸口袋顶部的一角,请同学擦燃火柴 点着棉花球。随着棉花球的燃烧,热空气逐渐充满了纸袋。约 1-2 分钟后松 手,纸口袋便腾空而起,上升到离地约 20 米的空中;稍作停留后,又慢慢自 行下落。这是由于在上升过程中纸口袋内的热空气不断冷却和泄漏的缘故。 用新型材料制成的现代热气球,不仅很好地解决了热空气泄漏问题,而且还 带有加热器,不断补充热空气,所以它们能载着人和科学仪器作长距离飞行。
  
撑不破的纸


  找一个大号的蜡纸筒,剪掉两头筒壁较薄的部分,做成一个高约 22 厘 米,两端开口的圆纸筒。取两张边长 9 厘米的正方形牛皮纸或普通的练习本 的封面纸,用其中的一张蒙住圆纸筒一端的筒口,并用一条橡皮筋扎牢。找 一根直径比纸筒略小,长约 25 厘米的圆木棍插入筒内,如图所示,稍用力一 推,蒙住筒口的纸便被推离纸筒或戳破。
  用另一张牛皮纸照原样把筒口封好,再往筒内倒入约 10 厘米深的小粉笔 头(事先把长度超过 1 厘米的粉笔头都折断),仍用那根圆木棍插入筒内, 左手握筒,将筒直立在桌面上,右手握棍,将筒内的小粉笔头捣实。然后将 筒拿离桌面,此时任你怎样用力将木棍往筒里压,也没法把蒙住筒口的这张 牛皮纸推离纸筒或把它戳破。如果有一台称体重用的台式磅秤,你可把图所 示的装置倒过来,让木棍竖直压着秤台,用双手握住纸筒使劲向下压。你瞧, 磅秤读数已达 20 公斤,那张蒙着筒口的牛皮纸还是巍然不动。
  同样的两张纸,为什么承受压力的能力会有如此大的差异呢?现在,请 你取出木棍,倒掉圆纸筒内的小粉笔头,再把木棍插入纸筒内,你会发现稍 用力一推,这张牛皮纸也是会被戳破或推离纸筒的。显然,刚才它之所以撑 不破,是由于筒内倒入了小粉笔头的缘故。正是这些挤在一起的小粉笔头, 大大减小了蒙住筒口的牛皮纸所受到的压力。道理挺简单,10 厘米深的小粉 笔头的总表面积,远大于同体积的圆木棍的表面积,所以你虽然对木棍施加 了很大的压力,但牛皮纸所受到的压强仍然很小,也就是说,此时牛皮纸实 际受到的压力要比筒内没放入小粉笔头时受到的压力小得多,因此,它没被 撑破是理所当然的。火车轨道的枕木下之所以铺着厚厚一层碎石子,就是利 用上述原理来减轻列车对路基的压力。这个实验如果用大米代替粉笔头效果 更好,你不妨试试,并解释一下为什么。
  
硬币跳舞


  夏天,当你想喝冰镇汽水时,不妨顺手做一个有趣的小实验。打开刚从 冰箱里取出的汽水瓶瓶盖后,把汽水倒入玻璃杯中。在汽水瓶口上滴 3-4 滴 汽水或清水,取一枚 2 分的碰币平放到瓶口上。然后,用双手紧握汽水瓶, 如图所示,过了不大一会儿,你便可看到原来平放在瓶口的硬币翘了起来, 接着便以一种奇特的方式在瓶口跳起舞来。别担心,只要没有外界干扰,它 是不会从瓶口滑下来的。大约 1—2 分钟后,你可小心地松开双手,让汽水瓶 平稳地直立在桌上,拿起玻璃杯,一边喝冰镇汽水一边继续欣赏硬币在瓶口 的舞蹈表演。
  这个实验的道理挺简单,汽水瓶内的冷空气受热后体积膨胀,其中一部 分被排出汽水瓶,正是这股从瓶内出来的气流顶起了瓶口的硬币。由于这种 气流的强弱变化是不规则的,所以硬币被顶起的部位和高度也随之不规则地 变化着,形成了一种奇特的“舞姿”。显然,硬币在瓶口的表演,将持续到 瓶内外气体温度相同时才会结束。
  
奇妙的浮沉子


  取一只空汽水瓶,往瓶内灌入清水至瓶口。再取一只装六神丸的小玻璃 筒,拔掉盖子。把小玻璃筒开口向下,竖直插入盛在汽水瓶内的水中,放掉 筒内的部分空气后放手,使小玻璃筒能竖直浮在水中,且筒底刚好露出水面。 用麦杆或塑料吸管小心地吸掉汽水瓶内的部分清水。然后找一块橡皮膜(或 气球)蒙住瓶口,再用橡皮筋扎紧。小心,别把瓶内的小玻璃筒给弄翻了。 现在,请你用手指按橡皮膜,如图所示,你便可看到小玻璃筒徐徐下沉, 松开手指,小玻璃筒又上升,直至筒底露出水面。手指用力适当时,你还能 使小玻璃筒悬浮在水中,既不下沉也不上升。按在橡皮膜上的手指为什么能
控制水中的小玻璃筒呢? 原来,小玻璃筒浮在水面上时,它受到的浮力刚好等于筒壁排开的水的
重量与筒内空气排开的水的重量之和,且浮力的大小与筒的重量相等。手按 橡皮膜时,瓶内水面上的空气被压缩,对水面的压强增大,把一部分水压入 筒内,使筒内的空气被压缩,排开的水的重量减少。这时,小玻璃筒的重量 大于它所受到的浮力,于是筒就下沉。松开手指,瓶内水面上的空气压强减 小,小玻璃筒内的压缩空气把一部分水压出筒外,使它所受到的浮力增大, 于是筒就上浮。

巧吹粉笔头


  取一只空的汽水瓶,横放在桌子上。在瓶的两旁各垫一本练习本,以免 它滚动。再折一段约 2 厘米长的粉笔,将它平放在汽水瓶的颈部平坦处,如 图所示。现在,请你把嘴对准瓶口,用力往瓶内吹气。你会发现,不论你使 多大的劲,都无法把瓶颈处的这一小段粉笔吹进瓶肚子里。原因很简单,汽 水瓶内本来就充满着空气,当你用力往瓶内吹气时,外面的空气往里钻,瓶 内的空气就被往外赶。钻进去有多快,赶出来也有多快,钻进去有多少,赶 出来也有多少。总之,这两股气流的大小、速度始终相同,且都要从瓶颈部 进出。由于粉笔的两端都是平头,截面积几乎相同,所受到的空气推力大小 相等,方向相反,因此任你怎样用力吹也是徒劳的。
  真的没有办法了吗?从瓶颈处取出粉笔,把它的一端在地上磨尖。然后, 让尖的一端朝瓶底,再放回瓶颈的平坦处。这一来情况就大不相同了,你会 发现不必化很大的力气,就能将粉笔吹入瓶肚里。显然,现在这段粉笔受到 由外向内的空气推力,要比由里向外的推力大多了。
本实验用啤酒瓶比用汽水瓶效果更好些。

酒瓶吞鸡蛋


  挑一只稍小一点的鸡蛋,煮熟后放入冷水中浸一会儿,再剥去蛋壳,放 在碗内备用。取一只空啤酒瓶,竖直放在桌子上。再裁一张 1 厘米宽、6—8 厘米长的纸条。用火柴点燃纸条的一端,并把它塞入瓶内,然后迅速将碗里 剥好的鸡蛋小头朝下立在瓶口上,如图所示。随着瓶内火焰媳灭,白烟升起, 只听“噗”的一声,鸡蛋被吞进啤酒瓶的肚子里了。惊奇之余你还可发现, 掉在瓶底的鸡蛋远不是想像的那样粉身碎骨。
  原来,由于纸条在瓶内燃烧,使得瓶内气体的压强远小于外界的大气压 强。
  立在瓶口的熟鸡蛋便受到了从四周指向瓶内的大气压力作用,煮熟了的 鸡蛋具有一定的弹性,于是就被压进了瓶内。
  还可做一个显示大气压强作用的小实验。取一只干净的空汽水瓶,灌满 冷开水,用一根麦秆或塑料吸管,你便可轻易地将水吸入嘴中。现在,用一 只中间穿有一根细玻璃管的橡皮塞,把盛满冷开水的汽水瓶口塞紧,使橡皮 塞与细玻璃管及瓶口之间都不漏气。请你再用嘴吸玻璃管,还能把水吸上来 吗?为什么?
  
骨骼传声


  18 世纪,德国有位名叫贝多芬的大音乐家,晚年不幸耳聋了。为了听钢 琴演奏,他找了一根金属棒,把棒的一端触在钢琴上,另一端咬在牙齿中间。 这样,一弹钢琴,琴声就沿着金属棒、牙齿、头部骨骼一直传到他的内耳, 使他重新产生听觉,听到了琴声。
  不仅是贝多芬,一些内部听觉系统依然完好的聋子,之所以能赤着脚踏 着音乐的节拍翩翩起舞,就是因为声音经过地板和他们的骨骼,迅速传进了 内耳的缘故。
你想尝试一下利用骨骼听声的感觉吗? 请用棉花把你的耳道堵住,尽量使自己听不到一点声音。小心,别塞得
太深,以免损伤耳朵。找一根 30—40 厘米长、筷子般粗的金属棒,一时找不 到活的,就用筷子代替也行,只是效果稍微差些。用牙咬住筷子的一头,注 意,别用门牙咬,而要用嘴巴最里面的“槽牙”咬,咬紧一些。让筷子的另 一头顶住一只闹钟的外壳,用手扶住闹钟,顶紧一些。这时你就可清晰地听 到闹钟“咔嚓、咔嚓”的走动声。让筷子脱离闹钟,或把筷子用上下嘴唇夹 住而不用牙齿咬着,你就听不到这“咔嚓”声了。
取一只铜匙,用一根细绳把它拴住。再用一根铁钉敲铜匙,你就能听到
铜匙发出的清脆的响声。现在,请你用槽牙把拴着铜匙的细绳的末端咬住。 再用两个小手指把你的两个耳朵堵住,使它们听不到周围的一点声音。然后, 请别人仍用铁钉敲铜匙。你一定会惊奇地发现,听到的声音比原来的更响, 更清脆。
取一个音叉,用手捏住叉柄,并使叉柄底部紧压着你的头盖骨,保持音
叉竖直,用橡皮槌敲击叉股,“耳聋”的你又可清晰地听到音叉发出的响声 了。减轻叉柄底部对头盖骨的压迫,响声便立刻降低,当叉柄和头盖骨脱离 接触后,再次敲击叉股,你可以看到叉股在振动,但却听不到响声了。
如果你家的电视机配有耳机或耳塞,你还可做一个实验。当你使自己“耳
聋”后,你可看到电视画面,却听不见其中人物的对白或音乐。此时,你可 把耳塞插头插进耳机插座中去,再把耳塞有孔的一面紧贴着自己的头盖骨; 嘿,你一下子就听清画中人在说些什么了,对吗?
上述实验的关键是声源(如音叉)或传声器件(如金属棒、筷子、耳塞)
一定要贴紧人的骨骼,除了牙齿和头盖骨,你还可在身体的其他骨骼上试验 一下,如脸部的颧骨,颈下的锁骨以及胸骨、脊椎骨等。还可在软骨(如耳 朵、鼻尖)和软组织(如肌肉)上试试,是否能听到声音,效果又如何?

                 “无底杯”


这是一场扣人心弦的比赛。 桌面上平稳地放着两只相同的玻璃杯。杯旁各放有一盒大头针和一小碗
经过筛选的大米。比赛以看谁能向盛满清水的玻璃杯中放入更多的大头针和 大米来决定胜负。当然,条件是杯中的水不能溢出杯口。
  男女同学各派一位代表参赛。他们首先用盛有清水的大烧杯向各自的玻 璃杯中注水。他们倒水时非常小心,既不让杯口沾水,又使水面恰好与杯口 相齐。经老师检查认可,比赛开始。
  现在,他们已放入了十几根大头针,水还是没溢出杯外,只是可以看到 水面比杯口略微高出了一些。放入的大头针数在继续增加,水面的凸起越来 越明显了。两位选手不约而同地改放米粒了,观赛的同学们个个屏住气,瞪 大眼睛看着。选手们更是连大气都不敢出。也许是由于太紧张了,这位女同 学的手一发抖,好几粒米一下子掉了下去,凸起的水面顷刻间塌了下来,水 溢出了杯口。那位男同学仍沉着地一粒一粒往杯中放入大米。这杯就像没底 似的,他已多放了二十多粒米,水仍然没有溢出。显然,胜利是属于他的。 原来,水具有较大的表面张力,它有使自己的表面积收缩到最小的本领。 正是这一表面收缩的本能,使水面高于杯口时水仍不会从杯口溢出。矿泉水 的表面张力比普通水大得多,收缩本领更大。所以,如果比赛用水换成矿泉 水,那就更精彩了。当矿泉水水面明显高出杯口,就像在杯口盖上了一个隆
起的水盖时,水还是不会溢出。
  如果你有机会参加这项比赛并想取胜,请记住,一要挑选一个杯口干燥 的玻璃杯,二要让大头针或米粒从水面中央轻轻放入,尽量减小对水面的扰 动。
还可做一个利用水的表面张力的小实验。
  往一只杯口干燥的玻璃杯中倒入清水,直至水面与杯口相齐。倒水时应 小心别弄湿了杯口。把一个小的软木塞放入杯中,软木塞便靠着杯口浮在水 面上。先请你的同学动动脑筋,怎样才能使这软木塞浮在水面中央,而不靠 到杯口上。在他们尝试了各种办法都没有成功,因而认为这一要求是办不到 的时候,你不妨拿起盛有清水的烧杯,小心地再往杯中加水。随着杯中的水 形成了一个略高于杯口的凸面,软木塞便自动脱离杯口边沿向水面中央移 动,等它漂浮到水面最高处时就停止不动了。这时软木塞所处的位置正好是 在水面中央。你瞧,这办法多简单、巧妙。
  
倒不出的水


  找一张稍硬的纸,盖在盛满清水的茶杯口上。左手按紧纸片,使杯中的 水与外界空气隔绝。用右手把杯子倒过来,放开左手后,纸片不会掉下来, 杯中的水也不会倒出来。你一定知道,这是大气对纸片有向上的压力作用, 托住了纸片和杯中的水。如图所示。
  现在,用针在硬纸片上扎些小孔,重做上述实验。你会发现纸片仍然掉 不下来,水也还是流不出来。
  再在硬纸片中央开三个直径为 6-8 毫米的圆孔。杯中装满水后,盖上硬 纸片,用左手的三个手指按着孔,再把杯子倒过来,人站到高处,左、右手 同时松开,让杯子口朝下竖直往下落。你会发现在下落过程中,杯中的水仍 然不会流出来。
你能解释后两个实验现象吗?

杯子“吸”杯子


取两个相同的茶杯,一支 2—3 厘米长的蜡烛,一张白纸。 把蜡烛放到一个茶杯的底部,点燃后,在杯口盖上白纸,同时迅速把另
一个杯子紧扣在白纸上,使两个杯子的口对正压紧,如图所示。稍停一会儿, 当你提起上面一个杯子时,下面的一个也跟着吊了起来,好像被吸住了一样。 原来,蜡烛点燃后,杯内的空气受热膨胀溢出怀口,使杯子里的气体压
强小于外界的大气压强,于是,两个杯子被紧压在一起了。

茶杯把手的作用


  用粘稠的凡士林把两根相同的火柴分别粘在茶杯的外壁和把手上,如图 所示。往茶杯中倒入开水,你会看到粘在外壁上的火柴先掉下来,而把手上 粘着的那根火柴却迟迟不掉。
  用相同材料制成的茶杯外壁和把手,当杯中倒入开水后都有热量传导过 来。但是由于周围空气的对流作用,把手的散热性能更好一些,因此外壁温 度明显升高时,把手处的温度基本上不发生变化。由于凡士林受热后变稀, 粘不住火柴杆,所以实验中就用它显示温度的变化。
现在,你该明白茶杯外壁上为什么要装个把手的道理了。

烟往哪儿跑


  如果有人问你,点燃一支香,烟往哪儿跑?你也许会说,当然往上跑。 果真如此吗?
如图所示,在茶杯中间插一块玻璃或硬纸片,但不要插到杯底,留出 1
—2 厘米的空隙。点燃一支 2—3 厘米长的蜡烛,并把它放到玻璃右侧的杯底。 再把一支点着的香放在玻璃左侧的杯口。这时,你将看到一个有趣的现象: 香冒出的烟从杯口向下运动,经过玻璃片和杯底间的空隙,从有蜡烛燃烧着 的一边杯口跑出去。烟为什么会绕这么个弯呢?
  原来,玻璃片右边的蜡烛点燃后,周围的空气受热膨胀、上升,左边的 冷空气便来补充,形成了“U”字形的空气流动。放在左边杯口的香冒出的烟, 便被往下流动的冷空气裹着通过空隙到了右边,接着又随热空气一起上升, 从右边杯口冒出。烟的流动形象地显示了空气对流现象。
  
玻璃杯“溜冰”


  取一块写字台上配置的当台板用的玻璃,或一块窗户玻璃,用自来水淋 湿或放在大水盆里浸湿。然后把它平放在桌子上,这时在玻璃板的表面有一 层薄薄的没有破损的水面。
  取一只小玻璃杯放入一个大茶杯中,往茶杯里倒入刚烧开的热水,使小 玻璃杯刚好完全浸没。1—2 分钟后,把玻璃杯迅速从热水中取出,并倒扣在 玻璃板的水面上。这时,你会发现,小玻璃杯在玻璃板上轻快地滑动了起来, 好像在溜冰一样,如图所示。
  原来,当滚烫的玻璃杯倒扣在玻璃板上时,杯中被封闭的空气受热膨胀, 压强增大。这团高压空气作用在水面上,把水挤到了杯口外,但热空气仍被 密封在杯中。这样,杯口和玻璃板之间便形成了一个热气垫,把杯子微微托 起,使杯口和玻璃板之间的摩擦彼杯口和空气之间的摩擦所代替,由于这种 摩擦力非常小,所以杯子略受推动便在玻璃板上轻快地滑行起来。
  
吹币入杯


  在一张不太光滑的桌子上,离桌边约 3 厘米处放一枚分币。在分币前 4 厘米左右横放一个玻璃杯,用一块小橡皮垫在杯口下,使玻璃杯向杯底倾斜。 现在,请你用嘴对准分币的上表面,沿水平方向用力吹一口气,分币便
会腾空而起,跳入杯内。如图所示。 原来,气体和液体一样,流动的速度越大压强就越小。用手捏着两张纸,
让它们平行、竖直地放在自己的嘴巴前 2—3 厘米处。用嘴向两张纸的中间用 力吹气,纸不是被向两边吹开,而是相互靠拢(如图所示),就是这个道理。 当你向分币表面上方用力吹气时,快速流动的气流压强小于分币下面的大气 压强,于是分币就被托起,凌空的分币受到向前的推力,自然就往杯口跃去
了。
  放在桌子上的分币下面不是桌面吗,怎么还会有大气压强作用呢?找一 个放大镜来,仔细观察一下分币和桌面的接触情况,你会发现分币和桌面之 间实际上还存在着许多大大小小的空隙,它们并非像我们想象的那样处处紧 贴在一起。
  
         纸包不住火吗?


人们常说“纸是包不住火的”,果真如此吗? 课堂上,老师拿出了一团棉花,拉松后用半张报纸蓬蓬松松地把它包起
来,上面留下了一个乒乓球大小的开口。然后,再点燃一支较长的棒香,从 开口处伸进去靠近棉花。突然,纸包内窜起了火苗,棉花迅猛地燃烧起来。 火熄灭后,老师摊开报纸给同学们看,刚才包着火的报纸依然完好无损。同 学们惊奇之余不禁要问,这是为什么呢?平时纸一遇到火不就烧起来了吗? 原来,这棉花不是普通的棉花。它是把脱脂棉花放入由 1 份浓硝酸、2 份浓硫酸混合而成的混酸中浸泡 10 分钟,取出后洗净、晾干而成的“硝化火 棉”。大家知道,每一种物质都有自己特定的燃烧点。当物体的温度低于燃 烧点温度时,物体不会燃烧。硝化火棉有两个显著的特点:一是燃烧点的温 度比纸低得多,二是燃烧迅猛异常,烧完后几乎没任何残余物留下。所以, 纸包内的火虽大,但燃烧时间却极短。报纸的温度还没上升到燃烧点,火已 经熄灭,纸当然就烧不着了。把硝化火棉放入盛有丙酮溶液的小烧杯里,火 棉很快就溶于丙酮中,继续加入火棉,直到烧杯中溶有火棉的无色透明溶液 有点粘稠了为止。取一张崭新的 1 分纸币,用一支干净的毛笔把烧杯内的溶 液均匀地涂在纸币的正、反面,晾干后看一下,如果还能依稀看到纸币上的 图案和文字,就再涂一遍,直到晾干后纸币变成了一张白色的、摸上去厚厚
的纸片。
  擦燃火柴,点着纸片。这回不是纸包着火,而是纸在火中熊熊燃烧了。 奇妙的是,火熄灭后白色的纸片变成了一张完好无损的纸币,上面没有任何 焚烧的痕迹。看来,纸不但包得住火,而且还不怕火烧呢,对吗?
有同学可能会说,这纸片是经过你特殊处理的,所以才不怕火烧。好,
现在我们就用普通的纸来做一个实验,看一看它怕不怕火烧。 从同一张普通的白纸上裁剪两条长 38 厘米、宽 1 厘米的纸带。取一根较
粗的铜棒,一根和铜棒粗细相仿的玻璃棒。把两条纸带分别紧绕在铜棒和玻
璃棒上,绕成如图所示的螺纹状。把铜棒固定在铁架台上,用点燃的酒精灯 去烧铜棒上的纸带,纸带硬是烧不着。接着把玻璃棒固定在铁架上,用酒精 灯的火焰一烧,纸带立刻就燃烧起来。
紧绕在铜棒上的纸带为什么会烧不着呢?原来,铜是热的良导体,导热
快,吸收的热量能够很快传导开去,纸的温度不易上升到燃烧点;而玻璃是 热的不良导体,吸收的热量难以迅速传导开去,使被火焰直接加热部分的纸 带温度很快上升到燃烧点而燃烧起来。
  显然,只要设法使纸保持低于燃烧点的温度,纸是不怕火烧的。信不信 由你,用纸做的锅还能煮熟鸡蛋呢。你不妨试试:用较厚的纸做一个像盒子 那样的锅,或者干脆找一只放食品或针剂的纸盒。往纸锅里加半锅水,然后 把纸锅放到电炉上加热(如图所示),或者用酒精灯隔着石棉网对纸锅加热。 别担心,纸盒不会烧起来。因为纸随时会把它所获得的热量传给水。水沸腾 后,要变成水蒸气,此时会吸收更多的热量。由于在一个大气压下,沸腾的 水始终保持 100℃,纸锅的温度虽然比 100℃高一些,但是还远达不到它的燃 烧点温度。所以,只要水不烧干,纸锅是不会烧着的。如果你做的纸锅较深, 加水后不妨放入一个生鸡蛋,等着瞧,要不了多少时间鸡蛋就煮熟了。
如果你对“纸就是能包住火”的实验感兴趣,而一时又没有制作硝化火

棉的条件,可找一个破损的乒乓球,撕下一半代替火棉,实验效果也一样。 只是在用火柴点燃乒乓球壳时,要注意手的安全,缩回要快,也别把火柴杆 扔在纸包里。如果没有能溶解乒乓球壳的丙酮,不妨换做一个实验“烧不着 的手帕”。
  在一个大口瓶里配制半瓶明矾水。取一块洁净的干手帕放入瓶内,让它 在明矾水中浸泡 10 分钟。取出晾干。
  表演时,当着大伙儿的面,把已经晾干的、看上去普普通通的手帕,侵 入浓度为 65%左右的酒精中,让它浸湿、浸透。取出后,摊开。用你的右手 拎住手帕的一只角,请一位同学擦燃火柴,点着手帕。在手帕燃烧时,左右 手交替拎住手帕的两只角。火熄灭后,把手帕传给同学们看看,他们一定会 惊奇地发现,烈火居然没烧着手帕本身。这个实验取材方便,表演惊险有趣 又富有科学性,班里开联欢会它准是一个深受欢迎的节目。
  还可做一个“低温火焰”的实验。取一只墨水瓶盖,倒入少许酒精或煤 油,擦燃火柴点着酒精;撕一张 6 厘米左右长的纸条,放到酒精火焰中,纸 条立刻烧着了。一切都很正常,纸遇火即着,实属情理之中。取一只蒸发皿, 倒入 10 毫升四氯化碳溶液和 5 毫升二硫化碳溶液,用玻璃棒将它们搅拌均 匀。然后用一根擦燃的火柴去点燃蒸发皿中的混和溶液,此时你可看到溶液 表面燃起了一层淡蓝色的火焰。再把一张同样的纸条放到这层火焰中。奇怪, 纸明明遇着了火,可就是烧不着。这是为什么呢?
原来,蒸发皿中的二硫化碳能着火燃烧,而四氯化碳却不能燃烧。当这
两种物质的混和液燃烧时,四氯化碳吸收了二硫化碳燃烧时放出的不少热 量,从而大大降低了火焰的温度。纸片虽然在火焰中,可火焰并不能把它加 热到纸的着火点,所以纸仍安然无恙。显然,该蒸发皿中的混和液和“硝化 火棉”一样,都能产生连纸都烧不着的低温火焰。

土法复印


  报纸上常有一些精彩的漫画,令人爱不释手。如果能把它们收集起来, 装订成册,既可作为一种资料保存,又可像集邮那样使人获得一种高尚的乐 趣。如果一时没有用复印机复印的条件,你不妨试试本文介绍的“土法复印 术”。
  取一只广口瓶,倒入 20 毫升清水和 10 毫升松节油。由于松节油的密度 比水小,所以瓶内的松节油是浮在水面上的。然后,再加入一小匙洗衣粉(用 洗涤剂效果更好),用玻璃棒或竹筷搅拌后,便可得到半瓶乳状液体,这就 是用来复印的“印刷油”。
  将载有漫画的报纸平整地放在玻璃板上,用干净的大水彩笔把瓶内调制 好的印刷油均匀地涂在需复印的漫画上。取一张白纸,轻轻地覆盖在涂过“印 刷油”的漫画上。然后,再用一块玻璃压在白纸上。过 3 分钟左右,拿掉压 在白纸上的玻璃板,慢慢地从报纸上掀起白纸,你可发现报纸上的图画和铅 字都复印在白纸上了。把白纸晾干,就得到了一份漫画资料。只不过它和原 稿相反,文字部分阅读起来稍微有点困难。如果将这份复印件作为“报纸”, 再用白纸复印一次,得到的图画和文字便又恢复了原状,但墨迹淡了许多。 原来,松节油是一种很好的溶剂。涂上松节油后,报纸上的墨迹便被溶 解,其中的一部分就被转移到了紧压着报纸的白纸上。如果复印的是文字材 料,只需将复印件对着镜子,这样从镜子里看到的字便都是“正”的了,阅
读起来也方便得多。

巧取指纹


  桌面上有两张纪念邮票大小的、整洁光滑的白纸片。其中的一张曾被人 用大拇指在上面压了一下。但在肉眼看来,这两张白纸片仍然一模一样,被 压过的一张并没有什么痕迹留下。用什么办法可把它鉴别出来呢?
  取一只直径 6 厘米左右的金属瓶盖,往瓶盖里滴 3—5 滴碘酒。用一只晒 衣服用的木夹将瓶盖夹住,拿到点燃的酒精灯或蜡烛火焰上缓慢地加热。当 碘蒸气冒出时,用镊子夹起一张白纸片,放到碘蒸气上去熏,如图所示。不 大一会儿,一个清晰的大拇指指纹便显露了出来。而另一张白纸片熏后并没 有什么受化。
  原来,碘酒加热后,溶解在酒精中的碘会升华成碘蒸气。碘蒸气遇到指 纹留在白纸上的油脂和脂肪酸会被吸收。被吸收的碘遇冷便凝结成紫棕色的 固体,留在白纸上的指纹便被清晰地显示了出来。清洁、平整的白纸不吸收 碘蒸气,所以没有指纹留下的一张纸片就不会有什么变化。
  指纹是公安部门侦破案件时十分重视的一个物证。以上介绍的是公安部 门获取指纹的常用方法之一,它简便易行,你不妨动手试一试。
  
人造彩虹


  盛夏的雨后,彩虹横贯天空,绮丽缤纷,煞是好看。有时,在虹的旁边 还可见另一道彩色的圆弧,这就是霓。虹的外圈是红色的,内圈是紫色的。 霓的外圈是紫色的,内圈是红色的。虹和霓都是太阳光射入空气中的小水珠, 经过折射、反射后产生的光学现象。根据这一道理,人工制造一条彩虹并不 困难。
  最简单的一个办法,就是在天气晴朗的上午或傍晚,当太阳光斜照着大 地时,手拿一杯清水,背对着太阳站立。先含一大口水在嘴巴中,然后朝着 前面的太阳光,斜向上用力将水喷出。你便可在自己喷出的一片水珠中看到 一段彩虹。喷出的水珠越细小、密集且分布均匀,效果越好。如果能用烫衣 服用的小喷雾器或洒药水用的小喷雾卿筒代替嘴巴喷水,那效果就更好了。 取一只盛有半杯清水的无色透明的玻璃杯,放到太阳光能直接照到的地 方,让阳光倾斜地照在玻璃杯上。适当地调整玻璃杯与竖直方向间的夹角, 就可看到投射到桌面或地板上的一道彩色的圆弧。为了使它显得更清晰、鲜 艳,可在圆弧所在处放上一张白纸。现在,请你来观察一下,它究竟是虹呢
还是霓?

跟我转


  取一只日光灯上用的启辉器铝壳。用小锤轻轻敲一下由里向外顶着壳顶 中心的小铁钉,使壳顶中心形成一个向外凸出的凹陷。取一枚缝棉被用的长 针,一块肥皂。把针尾竖直插入肥皂 1 厘米左右,让针尖顶着壳顶中心的凹 陷,使铝壳能自由转动。再取一块马蹄形磁铁,用一根长 60 厘米左右、扎鞋 底用的棉纱线把它拦腰吊起来。用右手捏紧纱线的两头,左手转动马蹄形磁 铁,使分开的两股线绞合在一起。然后,把马蹄形磁铁套到铝壳上方,使磁 铁两极的端面比壳顶略低一些,且让铝壳处于两极间的中心位置,如图所示。 现在,平稳地松开左手,让马蹄形磁铁随着两股纱线的松开而旋转起来。
此时,你可发现,铝壳也随着磁铁同方向地旋转了起来。 找一块铝片,把它剪成一个直径 4—6 厘米的圆盘。取一根一端削尖了
的、长 3—4 厘米的细木杆,用铁钉和锤子在圆盘中心开一个直径比细木杆略 小的圆孔,并把圆盘紧套在木杆上。一个“铝陀螺”便制成了。先让铝陀螺 在桌面上平稳地旋转,再把用纱线吊着的马蹄形磁铁放到它上方,使磁铁的 两个磁极很靠近圆盘平面,但又不和圆盘接触。你可看到,磁铁很快便跟着 铝陀螺旋转起来。
如果如图所示,用手握住马蹄形磁铁不让它转动,那么,本来平稳地旋
转着的铝陀螺很快就会停下来。你家中的“电表”里就有一个这样的装置: 它能使用电时不停转动的铝盘,在所有用电器都停止使用时很快停下来,不 再计数。

烧 摆


  取一枚回形别针,并把它系在一根长约 40 厘米的细铜丝一端,铜丝的另 一端固定在支架上。取一块条形磁铁放在与回形别针等高,且一端与回形别 针相距 4 厘米左右的位置上,使回形别针在磁铁的吸引下,偏向左边悬空挂 着。如图所示。你一定知道,这是由于回形别针被磁铁磁化了,且靠近磁铁 的一端产生与磁铁右端相反的磁极。异名磁极相吸,使得回形别针和铜丝偏 离了竖直方向。
  在回形别针下放一支点燃的蜡烛,调整其位置高度,使回形别针能正好 处于烛焰中温度较高的外焰中。过一会儿你就可以看到,回形别针突然摆脱 了磁铁的吸引,往右边摆过去。接着又被磁铁吸引,摆回左边,受烛焰加热 后又摆往右边??只要蜡烛火焰不媳灭,且回形别针回到左边后总能处于外 焰中,回形别针就可以一直摆动下去,成了“烧摆”。
  这是因为回形别针是由铁磁材料做成的,在常温下它很容易被磁化。但 把它加热到一定温度时,它的磁性便会消失,以致磁铁无法再吸引它。于是, 它就在重力作用下摆向右边。回形别针离开火焰后,温度下降,又恢复了容 易被磁化的特性,所以摆回来时又被磁铁吸引住,受到烛焰加热,于是又重 复上述过程,摆动不止。
其实,不仅是被磁化了的回形别针加热后会失去磁性,就是磁铁本身也
怕加热,怕对它敲击。因为大磁体是由许许多多的小磁体——磁分子构成的, 只有所有磁分子沿同一方向排列时,大磁体才对外显示出磁性。而敲击、加 热都会扰乱磁分子的整齐排列,从而减弱磁体的磁性。如果磁分子的排列完 全杂乱无章了,磁体就会完全失去磁性。
坏事在一定条件下可以变成好事。在铁磁材料被磁化的过程中,适当的
敲击、加热又能增强它的磁性。取一根废锯条,用老虎钳把它折成长度相同
的 4 段,每段 3—4 厘米长。找一块磁铁,将两段钢锯片吸在磁铁的同一磁极 上,如图所示,让其中的一段平搁在桌面上,用铁锤对其猛击几下。然后取 下这两段钢锯片,分别用来吸小铁钉。比较一下它们各自吸引的铁钉个数, 就可看出经过敲击的那一段钢锯片的磁性明显比另一段强。
另取两段钢锯片,也让它们吸在同一磁极上。用一支点燃的蜡烛,对其
中的一段钢锯片加热 20 秒钟左右。媳灭烛火,取下钢锯片,仍用它们分别吸 引小铁钉。你会发现,经过加热的那段钢锯片所吸的铁钉个数,要比另一段 吸引的多得多。
  原来,加热和敲击都能使钢锯片里的磁分子“松动”、“活跃”起来, 因而在磁化时更容易在磁铁的作用下排列整齐。
  如果对已经磁化的钢锯片继续加热,使它升到很高的温度,它也会失去 磁性。已被磁化的各种铁磁材料开始失去磁性的温度是各不相同的。这就是 为什么同样用蜡烛火焰加热,回形别针会失去磁性,而钢锯片会增强磁性的 道理。
  
能自动推进的小船


  取一段金属丝做成环状,把环浸入肥皂水里,再拿出来,环上就布满了 肥皂水的薄膜。用一枚大头针去刺环上的薄膜,薄膜并不破。点燃酒精灯加 热大头针,再用加热后的大头针去刺肥皂水薄膜,轻轻一碰,薄膜就破了。 这是为什么呢?原来,液体表面各部分之间存在着相互吸引的力,叫表面张 力。在表面张力作用下,液体表面有收缩到最小的趋势。荷叶上的小水滴、 草叶上的露珠呈球形,都是由于表面张力使液面收缩的结果。液体的表面张 力与温度有关,温度升高时表面张力减小。于是,和加热后的针尖接触的液 面的表面张力,就比周围液面的表面张力小,周围液面继续收缩的结果,就 使肥皂水薄膜破裂了。
  在水盆中央飘浮几根火柴,排成如图所示的形状。然后在它们中间 0 点 处的水面上滴 3—5 滴肥皂水或 2—3 滴洗洁剂,顿时火柴棍迅速向四周散开。 这又是为什么呢?这是因为 0 点处的水溶入肥皂液后,表面张力减小了,而 火柴棍所在处的表面张力一时还没有变化。于是这两部分水面之间就出现表 面张力的差异,使还没有溶入肥皂液的水面要继续收缩到面积最小,带着火 柴棍向水盆边移动。
可别小看了这两个实验现象,它能帮助我们制造出能自动推进的小船
呢。
  我一个装药的纸盒,剪下一条长 3 厘米、宽 1 厘米左右的纸条,并把其 中的一端剪尖,成船形。再找一条扎鞋底用的棉纱线,剪下约 2 厘米长的一 段。点燃一支蜡烛,在蜡烛火焰周围熔化的蜡液中,把这一小段棉纱线浸透 蜡。然后在纸船的尾部无彩色印刷的一面滴一滴蜡,并乘热把棉纱线的一端 粘上,粘上部分的长度以 0.5 厘米左右为宜,并使棉纱线的其余部分翘起, 与水平面约成 30°角,如图所示。
把做好的小船放入大脸盆的水中,小船静浮在水面上。用火柴点燃棉纱
线的一端,小船便拖着燃烧的尾巴在水面上游弋起来了。航行几十厘米距离 一般是不成问题的。
你一定见过装电视机的大箱子里用来防震的白色泡沫塑料吧,它很轻,
又不吸水。找一小块这样的泡沫塑料,把它剪、切成简单的船形。再找一枚 细小的缝衣针,把针尖刺进船尾底部,深度约为针长的三分之二,再把露在 船外的针尾刺进一小块香皂中,如图所示。又一个能自动推进的小船就做成 了。把小船放入水平如镜的湖面或盛有水的大浴缸里,小船便像有发动机推 进一样,迅速向前驶去。它的航程更长,可持续航行到香皂块溶解完为止。
现在,你能说说这两只小船为什么能自动航行吗? 还有一种能在水中自动行驶的小船。如图所示,把一只直径约 6 厘米的
塑料瓶盖作船体;在瓶盖四周扎上 3—4 圈橡皮筋,用以固定弯成“L”形的 铁丝;铁丝的上端撑着一块面积比火柴盒略大一些的铝片作为船帆。注意, 铝片上的孔应开得小一些,铁丝绞得紧一些,并使铝片呈与水平夹角约 45° 的倾斜状。找一段长约 3 厘米的蜡烛,用熔蜡把它固定在瓶盖底部。调节铝 片的高度,使它的中心离火焰尖约 1 厘米。
  现在,把这只铝帆船放在洗脸盆里的水面上,点燃蜡烛,帆船便慢慢地 向前移动起来。这里,推动帆船前进的动力,是蜡烛火焰上方上升的气流对 帆面的压力。
  
奇妙的金属丝网
神奇的科学小实验(会跳的鸡蛋)的下一页
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