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第5章 物理小实验(5)

在一只烧杯中注入冷水,用手拿着放在铁盒的上边(要保持3~5厘米的距离)。过一会儿,铁盒中的卫生球就都飞到烧杯底上去了,所不同的是,原来的碎块飞到杯底上却变成了粉末。

卫生球真的飞起来了吗?原来荼有升华的性质。这个实验便是荼的升华现象。卫生球受热后,荼由固态直接变成气态,蒸气上升后遇到温度较低的杯底,就又由气态直接凝成粉末状的固态,聚集在杯底上。

荼的升华现象,不仅在加热的时候会发生,就是在常温的情况下也十分容易发生,只是比较缓慢罢了。把新买的卫生球放在衣服箱子里,过一个夏天就变小了,把衣服拿出来,带有卫生球气味。这就是荼的升华作用,使荼的分子飞离卫生球表面,沉积在衣服上的缘故。

荼的主要来源是煤焦油,但这样分离出来的荼含有大量杂质,往往需要精制。在工业上就是采用升华的办法去掉荼中的杂质,这样获得的荼,纯度可达98.5%~99.5%。

荼有驱虫作用,夏天在衣服箱子里放上几颗卫生球,衣服就不会生虫子了。

集体舞蹈

实验材料和用具:衣架、细线、橡皮筋

实验步骤:

1.在衣架上系十来条细线,间隔约5毫米,在每根线的另一端拴一粒爆米花,把衣架挂起来。

2.找一根弹性较好的橡皮筋,用嘴咬住一端,用左手拉紧另一端,靠近爆米花的下部,用右手指去拨动橡皮筋。由于橡皮筋的中部振动最强,所以中间的一些爆米花首先摆起来。橡皮筋振动得越剧烈,爆米花摆动越大;橡皮筋停止振动,爆米花也就停止摆动。

由于橡皮筋振动,引起周围空气的振动,就使爆米花摆动起来。这个实验也可以用来说明声音是怎样传播的,若这种振动的频率为20~20000赫兹,传到人耳的鼓膜上,就能听到声音。

空瓶共鸣

实验材料和用具:空瓶

实验步骤:取两只相同的空瓶,一个人对着一只瓶子的瓶口吹气,瓶子就能发出一个清晰的声音。在这同时,在相距2米远的地方,另一个人把另一只空瓶放在耳边,就能够听到从这个瓶子里也发出了一个相同的声音。

其实,每一个物体都有自己的自然振动频率,是由物体的物质、形状、大小决定的。如果两个物体具有相同的自然振动频率,当一个物体振动的时候,另一个物体也产生振动,发出声音来。这种发声体的共振,叫做共鸣。上面说的就是两个空瓶共鸣。

电视屏上的静电

冬天空气干燥,穿化纤(如尼龙)面料外衣、内穿毛衣的人,身上经常产生大量静电荷,冷不防会把自己或旁边的人电击一下,这种现象在北方地区尤为常见。身上的静电是化纤与毛衣不断摩擦而生成的,因为干燥,电荷不能流动,越集越多,才达到足以让人小小地触一次电的程度。

在我们身边,静电荷无处不在。你用透明胶纸把一张白纸粘在电视机屏幕上面的两个角上,可以看到开机、关机的瞬间,那张纸像被风吹动一样。这就是开机、关机时,屏幕玻璃上的静电荷有了很大变化。

下面做个稍微复杂一些的实验,看看电视屏上的静电现象。

实验材料和用具:铝箔、钥匙、双面胶、电视

实验步骤:找一张大一点的铝箔,在一个角上用双面胶粘贴一根导线,再用透明胶纸把铝箔粘贴在电视屏幕前。当你开、关电视机多次,铝箔就能收集到许多静电荷。你拿一把钥匙或别的金属物慢慢凑近导线露出的铜丝,可以看见电火花迸出,并听到轻微的“噼啪”声(如图所示)。

如果你有验电器(一般学校实验室都有),还可以测定一下电视屏幕发射出的静电荷是正极性还是负极性。你也利用这个“静电发生器”做其他小试验。

氢气肥皂泡

许多同学都玩过吹肥皂泡的游戏,这里介绍的是吹出能够飞上天的氢气肥皂泡。由于氢气易燃易爆,所以这个小实验应在老师的现场指导下操作。

实验材料和用具:带有翻口橡皮塞的250毫升盐水瓶一只、圆珠笔芯、细橡皮管(常用于自行车气门芯的那种)、生石灰、石碱

实验步骤:

1.在盐水瓶的橡皮塞上钻一个小孔,插入一根用圆珠笔芯剪成的塑料管,在塑料管露在瓶塞外面的一端套一根约20厘米长的细橡皮管,一个简易氢气发生器就做成了。

2.找一块重约5克的生石灰和一块差不多大小的石碱,同时投入一大碗水里(约300毫升),用竹木筷子搅和。过一会儿,用瓷汤勺将上层澄清的水溶液舀起,小心地灌进盐水瓶里(最好用个塑料漏斗)。注意,这种溶液有一定的腐蚀性,如果沾在皮肤上或家具上,应马上冲洗干净。

3.准备一些浓肥皂液:将一些碎香皂放在热水里溶化,同时加入一些松香细末和砂糖,这样配置的皂液吹出肥皂泡不容易破。

4.把一些碎铝片投入盐水瓶里,然后塞紧橡皮塞。铝片可剪取铝质易拉罐皮,用砂纸打磨掉涂层后再剪成碎屑,或剪几小段铝芯电线,抽出芯线使用。铝片与上述溶液发生化学反应,就能产生氢气。

冷天可将盐水瓶浸在60~70℃的热水盆里(切不可用火加热),细橡皮管里即有氢气冒出。将橡皮管蘸一点浓肥皂液,就能吹出一连串五彩缤纷的肥皂泡。与普通肥皂泡不同,它们会直升上天,久久不炸裂。

在瓶口上“跳舞”的硬币

硬币怎么会在瓶口上“跳舞”呢?你做完这个小实验,就会看到这种有趣的情景了。

实验材料和用具:一角硬币、瓶口小于硬币直径的玻璃空瓶(可用汽水瓶、牛奶瓶或合适的药水瓶)

实验步骤:先在瓶口边缘上滴几滴水,小心地把硬币盖在瓶口上,并刚好封住。现在,用你的双手捂住这只空瓶。如果想表演“露一手”,可以夸张地做出挤压瓶子的动作。不一会儿,瓶口的硬币就一跳一跳,好像是你挤出瓶里的空气,使硬币跳起舞来。

其实,任何人都不至于力气大得能挤得扁玻璃瓶,再说玻璃瓶要真能挤得动,也就碎了。“硬币跳舞”的真正原因,是你手上的热量把瓶里的空气焐热了,热空气膨胀,瓶内空气压强增大,一次次地顶开瓶口的硬币,放出一部分空气。甚至当你的手离开瓶子后,硬币还会跳上几次。

要让这个实验做得成功,得注意以下事项:

1.在气温较低时,可以先把双手在热水里浸一下,或者将手心不断对搓,提高手温。

2.当气温较高时,若先把瓶子放在冰箱的冷藏室里冷却一下,成功就更有把握了。

人造天空

我们生活在蔚蓝的天空下,知道天空是大自然的杰作,那你有没有想过,自己造一个天空呢?下面的实验可以实现这个梦想。

实验材料和用具:长方形玻璃缸、水、泥沙、手电筒等

实验步骤:

1.在玻璃缸中装入2/3的水,并放入泥沙,搅浑浊。

2.将手电光沿水平方向向玻璃缸一端进行照射。

3.你会看到浑浊的水变得蓝蓝的,然后隔着玻璃缸从另一端通过水看手电筒,会看到一只红灯,好似一轮红日。

这是什么原理呢?其实,光是由七种颜色组成的,即赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。而光通过浑浊的水或空气时,其中的青蓝色很容易被微粒向四周散射,这样,我们就看到玻璃缸成了蓝蓝的“天空”。自然界中天空的蓝色也是这样形成的,只不过把水换成了空气,把手电筒换成了太阳而已。

木炭吸附实验

实验材料和用具:木炭、塑料眼药水瓶、蓝墨水、玻璃瓶、小刀等

实验步骤:

1.将木炭研成粉末(如图1所示)。

2.用小刀切去塑料眼药水瓶的瓶底(如图2所示)。

3.将炭粉装入眼药水瓶并压实(如图3所示)。

4.在一杯水中挤入几滴蓝墨水,使水变成蓝色(如图4所示)。

5.用另一个眼药水瓶吸满兑稀的蓝墨水,逐渐加入到盛有炭粉的眼药水瓶中。你会看到,从盛有炭粉的眼药水瓶滴下的“蓝墨水”蓝色消失了,流出的水是无色的(如图5所示)。

这是因为,木炭具有很强的吸附能力,当蓝色墨水流进炭粉层时,蓝色的色素被炭吸收,这时流出的液体也就变为无色的了。也因为这个原因,木炭常常被用来吸附色素和有毒气体。

“烧杯烟雾”光学试验

在物理课上我们学习了光学透镜的知识,但是你知道光线通过透镜后发生了什么变化吗?通过下面的“烧杯烟雾”光学试验,你能看到立体的光束,从而也就不难理解透镜对光的折射作用了。这个实验不需要复杂昂贵的设备,效果却相当好。

实验材料和用具:直径相同的凹、凸透镜各1个,小玻璃片,手电筒,蚊香,打火机,大烧杯;另外要用硬卡纸自制1块圆板,其直径大于烧杯的口径,中央挖1个略小于凹、凸透镜的圆孔,可盖在烧杯上。

实验步骤:

1.将烧杯倒置在点燃的蚊香上,使杯中充满烟雾。

2.把烧杯放在桌上,盖上圆板,中央孔洞盖上小玻璃片。

3.用手电筒做光源,从孔中向下照射,调节电筒聚光,使烟雾中的光束上下粗细均匀(如图2所示)。

4.用凸透镜取代小玻璃片,盖在孔上,仍将手电光垂直照入,可以看到光线经凸透镜会聚后呈现圆锥体光束(如图3所示)。

5.换用凹透镜后继续观察。

是不是很清楚地看到了光路呢?好好研究一下吧。

电刻铝箔小实验

实验材料和用具:铝箔、电池、玻璃、铅笔、电阻、电线

实验步骤:找一张香烟内包装用的铝箔(俗称“锡纸”),准备6~9伏的电池组——最好用蓄电池,也可以用6伏左右的低压电源。还需要一块玻璃(比铝箔大)、一支铅笔(可用短铅笔头)、一个50欧姆电阻、两根电线。

把实验用品按图所示连接好,然后用铅笔在铝箔上轻轻写字或画简单图案,笔尖处会出现细小的电火花,铝箔上划过的地方出现了一连串细孔,组成你想写的字或者画。

自动倒下的硬币

实验材料和用具:硬币、条状磁铁

实验步骤:取10枚硬币,将它叠整齐成圆柱形横放在桌面上,如图中左边图所示。拿一根磁铁,将其N极自上而下铅垂方向慢慢接近桌面上这叠横放的硬币,这叠原来呈圆柱形的硬币会自动一枚接着一枚地向两侧倒下,如图中右边图所示。

这是由于这叠硬币在磁场的作用下发生了变化,使其中每枚硬币的上端都分别磁化成为S极和N极,由于同性相斥,加上硬币之间紧贴在一起,在磁性斥力作用下,这叠横放在桌面上的硬币会自动由图中左所示的样子变成图中右所示的样子了。

梳子和硬币

用塑料梳子梳理干燥的头发时,头发经常会飞扬起来,这是梳子与头发摩擦而引起的静电现象。利用这种现象,可以做几个有趣的小实验,你只要准备一把塑料梳子和几枚一角硬币就可以了。不要以为梳子和硬币难扯上关系,下面的实验会让你看到它们的关系还挺密切呢!

实验材料和用具:塑料梳子、硬币

实验步骤:

1.带电梳子吸倒硬币

把一枚一角硬币竖立在平整的玻璃板上;拿一把塑料梳子在干燥的头发上梳理几下,这时梳子上就带有大量负电荷;将带电的梳子凑近竖立硬币的侧面,硬币会被梳子吸引而倒下。因为硬币是导体(铝合金),带电梳子靠近时,硬币受到静电感应而带上正电荷,而且异种电荷会互相吸引,所以硬币就被梳子吸倒下了。

2.让硬币转起来

仍将一枚一角硬币竖立在玻璃板上(要求玻璃放得很平),再拿带电的塑料梳子从上方靠近它,你看到硬币会保持静止。现在你试着用带电梳子去吸引它的边缘,通过反复练习,可以让硬币跟着梳子慢慢转身,甚至还能滚动。

3.有倒有立的硬币

在表面平整、清洁,而且完全放平的玻璃上,将6枚叠成一叠的一角硬币竖立好,小心地用薄纸将它们分别分开一点;再用塑料梳子反复梳头发,等到梳子带上大量负电荷后,从这叠硬币的正上方靠近它们;也可以梳几下头发后靠近硬币一次,然后再梳、再靠近。最后,摆成一叠的硬币会向两边倒下——运气好时中间有一枚仍站立不倒。之所以会这样,是因为这些硬币同时从上边缘处感应出许多正电荷,结果每两枚硬币之间都存在静电斥力,你推我、我推你,一起倒下。当中的那枚硬币可能在两边的斥力作用相同时幸免于倒。

脸盆喷水

这里将要给你介绍的实验,是历史文物“双龙洗”的模拟实验。“双龙洗”的出现说明我们的祖先早在700多年前就对力学的共振现象有了深刻的研究和认识。

实验材料和用具:搪瓷脸盆、水

实验步骤:取一只搪瓷脸盆,将脸盆上的油污洗净,盆内放九成的水,置于固定性良好的桌面上,再将双手上的油脂洗干净。用左右两手的大拇指,沿盆的边沿对称的两侧,各按边沿用力进行有节奏地来回摩擦,随着摩擦节奏的不断调整和力度的加大,脸盆中的水珠就会向上飞溅,实验效果理想的话,水珠可高达10厘米左右。

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