科学家们大都是以实验来发现和验证科学原理的，有许多实验是非常有趣的，尤其是物理学实验，是所有科学试验中最生动有趣的实验。本章精选了一些最有趣的物理学实验，并通过解读其中的原理，来让我们更深刻的理解物理学原理的本质与作用。
简单机械——杠杆
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面，而且据此原理还进行了一系列的发明创造。
据说，他曾经借助杠杆和滑轮组，使停放在沙滩上的桅船顺利下水。
在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中，阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器，利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人，曾把罗马人阻于叙拉古城外达三年之久。
下面我们就来做一个关于杠杆的小实验。
首先准备五本书、两支铅笔。将书叠起来，把你的小指放在这叠书的底部边缘，试着撬动这叠书。
然后把一支铅笔放在这叠书的底部边缘，把另一支铅笔伸进这叠书下，和第一支铅笔垂直。
再用小指把第二支铅笔的尾端向下压，试着将这叠书撬起来。
你会发现单用小指很难撬动一叠书，但是用铅笔以后就容易多了。
在这个实验中，两支铅笔形成了一种杠杆。两支铅笔交叉的点相当于是支点，而小指到支点的那一段就相当于力臂。
当你往下压的点离支点越远时，也就是力臂越长时，举起另一端的物品也就越轻松。
杠杆是一种能使人省力的简单机械，它能使你更轻松地移动或是举起重的物品。
用吸管做的小天平
重心会影响物体的平衡的，下面我们就来做实验。
首先准备一枚大头针、一张卡片、一根吸管、一把剪刀、两块一样高但宽度比吸管的长度短的木块、一把尺子、一支签字笔。
用尺子量出吸管的中心并用笔作上记号。在吸管两端的中心各剪一段大约2.5厘米长的缝，两端的位置要对称。将卡片对折，沿折线将卡片剪成两片相同大小的小卡片。
把小卡片分别插入吸管两端的缝中，使两张小卡片呈对称状态。这两张小卡片就相当于是天平两端的浅盘。把大头针刺进吸管中央作记号的点，让吸管两侧的大头针长度相同。
把两块木块放在桌上，再将大头针的两端架在木块上。调整吸管两端的小卡片的位置，让吸管和桌面平行。
分别将吸管一端的小卡片向外移、向内移，观察吸管两端的情形。将一端的小卡片向外移时，小卡片所在的吸管这一端会下沉，吸管另一端会上升；将一端的小卡片向内移时，小卡片所在的吸管这一端会上升，另一端会下沉。移动两端的小卡片时，吸管会以大头针为中心上下摆动，但有一个位置能使桌面和吸管平行。
小卡片的位置会影响吸管的平衡。当小卡片往外移时，会增加小卡片向下拉的力量，小卡片所在的一端就会下沉。当小卡片往内移时，会减少小卡片向下拉的力量，小卡片所在的一端就会上升。
不同体重的孩子一起玩跷跷板时，都会有相同的经验。体重较轻的人，就坐在离跷跷板中央远一点的地方，以增加向下的力量。而体重较重的人，就坐在离跷跷板中央近一点的地方，以减少向下的力量。
同样的，当你调整两张小卡片的位置使吸管的重心刚好落在大头针插进去的那一点时，吸管就能保持平衡了。重心是物体能保持平衡的那个点。物体的重心两侧所受到的重力是一样的。
车轮为什么是圆的
车轮是人类在搬运东西的劳动实践中逐渐地发现的。随着武器及生产工具的改进，猎取的东西多了，把他们运到目的地就困难了。于是，有人就想出了主意，从地上拣了几根折断的粗树枝，用藤蔓将这些树枝连接在一起，然后把猎物放在上面，双手抓住两根长树枝拖着走，这比用肩扛背驮轻快多了。
当一个东西在地上滚动的时候，要比拖着走省力的多，这是因为滚动摩擦阻力要比滑动摩擦阻力小很多，这样人利用轮子就可以搬动大大超过自身重量的物体。
下面我们来做一个小实验，准备一根50厘米长的线、一根橡皮筋、两本书、8支笔杆圆滑的铅笔、一把尺子。
把书叠在桌子上，用线绑住下面的那本书，将线的两端与橡皮筋绑在一起。
拉橡皮筋，使书移动，测量并记下橡皮筋伸长的长度。
然后在书下并排放8支笔，再试着拉橡皮筋，让书移动。你会发现，当书直接放在桌上被拉动的时候，橡皮筋伸得比较长；而当书下放了笔之后，橡皮筋伸得比较短。
这是因为摩擦力会阻碍物体的相对运动。摩擦力的大小与书压在桌面的重量及两个接触面的材料有关。当书与桌面间放有可以滚动的铅笔时，铅笔的滚动可以减少摩擦力。车轮之所以是圆的，也跟圆的车轮滚动时摩擦力更小有关。
另外，人们将车轮做成圆形，还利用了圆的一个重要性质：将一个圆放在两条平行线中间，使之与这两平行线相切。则可以做到：无论这个圆如何运动，它还是在这两条平行线内，并且始终与这两条平行线相切。此即圆的定宽性质，具有类似圆的定宽性质的曲线称为定宽曲线。
用圆作车轮是人类文明发展过程中选择的结果，圆形较为容易加工，而且圆形还具有一条重要的性质，几何中心的稳定性。圆的中轴在圆转动的时候是保持高度不变的，始终是地面往上半径的高度。基于上诉特点，圆形的车轮是应用最广泛的。
神奇的漏斗
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。
准备两把尺子、3本书（每本厚2.5厘米以上）、一卷胶带纸、两只同样大小的漏斗。
将两本书放在地上，相距90厘米。把第三本书放在其中一本书的上面。
然后分别将两把米尺的一端架在高的那堆书上，另一端架在一本书上。两把米尺放成“V”字形，在高的那一端，米尺的间隔较大。
把两只漏斗大的一端面对面，中间用胶带纸粘住。把粘好的漏斗放在米尺的最下端。
这时你会看到一个神奇的现象，漏斗在向上滚。
其实，漏斗并没有违反重力的规律。事实上，当尺子之间的距离变大时，漏斗会产生一个新的更低的重心。
为了保持稳定，漏斗会轻微地下落并且向前转动。
这种向前的运动使漏斗看起来好像正在向上“爬”，实际上，它们正在向下滑动。
杯子里的鸡蛋
魔术师可以把桌子上的台布抽出来，而桌子上的所有东西，包括盘子、杯子、瓶子都原封不动，这个把戏让观众惊叹不已。其实这并没什么神奇的，不过倒也不是骗术，只要手脚灵活就能做到，而且熟能生巧。
当然，你没法练到那么纯熟的手艺。不过做一个类似的小实验倒不困难。在桌上放个杯子，倒上半杯水，再准备一张硬纸片。然后问长辈们要一个大的（男式）戒指，准备一个煮老了的鸡蛋。把这四样东西按下面说的摆放：用卡片盖住水杯，在卡片上放上戒指，把鸡蛋竖在戒指上。能不能不让鸡蛋滚落到桌子上，而把卡片抽出来呢？
乍看起来，这跟不让桌上的盆碗掉下去而抽出桌布一样困难。其实，只要用手指轻轻地在卡片边上弹一下，你就能完成这个奇妙的实验了。卡片会被弹出去飞到房间的另一头，那鸡蛋呢？鸡蛋和戒指会完好无损地掉落在水杯里。水减弱了鸡蛋的冲击力，使蛋壳不破碎。
这个实验做完以后，可以尝试一下生鸡蛋。
这个实验神奇的原因是，由于卡片被弹出去的时间非常短暂，鸡蛋还没有来得及从被弹出去的卡片那里得到任何速度，直接受到冲击力的卡片就已经飞了出去。鸡蛋失去支持力以后，就垂直落在了杯子里。
如果这个实验你没法马上就做成功，可以做稍微容易一些的类似的实验来练习一下。把硬纸片放在手掌上，在上面放上重一点的硬币。然后用手指把硬纸片从硬币下弹出去，这时候，纸片会飞出去，而硬币仍然在手里。如果你用交通卡代替硬纸片，实验就会变得更加容易。
针可以浮在水面上
可以让一枚缝衣针像稻草那样浮在水面吗？这似乎不太可能，毕竟是一块实心的铁，即使再小，也会沉下去呀！
绝大多数人都会这样想，如果你也是这很多人中间的一个，那么，下面的实验会改变你的看法。
取一根普通的缝衣针，不要太粗，稍微抹一点黄油或者猪油，小心地把它放到盛着水的容器里。你会惊讶地看到：针没有沉到水底，而是浮在水面上。
那么它究竟为什么没有沉下去呢？毕竟钢要比水重啊。毫无疑问，针要比水重7～8倍，它无论如何也绝对不可能像火柴那样轻易浮在水面。但我们实验里的针却没有下沉。为了找到原因，仔细看看针周围的水面，你会看到，针周围的水面凹了下去，形成了一个小凹槽，针就浮在这个凹槽的中间。
水面下凹是因为被涂过黄油的针不会跟水溶合。你大概已经发现，如果我们的手很油腻，用水冲手还是干的，不会被弄湿。鹅和几乎所有水禽的翅膀都覆盖了一层脂肪，它是由特殊的腺分泌的，这也是为什么水不会沾到它们身上。这就是为什么不用肥皂的话，就算用热水也洗不干净油腻的手，因为肥皂能够破坏油脂层，使它离开皮肤。油腻的针同样不会被水弄湿，而是浮在水膜压成的凹槽底部，水膜会产生使水面恢复的力，也就是水面张力。正是这种试图恢复水面的张力把针托在水面，不让它下沉。
由于我们的手常常都有些油腻，就算不特意给针涂上猪油，针被拿过以后也已经有一层薄薄的油层。所以，即使不特意涂猪油，也能让针浮在水面，只不过把它放在水面的时候要非常小心谨慎。可以这样做：把针放在卷烟的碎纸上，然后用另一根针慢慢地把碎纸压到水里。这样，碎纸就会沉到水底，而针会浮在水面。
现在，即使你看到一种叫做水黾虫的昆虫，它能在水面爬行，就像在陆地上一样，那你也不会感到困惑了。你能猜到，这种昆虫的足部有一层油，不仅不会被水弄湿，而且会使水膜产生反作用力，从下面支持自己的重量。
水为什么不会倒出来
在玻璃杯里倒满水，拿纸片盖住杯口，手指轻轻地按住纸片，然后把杯子倒过来。
把压住纸片的手拿开，如果纸片完全处于水平位置，那么纸片就不会掉下去，水也不会流出来。
这时可以大胆地把水杯端来端去，甚至比平时端水还方便，因为水不会洒出来。如果有人问你要水喝，你就倒着端给他，这会让他大吃一惊。
是什么东西让纸片能够承受水的重量，不让它掉下来呢？
是空气的压力。粗略估算，杯子里水重200克，而空气从下面给纸片的压力要比这个重量大得多。
另外要注意，要想成功地完成这个实验，杯子里必须装满水——从杯底到杯口。
如果只有一部分水，而其他部分是空气，那实验就不会成功，因为杯子里的空气也会对纸片产生压力，它跟外面空气的压力相互抵消，结果，卡片就会掉下去。
自然科学界的最高裁判员应当是实验。不管看起来多么正确的理论，都应该用实验来检验。
“检验再检验”，——这是17世纪的第一批自然研究者（佛罗伦萨科学院）给自己定下的规则。如果发现实验并不支持理论，那么就应该寻找理论到底错在哪里。
不难发现我们这个实验里的错误，尽管那个理论听起来很可信。当卡片在下面盖住没装满水的玻璃杯杯口时，用手指小心地把纸片的一角拉开。我们会看到，水里产生了气泡。
这说明了什么呢？说明杯子里的空气要比外面的空气稀薄，否则外面的空气就不会试图跑到水面上的空间去。
这就是原因所在，尽管杯子里还有空气，但它比外面空气的密度小，因此，它产生的压力就小。
显然，这是因为杯子在翻转的时候，杯子里的水向下流动，挤出了部分空气，剩下的空气占据原来的空间后，就变得稀薄了，压力也就小了。
你看，如果态度认真的话，即使是最简单的物理实验，也会引发你进行严肃的思考。
伟人就是从这些小事中学习的。
水中取物
我们已经知道，我们周围存在的空气会对它所接触到的任何物体都产生巨大的压力。
下面的实验将进一步证明空气压力——物理学家们把它称为“气压”——的存在。
把一枚硬币放在光滑的盘子里，倒上水，让水没过硬币。这时候，要想在不把手打湿也不把水带出来的条件下空手把硬币拿出来，你肯定会说这是不可能的。你错了，这是完全有可能的。
应该这样做，在玻璃杯里放一张纸，把纸点燃，等冒烟的时候，把杯子倒扣在盘子里，注意硬币要在杯子外面。看看会发生什么事？
稍等一会儿，纸会很快烧光，杯子里的空气也会开始冷却下来。当空气渐渐冷却下来的时候，盘子里的水好像受到了玻璃杯的吸引，全部涌进了杯里，而盘子却变空了。
等一会硬币就会变干，这时候就能把它拿走了，你的手当然也不会弄湿。
解释这个实验并不困难。跟所有物体受热时一样，杯子里的空气在变热时也会膨胀。由于杯子的容积固定有限，膨胀后的一部分空气就涌出了杯子。
当剩下的空气开始冷却的时候，它就无法提供跟原来一样的压力来抵消杯子外部的气压。这时候，杯内水面的气压要比杯外水面的气压小，杯子外面的水在气压的作用下被挤到杯子里也就不足为奇了。
所以，实际上，水不是被杯子吸引过去的，而是被空气从外面挤进去的。
你知道了这个实验的原理以后，也就不难明白了，做这个实验并不一定需要任何燃烧物。只要把杯子用热水过一下，实验也可以成功。关键在于让杯子内的空气变热，至于怎么做到——完全不重要。
用下面的方法做这个实验也非常容易。喝完茶以后，趁杯子还热，把它倒扣在碟子上。
碟子里要事先倒一些茶水，让茶水能够先冷却下来。这样的话，把茶杯倒扣到碟子上后过一两分钟，碟子里的水就会涌进茶杯了。
竹篮打水
竹篮打水并非只存在于童话之中。物理学知识能够帮助我们实现看起来不可能的事情。
为此，我们需要准备一个直径15厘米的筛子，筛眼不要太大（1毫米左右）。把筛子浸入融化的石蜡之中，然后拿出来：筛面覆上了一层薄薄的，几乎看不出来的石蜡。
筛子还是筛子——上面仍然有能够使大头针自由通过的小孔——但是，现在你会发现，筛子的的确确能够打水了。这样的筛子能够支撑住相当多分量的水，而不使水从筛眼中漏下。
唯一需要注意的是，倒水的时候应当小心谨慎，并且避免筛子受到碰撞。
为什么水不会漏下去？因为当水使石蜡变得湿润时，会在筛眼表面形成一层向下凸的薄膜，正是这层薄膜撑住了水。
