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第4章 物理小实验(4)

这是怎么回事?原来报纸大约有85厘米长,60厘米宽,因此面积约有5000平方厘米。在每平方厘米面积上的大气压力是千克,这就意味着空气用相当大的压力压着报纸。这就是你不能把报纸打到空中去的原因。

在开水中不融化的冰

冰放在开水里当然融化,这还用问吗?那可不一定,让我们做个试验试一下看。

实验材料和用具:试管、冰、酒精灯

实验步骤:

1.在试管里放几块冰,冰上放一只直径与试管口径相当的小弹簧,以防止加水时冰块浮到水面上。

2.把加水后的试管倾斜夹住,用火焰对着试管上半部加热,直到试管里的水沸腾。

3.摸摸试管底部,你会发现它是冷的,而管底的冰也没有融化,或者只是融化了一点点。

这是因为密度较小的热水在上半部,不发生上下水对流。而且水的导热性能差,所以,虽然试管上半部的水开了,管底的冰却不融化。

有孔纸片托水

实验材料和用具:瓶子一个,大头针一个,纸片一张,有色水一满杯

实验步骤:

1.在空瓶内盛满有色水。

2.用大头针在白纸上扎许多孔,然后盖住瓶口。

3.用手压着纸片,将瓶倒转,使瓶口朝下。

4.将手轻轻移开,可以看到纸片纹丝不动地盖住瓶口,而且水也未从孔中流出来。

薄纸片能托起瓶中的水,是因为大气压强作用于纸片上,产生了向上的托力。小孔不会漏出水来,是因为水有表面张力,水在纸的表面形成水的薄膜,使水不会漏出来。这如同布做的雨伞,布虽然有很多小孔,仍然不会漏雨一样。

越加越少

实验材料和用具:无色透明的玻璃瓶

实验步骤:

1.找一只无色透明的玻璃瓶(如果用玻璃试管效果更明显),装上一半水,再沿瓶壁慢慢地加入带有颜色的纯酒精(事先在酒精里加入一两滴蓝墨水),我们可以清楚地看到水和酒精的分界面。

2.在瓶壁上用毛笔标出酒精液面的位置。

3.用塞子把瓶口塞紧,上下用力摇动几次,使水和酒精充分混合。过一会儿,瓶里混合后的液体液面比混合前下降了,也就是说,混合后液体的体积比混合之前两种液体的总体积缩小了一些。

这是因为水和酒精充分混合后,由于水分子和酒精分子之间的引力比较大,它们之间的距离缩小,所以混合液的总体积也就减小了。

切不开的冰块

实验材料和用具:冰块、金属丝、瓶子或木头、铅笔

实验步骤:如图所示,在一根长约20厘米的细金属丝的两端,各缚一支铅笔。拿一块冰,放在一只瓶子或一块木头的顶上,然后用双手拿着铅笔,把金属丝放在冰的中间,再用力向下压,切割冰块。大约1分钟后,金属丝会全部通过冰块。但是冰块仍旧是完整的,好像没有被切割过一样。

这是为什么呢?原来,金属丝的压力使和它接触的那部分冰融化,这部分冰在融化过程中必须从它周围的冰块中吸收热量。当金属丝通过后,由于周围的冰温度仍旧比较低,所以切割时化成的水又重新结成冰了。

接冰

实验材料和用具:两个冰块、塑料薄膜、砖或其他重物

实验步骤:把两块表面平整的冰合在一起,在上面盖一张塑料薄膜,再放上几块砖或其他重物,不一会儿,这两块冰就会牢牢地连接在一起。如果在这两块接起来的冰下面,再放上一块表面平整的冰,压上更多的重物,再过一会儿,这块冰和上面两块冰又会牢牢地连接在一起。

这是因为冰受压后溶点会下降,冰块合在一起受压后接触面会融化而出现薄薄一层水,但是这层水很快就会因降温而结冰,把冰块接合在一起。

液体的比重

不同的液体有不同的比重,不同比重的液体是很难将其混合在一块儿的。一般说,重的液体总在下面,轻的液体总在上面,这一点可以通过下面的实验来证实。

实验材料和用具:油、水、带软木塞的瓶子

实验步骤:向瓶中倒入少许油和水,其量相同。用软木塞盖好瓶子,用力猛烈摇晃。看起来水和油好像混合在一起了,但是,一放下瓶子,二者又分离开来,油不久就会浮在水面上。不管你在摇晃瓶子时用力多猛,你也绝不可能使它们溶合在一起。

试一下将其他一些液体混在一起会产生什么情况。假如它们的颜色相似,则用墨水掺放在中间以便区别。只要小心从事实验,完全有可能使瓶内充满各层颜色不同的液体。装瓶时让重质液体,如甘油,先进入瓶中。

闪光的灯管

天气干燥的夜晚,在你脱尼龙衬衫的时候,故意让它和内衣摩擦(如果内衣是维棉制品就更好了),然后把日光灯关掉,用手托住衬衫靠近灯管,并沿灯管移动,就可以看到灯管闪闪发光。如果衬衫上带的电荷多,产生的闪光甚至能看清屋内的陈设,并能维持一定的时间。

这是因为衣服上的大量静电荷,在周围产生了较强的电场。日光灯管里的一些游离电子受这个电场的作用得到加速,这些游离电子在飞行中又撞击其他气体分子使它们电离,最后,所有的游离电子又一同用极高的速度撞击管壁上的荧光粉,这样就产生了可见光。由于衣服上的电荷分布不均匀,所以在沿灯管移动时,灯管就会频频闪光,非常好看。

喷泉的秘密

这个实验将向你揭示喷泉的秘密。

实验材料和用具:带橡皮塞的大烧瓶、长管玻璃漏斗

实验步骤:

1.在两个大烧瓶的橡皮塞上各打两个小孔,把一个长管玻璃漏斗穿过一个孔并接近瓶底(漏斗下接皮管也可以),瓶里盛一些水。

2.把一根尖嘴玻璃管插进另一个盛满水的大烧瓶。

3.两个塞子的另两个小孔各插一短玻璃管,相互用皮管连接,接口处必须密封好,整个装置如图所示。

只要往漏斗里灌水,尖嘴玻璃管就喷水漏斗内的水漏完时,那边的喷泉也停止。如果把喷口弯一个角度,使喷出的水正好喷入漏斗,喷泉就能持续进行下去。

原来,漏斗里的水进入烧瓶后,瓶内的空气受压,因为两瓶是相通的,另一瓶内的气压也相应增大,于是就把水从尖嘴压出,形成喷泉。

制造云雾

这个实验室教你制造云雾,试试看吧!

实验材料和用具:一只大铁罐、一只小铁罐、一些冰或雪、食盐

实验步骤:

1.把小铁罐放进大铁罐里。

2.把食盐和冰块(或雪)按3∶1的比例配制好,放进小铁罐与大铁罐之间的空隙里。

3.等到小铁罐里的空气冷却下来时,对着小铁罐吹几口气,把水蒸气给带进小铁罐里去。然后用手电筒照射小铁罐,你会很清楚地看到你自己制造出来的云雾。

其实,这是因为由于小铁罐里的温度很低,水汽凝结成了小水滴,就形成了淡淡的云雾。这时,你用手电筒照射小铁罐。

瓶子瘪了

实验材料和用具:水杯2个、温开水1杯、矿泉水瓶1个

实验步骤:

1.将温开水到入瓶子,用手摸摸瓶子,是否感觉到热。

2.把瓶子中的温开水再倒出来,并迅速盖紧瓶子盖。

3.观察瓶子慢慢地瘪了。

这是因为加热瓶子里的空气,使它压力降低。而瓶子外的空气比瓶子内的空气压力大,所以把瓶子压瘪了。

冷水热水对抗赛

实验材料和用具:空罐头盒、玻璃杯

实验步骤:

1.在两个相同的空罐头盒的底部,各打一个大小相同的小孔,分别放在两只玻璃杯上,如图所示。

2.一个罐里放热水,一个罐里放冷水。冷热水的体积一样,同时往罐中倒,看看哪只罐头盒里的水漏得快?

结果总是热水漏得快。这是因为当水温比较低的时候,水分子相互靠得比较紧,运动非常缓慢。水变热的时候,就加速了分子运动,从而引起分子之间自由滑动,所以热水比冷水漏得快。原油、蜜糖等黏性液体,温度升高加速了分子运动,就变稀,变得容易流动。

冷水“烧”开水

实验材料和用具:烧瓶、酒精灯、橡皮塞

实验步骤:

1.在一个烧瓶里装上水,用酒精灯加热,使水沸腾。拿去酒精灯,烧瓶里的水就停止沸腾。

2.把烧瓶拿下来,用橡皮塞塞紧瓶口,把它倒置在架子上。

3.舀一杯冷水浇烧瓶的底部,你会看到烧瓶里的水又沸腾起来了。

原来,瓶里的水汽遇冷凝结后,瓶内的气压减小,水的沸点也就降低了。据科学测定,气压是760毫米水银柱时,水的正常沸点是100℃;气压增加到787.5毫米水银柱时,水的沸点就是101℃。相反,气压减小到525.8毫米水银柱时,水的沸点降为90℃。

带电的气球

实验材料和用具:气球2个、线绳1根、硬纸板1张

实验步骤:

1.将2个气球分别充气并在口上打结。

2.用线将2个气球连接起来。

3.用气球在头发(或者羊毛衫)上摩擦。

4.提起线绳的中间部位,2个气球立刻分开了。

5.将硬纸板放在2个气球之间,气球上的电使它们被吸引到纸板上。

这个实验的原理是:同性相斥、异性相吸,一个气球上的电排斥另一个气球上的电。当它们之间有一个纸板的时候,两个气球上的电又使它们被吸引到纸板上。

奇妙的平衡

找到了物体的重心,就能使它平衡,重心越低,物体越容易平衡。在下面的实验中,有几个物体的平衡,就是这个道理。

实验步骤:

1.将一把小折刀打开一半,把刀尖插进一支铅笔的一侧,距笔尖约2厘米。将笔尖放在手指头上,铅笔会稳稳地站立着。稍稍调整一下小刀的开合度,把笔尖放在任何物体上,你会发现,铅笔都不会倾倒。

2.找一把尺子、一把锤子和26厘米长的细绳。把细绳两端结一个扣,使绳变成一个环,按图套在尺子与锤子把上。将尺子末端放在桌子边缘,适当调整绳环在尺子上的位置,奇怪的是,锤子和木尺居然不掉下来。

3.将火柴杆的一端切成“V”形槽,另一端插入软木塞底部的正中心。另找两把叉子对称地插在软木塞的两侧上(要插紧)。然后,双手绷紧一根细线,请你的朋友将火柴杆“V”形槽骑在线上,撒手。这个怪家伙竟然像杂技演员走钢丝一样,直立在线上保持平衡。如果把线倾斜一下,它还能稳稳地沿线滑动。

沸腾的冷水

实验材料和用具:手帕、杯子

实验步骤:

1.准备大半杯水,用一块湿手帕覆盖在杯子上,在手帕中央摁一个凹坑。

2.用右手掌使劲压杯口,把杯子里的空气挤出一点,接着把杯子连同手帕一起压住,并翻个身,使杯底朝上,如图所示。

3.稍稍放松压住杯口的手,就会有水泡不停地向上冒,看起来杯中的水好像开了似的。

这是因为用手掌压杯口的时候,挤出了杯里的一点空气;当把杯子倒过来的时候,杯内的气压小于大气压力,杯子周围的空气通过湿手帕的间隙钻进杯内,你就会看到气泡不断从水底下冒上来。

空气的压力

空气是有压力的。它时刻都对我们周围的一切东西施加着压力,包括我们的身体。可以用一个最简单的办法,来证明空气压力的存在。

实验材料和用具:气球、漏斗

实验步骤:剪一块气球胶皮,将它紧紧地绷在一只漏斗的大口上。你从漏斗的小口处吸气,注意胶皮发生的变化。然后,使漏斗朝着上、下、左、右不同方向,重复这个实验。

你会看到:当吸气时,胶皮向里凹的;无论漏斗朝着什么方向,都会产生同样的结果。使胶皮里凹的,正是空气压力。

当你吸去漏斗中的一部分空气时,胶皮外侧的空气压力就会大于内侧的压力。因此,胶皮被压向里凹。漏斗朝不同方向的结果都是这样,说明空气在各个方向都有压力,而且大小都是相等的。

科学家们用实验证明:在海平面上,1平方厘米的面积,空气压力大约为10牛顿。

碘酒的颜色哪里去了

人们会在皮肤肿处涂上的碘酒,开始是深紫色的,可是过了几天颜色就会全部消失了。碘酒的颜色哪里去了呢?

若想知道碘酒颜色的去向,让我们先做一个实验吧。

实验材料和用具:碘颗粒、玻璃管

实验步骤:

1.找一个装药片的小玻璃管,洗净后烘干。

2.取高粱米粒大的碘放进小管底部,用镊子夹住放在火焰上加热。当出现紫色的气体后,将一干净的小玻璃片放在管口上,停止加热。

这时就会发现,这种气体遇冷后并没有变为液体,在玻璃片上凝结成一堆暗黑色的、有光泽的晶体。这证明碘具有升华的性质。

了解了碘的这种性质,我们就会明白,涂在皮肤上的碘酒颜色的消失,是由于碘酒里的碘在体温的作用下,逐渐升华的缘故。

驯服的“潜水员”

实验材料和用具:滴管、广口瓶

实验步骤:

1.用一个有橡皮头的滴管(或小药瓶),灌上半管水,用手指堵住滴管口,把管口朝下放进装满水的广口瓶里,再放开手指使滴管刚刚能够浮起来(可以通过改变滴管里的水量来达到)。

2.然后用一块气球胶皮绷在瓶口上,用线系紧。这时用手掌往下压胶皮,滴管就往下沉;手一松开,滴管又浮起来了。

因为向下压胶皮时,瓶内空气受到压缩,对水面的压力增大,瓶里的水就会被压进滴管内一些,使滴管的重量大于它受到的浮力,就往下沉。手松开以后,瓶内空气体积增大,压力减小,滴管里的压缩空气把水压出来,滴管的重量小于它受到的浮力,所以又浮起来了。潜水艇能够沉浮就是应用了这个道理。

会飞的卫生球

当你到商店去买卫生球时,就会闻到一股樟脑的气味。不过现在市售的这些卫生球,不是用樟脑做的,而是用一种从煤焦油中提炼出来的物质“荼”做成的。这种物质虽然没有翅膀,但它会飞。

下面我们做一个实验,来观察一下。

实验材料和用具:卫生球、铁盒

实验步骤:取几颗卫生球,砸碎后放在一个铁盒里,把铁盒放在火上慢慢加热。

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