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一组趣味性小实验
来源查字典物理网| 2012-12-29 发表| 物理教研分类:教法学法

物理教研

一、光现象

·神奇的分身术之一

实验器材:一张扑克牌,一根针。

实验过程:在扑克牌上用针扎两个相距不超过3mm的针孔。然后把针放在扑克牌的背后约2.5cm的地方,用单眼透过双孔观察,你看到的不是一根针,而是两根。若在两孔的附近再扎第三个孔,当你透过这些孔观察时,就能看到三根针。扎的孔越多,看到的针越多。观察时,适当调整扑克牌(转动或改变扑克牌距人眼的距离),这种现象更清晰。

解释:由于光的直线传播,针上的光在透过不同的小孔时,在人的视网膜上形成了各不相同的物像,因而出现了神奇的分身术现象。

·神奇的分身术之二

实验器材:透明玻璃杯,硬币一枚,水。

实验过程:在透明玻璃杯的杯底放一枚硬币,再放一些水。把杯子端到眼睛的高度,再慢慢下移到某一个位置时,可以看到两枚硬币。

解释:看到的两枚硬币均为虚像,其中一枚是硬币通过水面折射而成的虚像,这枚硬币虚像比实际的硬币要高一些;另一枚则是通过杯子侧面的水折射而成的像,此时的侧面水柱相当一个凸透镜,从而形成一个放大的虚像。我们未看到硬币的“真身”,只看到硬币的两个“化身”。

·海市蜃楼

实验器材:矩形玻璃容器一个,清水,酸性定影液(或食盐水、食糖水等)。

实验过程:在矩形玻璃容器中先放入密度较大的酸性定影液,约15cm深,然后用玻璃棒导流法轻轻加入清水,约4cm深。在容器的一侧约12cm处放置一被照亮的物体,物高约5cm。从容器的另一侧不同距离和不同角度倾斜向上观看,可看到虚幻“蜃景”。

解释:因为密度较大的酸性定影液和清水的折射率不同,起初两种液面分明,可是随时间的延长,扩散作用导致界面模糊,形成了有一定厚度的扩散层,其折射率自上而下随深度而形成梯度分布。当从另一侧观看被照亮的物体时,由于光的折射现象就可看到悬挂在实物之上的虚幻“蜃景”。

二、流体压强与流速的关系

·自制喷雾器

实验器材:两根长约10cm的塑料吸管,一个烧杯,水。

实验过程:如图所示,在烧杯中盛适量的水,一根吸管插在盛水的杯中,另一根吸管的管口贴靠在竖管的上端。往水平吸管中轻轻吹气,可以看到竖管中的水面慢慢上升,到管口时,被水平气流带走,成为雾状。

解释:根据流体压强与流速的关系可知,往水平吸管中轻轻吹气时,竖管的上端空气流速快,该处压强小,烧杯中的水在大气压的作用下沿竖管上升,水上升到管口就被水平气流带走,从而形成雾状。

·吹不掉的球

实验器材:一个玻璃漏斗,一个乒乓球。

实验过程:一只手拿着漏斗使其喇叭口向下,另一只手托着乒乓球,如图所示。用嘴含着漏斗口向下吹气时,同时放开托乒乓球的手。此时,乒乓球在喇叭口内颤动,但不会掉下来。

解释:虽然乒乓球受到一定的重力作用,气流对球也有一定的冲击力,但乒乓球下端空气流动慢,气体对球向上的压强大,球上端空气的流动快,气体对球产生的向下的压强小,这个压强差产生的向上的升力,足以克服乒乓球所受的重力作用和气流对球的正面冲力,因此球不会掉下来。

·硬币“跳高”比赛

实验器材:一枚铝质硬币,10cm左右的直尺,课桌。

实验过程:在离桌边2~3cm的地方放一枚铝质硬币,在硬币前10cm左右用直尺架起一个栏杆,高约2cm。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币就可能跳过栏杆。用力大小不一样,硬币跳得高度不一样。

解释:当急速的气流经过硬币上方时,那里的气压就低,下面的空气便把硬币托了起来。上升的硬币碰到由嘴吹过来的补充气流就被吹过了栏杆。

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