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中小学科技活动全书:科学小实验


前  言      在科学技术迅速发展的今天,每个中小学生都必须掌握丰富的科学 知识。重要的是培养他们从小对科学的兴趣和爱好,而使孩子们掌握知 识的最好途径,莫过于身临其境、动手去做。如果让他们依靠自己的力 量,去发现和探索周围事物及自然界的奥秘,生动活泼地学到科学知识, 他们将发现,现实世界可能比幻想世界更加激动人心、趣味无穷。这正 是我们编写这套书的目的。  这是一套比较全

面的中小学科技活动必备用书,参加这套书编写工 作的都是具有多年辅导中小学科技活动实践经验的辅导员。他们参照联 合国教科文组织的科技教育方面的定期出版物,萃集了全国最新科技活 动资料,并针对中小学的教学进程加以合理编排,可以说这套书是他们 的心血结晶。  全套书由四大部分组成:科学实验、课外观测、科技制作和发明创 造。科学实验部分(共三册)着重于科学的基本概念及其相互联系、实 验操作所需的实际技能;课外观测部分(共三册)在于培养观察与分析 的能力,以及课堂知识与日常生活的联系;科技制作部分(共七册)使 学生在动手制作和使用的过程中进一步领悟科学道理并增强实际动手能 力;发明创造部分(共二册)特别训练学生们的思维方式,通过实例激 发出他们发明创造的灵感。这套丛书里的各项科技活动简单易行,体现 出新颖巧妙的构思。不仅如此,全书语言通俗易懂,并配有大量简明生 动的插图。  可以毫不夸张地说,这套丛书能使学生在学习基础科学原理时能够 始终充满乐趣和享受,它也是各年级的中小学生学习科学知识、探索科 学奥秘的一条最佳途径。 

第一章  力量和动量      1.一张钞票的难题     

  实验用品:一元人民币钞票一张;空瓶一个;铅笔一支。  实 验 ( 1 ) : 这是一道挺古老的难题了。瓶子倒扣在钞票中央,怎 样把钞票从瓶子底下取出来,而又不挪动瓶子,更不能使瓶子倒下?  如果你象图 1—1 中画的那样,用铅笔小心地把钞票卷出来,瓶子就 会顺势被慢慢“挤”至一边,问题就迎刃而解了。  实 验 ( 2 ) : 试着把钞票从倒立的瓶子底下猛抽出来,瓶子也可能 不倒。它的惯性使它保持原来的位置上。不过千万注意,当你猛抽钞票 的时候,不能把钞票注上提。  实 验 ( 3 ) : 缓慢地拉动钞票,瓶子就可能同它一起移动;稍快一 点拉,瓶子就可能翻倒。  原理:如果轻推瓶子的上部,就会产生足够的“转矩”而使瓶子翻 倒。因为瓶子是倒立的,重心位置偏高,很不稳定。用同样的力来推瓶 子的下部,生的转矩就要小得多。所以用铅笔卷钞票时,能较稳妥地将 瓶子稳住,使钞票从瓶子底下“滑”出来。      2.瓶子碰撞      实验用品:几只空瓶;细绳若干;支起的横杆一根。  实验:如图 1—2,将瓶子用细绳系牢,井排地紧贴着悬挂在支好的 横杆上。用手拽起一只瓶,让它朝着另一只瓶摆过去。它们碰撞后,第 一只瓶子停了下来,运动传递到另一只瓶子上,使它顺着第一只瓶子原 先的运动方向摆了出去。这个实验还可以用更多的瓶子来做。  原理:动量守恒定律和弹性定律在这个实验里起了作用。瓶子是弹 性物质,可以传递动量。  注意事项:实验时要用质地较厚的瓶子,才不易破碎。但仍然要留 神。  用两根细绳分别吊住两只瓶子,实验效果会好一些。如用一根绳子 来悬挂两只瓶子,容易使它们乱摆动。 

      3.你有多少马力?      实验用品:米尺一把(或皮尺、卷尺);马表一只;楼梯一座。  实验:用尺量一量楼梯上每一个台阶的高度,再数一数楼下到楼上 共有多少台阶。算出楼的总高度(即垂直高度)。假如楼梯总共 3 米高, 你的体重是 50 公斤,那么你上一次楼所做的功就是 150 公斤米( 50 公斤 ×3 米=150 公斤米)。马力是功率单位,它表示每分钟做功 4500 公斤米 或每钞钟做功 75 公斤米。 所以, 如果你能在 5 秒钟里爬完 3 米高的楼梯, 那么,你的功率为每秒 30 公斤米,大约相当于 0.4 马力。      4.桥梁原理(1)     

  实验用品:长一尺、宽三寸的硬纸板数张;玻璃瓶一只;厚书几本; 沙子若干。  实验:如图 1—3 中所示,将两块硬纸板迭放在一起,让它们的两端 支架在两摞书上,搭成一座简易“桥梁”。把玻璃瓶放在桥中央,桥将 明显地向下弯曲,看起来难以承受瓶子的重量。如果用同样的两只硬纸 板,按照图 10—12 中下面所画的那样架成“桥”,则不仅能承受住瓶子 的重量,而且,即使在瓶里装满沙子,“桥”也不会被压坏。  原理:在前一个实验中,桥板又薄又长。在它中部放上玻璃瓶时, 纸板的弯曲程度必须很大,才能产生足够的向上的弹力来抵消(承受) 瓶子的重力。而在后一实验中,压在桥上的负荷,主要是靠下面的那块 硬纸板来承担的。下面那块硬纸板呈拱型,可将所受的重力分散,因而 “桥”面会发生较大形变。 

    5.桥梁原理(2)      实验用品:普通的长条形硬纸板和同样大小的中间有波纹状夹层的 纸箱板各一块;厚书若干本。  实验:将普通的长条状硬纸板(长 1.5 尺、宽 2 寸)横担在两摞书 上搭成一座“桥梁”。它几乎不能承受任何重量。如果采用有波纹状夹 层的纸箱板来搭桥,负重能力就会大大增加。  如果把这种有夹层的纸箱板撕开后再合在一起做桥梁,承重能力又 显著降低了。(如图 1—4)  原理:中间有波纹状夹层的硬纸板,具有比普通硬纸板强得多的抗 拉抗压能力。这就是为什么许多铁桥的钢梁之间,装有大量斜向支杆的 道理。 

      6.工字钢原理      实验用品:米尺一根;装有书的书包的一只。  实验:用手担住米尺的两端,在米尺的中央悬挂着书包。当米尺象 图 1—5 中的上图画的那样侧立着的时候,米尺几乎不向下弯曲。如果将 米尺象图 1—5 中的下图画的那样平担着,那么悬挂着的书包将使米尺明 显弯曲。 

  原理:根据力学理论和工程实践的经验可知:横梁承受重负荷的能 力与横梁在垂直方向上的厚度的立方成正比。  在建筑工程中广泛使用的工字钢,其设计思想就是基于这个原理。 

    7.滚弹球的学问      实验用品:带槽的直尺两把;厚书数本;玻璃弹球若干只;平整的 地面一块。  实验:将直尺的一头斜支在厚书上,让弹球从直尺上滚下来。试测 量并比较弹球从高度相同、但倾斜度不同的直尺斜面上滚下来时,在地 面上所滚动的距离。经过数次实验,你会发现,这个距离是相同的。(如 图 1—6) 

  原理:质量相等的弹球,所处的高度相同,它们所具有的势能也相 同。因为势能等于质量与高度的乘积。当弹球沿直尺滚下来时,势能转 变成动能。所以,不管直尺的倾斜度如何,弹球滚到地面时所具有的动 能都是相等的。因而弹球都是以相同的初速度沿地面滚动的。那么,它 们在地面上滚动的距离当然应当一样。 

第二章  声音和振动      8.雷电离此有多远?      实验用品:马表一只,远距离的雷电一次(或其它能看见的远距离 声源)。  实验:一见到闪电,立即捺马表计时;一听到雷声,就立即停止计 时。马表上记下的时间就是声音传到耳朵所需要的时间。由此即可算出 闪电离自己的距离。  原理:声音在空气中传播速度约 334 米/秒。如果声音经 5 秒钟传 到耳朵,那么声源距听者的距离即为 1670 余米,略多于 1 海里。  闪电的传播速度极(即光速,每秒约 30 万公里),所以它的速度在 上述计算中可忽略不计。  注意事项:如果没有马表,还有一个估测距离的方法。用口数“一 千零一、一千零二、一千零三……”,每数一个数目的时间约为 1 秒。 每秒钟即相当声音走过 1/5 海里的距离。      9.奇妙的管笛     

  实验用品:吸汽水用的内径较大的麦杆或塑料管一根;锋利的剃须 刀片一只。  实验:把吸管从中间切断,让切口稍斜一点。将其中半截管的一端 压扁,注意不要压扁切口端。将两段半截管如图 2—1 所示的那样对好。 衔住头并吹气,管中就会发一种悦耳的乐音。如果你按住吸管端出口的 手指移开,那么,再吹时发出的声音就会提高八度。  如果不断更换下半截管子的长度来分别作实验,效果会怎样呢?你 不妨试试看。  原理:这个实验就和管风琴或其它管乐器的道理一样,巧妙地利用 了空气柱共鸣的规律。  一端封闭的空气柱,开口端振动最强,叫波腹;封闭端的振动为零, 叫波节。在两端都不封闭的管子中,两个开口处的振动都最强,有两个 波腹。在它们中间有一处波节。这样,一端封闭的管中发生共鸣时,它 的波长一定是两端开口管子的两倍,声波的频率则是其一半。振动频率 越高,音调就越高。所以,当手指从下半截管子的管口移开后,音调就

升高一倍(八度)。      10.神秘的声源      实验用品:玻璃杯一只;刀、叉各一把;没有桌布的桌子一张。  实验:如图 2—2 所示,请一个人坐在桌边,留神地倾听安静的玻璃 杯。实验者用手指捏住叉子,让叉柄着地直立在桌面上,然后用餐刀敲 击一下叉子。这时倾听者就会觉得叉子振动声音是从玻璃里发出来似的。   原理:假如叉子置于桌子上空,那么叉子发出的微弱的声波就得靠 空气传过来。现在让叉子接触桌面,桌面就好象乐器的振动板那样随着 振动起来。这振动又直接传给置于桌面的玻璃杯,杯里的空气还可能产 生共鸣。这样一来,声音不仅更响了,而且还好象来自玻璃杯。 

      11.气球唱歌      实验用品:玩具气球一只。  实验:将气球吹足气后夹在手臂下,然后象图 2—3 中左上角所示的 那样,时而有规则、时而无规则地不断拉扯气球的颈部。由于不断改变 对气球颈部的压缩和伸张的程度,气球朝外冒气时就能发出各种不同的 声音,如同唱歌一样。  原理:空气从气球颈部逸出时,气流是很不稳定的气球颈部的伸张 和收缩造成空气一阵阵喷射并引起气浪如果气浪不规则地出现,就将产 生噪音。如果气浪是在有规则的时间间隙里产生,那就会发出相当悦耳 的乐音。 

      12.自制小鼓      实验用品:空咖啡听一只;汽球皮膜两大块;漏斗一只;蜡烛一支。   实验:除去空咖啡听的两个端盖,将玩具气球的胶皮膜蒙上去绷紧, 并用细绳扎牢。轻轻敲击胶皮膜,就会振动发声。这就是我们新做成的 一只小鼓。  如果象图 2—4 中所示的那样,将一只漏斗罩在胶皮膜前,它就能把 空气的振动集中起来。这时,从漏头管中出来的空气竟能吹熄一支点燃 着的小蜡烛!  原理:敲击胶皮膜使它发生振动,这振动通过咖啡听中空气传递使 另一端的胶皮膜也振动起来。  波在咖啡听中的传递是非常快的。在行驶中的很长的列车里,利用 波的传递,就可以在极短时间里,让所有车厢的制动器同时工作。 

      13.波形      实验用品:柔软的轻弹簧一只。  实验:如图 2—5 所示的那样,将弹簧夹住。用手指轻弹它一下,就 会有一个波沿着弹簧的轴向朝远处传播。这个波我们可以很清晰地看到。   原理:弹簧的第一匝钢丝圈被触动后,它立即把运动传给第二匝钢 丝圈,而自己则回到原来的位置。第二匝钢丝圈又重复这一动作,将运 动传递给第三匝钢丝圈。直至这个波传完整个弹簧。  声音传播的时候,空气的振动也以类似的方式传递。只不过声源发 出的波是向四面八方辐射出去的。声源附近的空气被激发而振动起来时,

它立即把振动传给紧挨着它的空气,如此逐一传向远方。声波在空气里 传播时,空气的分子处于一种人眼看不见的疏密不断更替的状态。 

 

第三章  生物、生理和心理     

      14.触觉      实验条件:削好的铅笔两支;配合你一起实验的伙伴一位。  实验:如图 3—1 所示,用两支贴近的铅笔尖轻轻接触你伙伴的一只 手指,你的伙伴很容易就清晰地感到有两个触点。用同样的办法,分别 同时用两支铅笔或一支铅笔,去触动你伙伴身体的其它部位,她就很难 感觉出,你使用的到底是一支铅笔还是两只铅笔。  原理:手指上产生触觉的神经末梢非常密集,而在身体其它部位, 触觉神经末梢的分布较稀疏,所以会出现上述现象。你不妨分别在脸颊、 舌头、背部、臂膀、手背、腿上试一试这个实验。你还可以做个更有趣 的实验,来验证触觉神经末梢的分布情况:用两支贴得很近的铅笔尖去 触动身体的某一部位,然后仍在此处,将笔尖逐渐分开,反复接触。看 看你的这位伙伴,需要两支笔尖分开多远的时候,才能感觉出是两支铅 笔。      15.树叶里的水分      实验用品:活植物一株;玻璃纸一张。  实验:用玻璃纸将植物的枝叶包扎起来,在茎部系紧。不长时间, 玻璃纸上就会凝结起许多小水珠。  原理:植物从根部吸收水分,再从叶、花和茎部将水分排出。但大 部分水分都是叶子上释放出来的。不过,植物吸入的水分并非全部被排 出,有一部分被用来作养料了。  注意事项:盆栽植物最适合用来做这个实验。也可以把植物从茎部 切断,插入水中来做。      16.奇妙的大脑      实验用品:不透明的广口瓶或空罐头听两只(要求外形一样);能 装入广口瓶或罐头听的金属物品或其它重物若干。 

实 验 ( 1 ) : 在一只广口瓶里装入一些重物后,旋紧瓶盖。把另一 只外形极为相似的广口瓶的盖子也旋紧。这样,两只广口瓶谁轻谁重就 很难分清了。请另一个人迅速走近桌子,双手各拿一只瓶往上一举,结 果空瓶立即被举起来,而重瓶却几乎没离开桌面。这当然事前并不知道 哪只瓶装有重物。  实 验 ( 2 ) : 从学校实验室借来一只装满水银的小瓷瓶。请你的朋 友把它拿起递给你。很奇怪,他第一次竟未拿动这个小瓷瓶。他万万没 有料到,这么点大的小瓶竟如此沉重。  原理:我们的大脑对肌肉的指挥通常都不假思索,而是凭印象做出 反应。看到两只一样的瓶子,就以为它们都是空瓶,一样重。于是就按 估计的情况来指挥肌肉收缩(用力),结果重瓶没举起来。大脑发现这 一失误,并做出相应的反应,总是需要一定时间的。      17.面包与霉菌     

  实验用品:玻璃瓶或碟子一只;金属箔一张;面包一块;硬导线一 小段;水少许。  实验(1):象图 3—2 所示的那样,将一片面包用硬导线悬挂在瓶 子里,或直接放在碟子上。在瓶子或碟子里盛一点水,以使面包保持一 定温度。为使温度稳定,还可用金属箔将瓶口盖起来。一定时间之后, 面包片上就会出现霉菌的小斑块。  实 验 ( 2 ) : 将生长出的霉菌取出一些,拿到显微镜或放大镜下观 察。你会看到它们各种有趣的形态。  原理:面包上的霉菌大都属于真菌。真菌的孢子,包括那些面包上 霉菌的孢子,在空气中到处都有。当它们落到面包上,在温度、湿度等 条件合适时,就会很快生长成霉菌。它们形成一层覆盖致密的菌落,往 往只需几天功夫。  霉菌的颜色有多种,其中有一片蓝绿色的霉菌叫盘尼西林。医院里 常用的青霉素,就是从它的一个品种里提炼出来的。      18.幻觉     

  实验用品:在纸上按图的样子作一幅图。  实验:如图 3—3 所示,手持一幅许多大圈套小圈的图,作迅速而短 促的圆周运动。注意一定不要让圆心的运动幅度过大,即让圆心的运动 轨迹成一个极小的圆周。这样,你就会发现,整个画面就象轮子一样转 动起来了。  原理:感觉到圆圈明显转动,是由于视觉暂留现象的结果。也就是 说,眼睛在视觉刺激停止之后,仍能在一个短暂时间内,看到物体原来 的像。在这个实验里,当圆圈的位置已经移动之后,眼睛仍能在原来位 置看到它的像,于是大脑得出这些圆圈明显转动的印象。  视觉暂留现象在我们看电影或看电视时是非常起作用的。银幕上的 画面并不是连续不断的,它们在不断地快速更换着。我们的眼睛能在前 一幅图像消失后仍看到它,接着又看到更换了它的第二个图像,从而使 我们看到了一个不断连续运动的画面。      19.看错了?      实验用品:按图所画的样子,作一幅与它相似的更大些图画。  实验: 仔细揣摩这幅图画, 画中的楼梯究竟是正立的,还是倒立的? 不久你就会发现,这楼梯一会儿是正立的,一会儿又倒过来了。 

  原理:这是一个古老的幻视实验,叫做“斯柯罗德楼梯”。它是一 张模棱两可的画图,这表明我们的视觉过程常会出现动摇不定的状况。      20.组织的冷冻      实验用品:常见蔬菜,如莴苣、白菜、胡萝卜等各若干;电冰箱一

台。  实 验 ( 1 ) : 把若干种蔬菜同时放入冰箱,每隔几分钟观察一次。 你会发现,有的蔬菜冻得快(硬结得快),有的冻得慢。  实 验 ( 2 ) : 可用水的实验来帮助理解上述现象。把少量水分别倒 入玻璃杯,在其中一只杯里加入一些食盐。然后将两只杯子同时放入冰 箱。你会发现,没加盐的水结冰速度比溶有食盐的水来得更快些。  原理:本实验的设计者在实验中发现,莴苣冰冻得最快。可能的原 因有二,一是莴苣所含的水分中溶解的化合物浓度较低;二是莴苣表皮 细胞多,表面积较大,易于散热。  一般来说,蔬菜冰冻所需时间与它所含的水分有关。组织中的水分 越是不纯,它的冰点就越低。 

      21.泥土中的矿物质      实验用品:花盆一只;水壶一只;桶一只,泥土、小石子、沙、清 水、蒸馏水各若干。  实 验 ( 1 ) : 在花盆的底部铺一些小石子,石子上部放泥土,再把 这只花盆支放在水桶上。向花盆里缓缓浇水,让水渗透泥土,经小石子 过滤后滴漏到水桶里。这些水就从泥土中获得了许多有益于植物生长的 养料。 

  实 验 ( 2 ) : 选三株植物做对比实验。将一株植物栽在花圃里的土 壤中;第二株植物栽入沙中;第三株植物也栽在花圃里的泥土中。第一 株植物,经常用实验(1)里所说的办法得来的水(即富有养分的水)来 浇灌;其余两株都用蒸馏水浇灌。观察比较它们的生长情况。 

原理:植物所能吸收的营养物质必须是水溶性的,即溶解于水。水 在从花盆泥土中渗漏过去时,泥土里的很多养料,其中不少是矿物质, 都溶入水中。  用这种富有营养物质的水来浇灌家庭里栽培的植物,一定比用蒸馏 水或自来水浇灌的植物生长得更好。      22.绿叶再生     

  实验用品:非洲紫罗兰或其它植物一株;陶资花盆一只;泥土、水 各若干;根激素少许。  实验:从紫罗兰植株或其它植物上摘下一片成熟的叶子,将刚折断 的叶柄末端在根激素中浸一浸。然后再把这叶柄插入水中或栽入泥土。 在 2~4 星期内,在叶柄的末端就会长出一些新植物体。把这些新生体摘 掉,原来的叶子和叶梗还可以用来再生新植物体。  注意事项:这个实验,如果是采用将叶梗栽入泥土的方法来做,就 要用塑料袋把花盆覆盖好,以保持花盆里的湿度。要注意避免阳光直晒。 假如使用的水是含氯的城市自来水,那就要把水先盛在塑料桶或搪瓷容 器里放置一夜,然后微微加热,冷却后来再来浇灌植物。这样处理的目 的,是为了除去自来水里所含的氯。      23.土壤的吸水性      实验用品:瓦罐三只;红粘土、沙、表层土、水。  实验:如图 3—8 所示,把红粘土、沙和地表土分别装入三只瓦罐, 压紧。向二个瓦罐里各倒入等量清水,注意观察。  倒进装沙瓦罐里的水,很快就渗入沙中了;红粘土上面的水,过了 很长时间也没完全渗进去;地表土上面的水,待了一会儿也慢慢渗透下 去了,并且较均匀地和在泥里。  说明:这个实验形象地说明了农业上保持水土的重要性。当地层表 土被破坏,露出粘土层的时候,雨水一落上去,就会很快流失。因而, 容易发生洪水灾害。沙质土壤很容易让水渗透,不易保持水分。而地表 土能较持久地保持雨水,对植物生长极为有益。  表土一旦被毁坏,很难恢复。这对于具有生态学头脑的人来说很重 要,必须牢牢记住这一点。 

      24.意念加热      实验用品:小型温度计一支。  实验:冬天,当你的手冰冷的时候,将一支小型温度计攥在手心里。 同时,头脑里不断想象:“我的手正在变暖。”看看温度计的指示数, 手是否真的变热了。如果你的手本来就不冷,那你就不断设想自己的手 正的变冷;看看温度计,手是不是果真变冷了。注意,实验时要有耐心, 反复作同样的设想。 

  原理:心理学家爱德华?泰柏博士在他所发表过的 20 篇论文中,有 19 篇都提到所谓“想象中的温度”和“生物回授”方法可以改变皮肤温 度的事。  一位年仅十岁的小学五年级学生贝斯克利斯梯夫,未经任何技术训 练,就靠“意念加热”的方法,使她手上的温度改变了三度。刚开始的 时候,她只是紧握温度计,15 分钟后,温度计的读数与她手上的正常温 度一致,然后意念想象便开始起作用,使手心温度上升。  这是一个对男女小孩来说,既安全又有趣的心理学实验。      25.自制罐头     

  实验用品:广口瓶两只(带密封盖);铝锅一只;加热炉一只;肉 汤汁或新鲜水果若干。  实验:将汤汁分别盛入两只广口瓶。将其中一只盛汤广口瓶放入铝 锅加水煮沸,就象制罐头那样。而让另一只盛汤广口瓶放置一旁自然冷 却。再将煮过的广口瓶趁热密封好瓶口。然后将两只广口瓶都放置起来。 不几天,未经煮沸的汤汁就会变酸或发霉,或者又变酸又发霉。而煮沸 后又密封起来的汤汁安然无恙。  说明:意大利生物学家斯波兰查利就是用这个实验来说明空气里携 带着许多微生物生命。通过煮沸的方法能杀死这些微生物。      26.饼干色变     

  实验用品:碟子一只;家用碘酒、水、饼干各若干。  实验:在半杯水中滴入两滴碘酒,搅拌均匀备用。将一块饼干放在 碟子上,向饼干上加水数滴,使其潮湿,再咀嚼另一块饼干,直到感觉 到它有了甜味之后,小心地把它吐到碟子上。最后,在碟子上的两处饼 干上各滴上几滴配制好的碘酒溶液。看看会有什么区别?  当碘溶液加到潮湿的饼干上的时候,饼干立刻变成紫色;而加在咀 嚼后的饼干上却看不出什么颜色变化。  原理:遇碘即变紫色是被检验物中有淀粉存在的特有标志,这表明 饼干里含有淀粉。唾涂能使饼干里的淀粉转化为糖,因此,在咀嚼后的 饼干糊上加碘就没发生颜色变化。人对淀粉的消化都是从口腔开始的, 然后在胃里继续进行。     

27.矫正视力无需眼镜     

  实验用品:卡片纸一张;缝衣针或大针一根。  实验:用针在卡片上刺一只小孔。请一位必须戴上眼镜才能看书的 人配合你实验。先让他取下眼镜,闭上或遮住一只眼来看书,他当然看 不清。然后让他手握卡片纸,紧贴着眼睛,通过卡片纸上的小孔去看书, 字迹变得清晰可辨了。  原理:有些人由于眼睛有缺陷,进入眼睛的光线不能恰巧在眼球底 部的视网膜上聚焦。戴上眼镜,镜片的凹凸可以矫正这种缺陷,使进入 眼睛的全部光线得以正确会聚。但是,如果进入眼睛的只有一条光线, 那就不存在聚焦问题了,它能直接到达视网膜而成像,就象图 3—12 中 粗线所示的那样。      28.感染      实验用品:完好的苹果两只;有烂斑的苹果一只;针两枚;火柴一 盒;细绳一段。  实验:取一只完好的苹果,在它柄上系一截细绳作标记。拿起一枚 针,在火柴的火焰中灼热灭菌,等它冷却后,插入有烂斑苹果的烂斑中。 取出这根针,不要擦拭它,就立即将它插入做过标记的好苹果里。  将另一根针也进行灼热消毒,不要触及烂苹果,直接插入没做标记 的完好苹果里。  分别拔掉两只苹果上的针,扔掉烂苹果。把这两只经过处理的完好 苹果同时放在一间较温暖的房间里。  如果其它的条件因素都一样,那么,一段时间过后,做了标记的那 只苹果上,就会在针扎过的地方,出现一个烂斑。  原理:烂斑上的细菌,通过针被转移到好苹果上,使好苹果受了感 染。 

第四章  水和表面张力      29.油滴为什么总是圆的?     

  实验用品:水一杯;酒精一瓶;胶皮滴管一只;油少许。  实验:水和酒精的密度不同,但它们能混溶。当和酒精混和的比例 适当时,就可以做一个有趣的实验。  我们向酒精与水的混和液里滴入油滴,如果油滴向上飘浮,就再加 一些酒精;如果油滴往下沉,就再加一些水,直至油滴置于液面之下, 较稳定地悬在混和液之中。这时,我们就观察到,油滴总是呈圆球状。  原理:油滴的表面张力,总是拉引着油滴,使它采取表面积最小的 形状,这个形状就是球形。      30.布和海绵     

  实验用品:水一盆;海绵数块;棉布数条;石头一块。  实 验 ( 1 ) : 把一块海绵放于水中(一半露出水面,另一半触到盆 底),将布条折叠后放在海绵上面。水很快就朝上浸润了整块海绵,但 再朝上浸润棉布,速度就慢多了。  实 验 ( 2 ) : 将棉布换成另一块海绵,放置在被浸润的第一块海绵 上。仔细观察水浸入第二块海绵会不会比浸润棉布更快些。  实 验 ( 3 ) : 这次改用两块干海绵,一块放入水中,另一块放它上

面。但在它们之上还加放一个镇纸石或其它重物,以使两块海绵压得更 紧。这样,水浸润上面那块海绵就更容易了。  原理:海绵中的纤维是紧密相连着的,因此,水容易通过所谓毛细 管作用,在海绵内部上升。折叠的布条中没有那么紧密相连的纤维网络, 水到了那里几乎停止上升。所以棉布的浸润特别慢。  毛细管的作用,使得油可以在灯芯中上升,也使得水能够在土壤里 上升。      31.云      实验用品:牛奶瓶一只;冰砖一块;热水少许。  实验:向牛奶瓶里倒入一些热水,用冰块盖住瓶口,小小的云朵就 会在瓶内上半部出现。你知道是什么将云朵支持住的?  原理:实际上,无论什么样的云朵,只要温度恒定,不受气流干扰, 也不受其它方面的触动,都将在空气中下降的。只是由于组成云的水滴 非常轻,在空气阻碍下,下降得不那么快。连最微小的气流,都能把云 带走。如果云中雾滴互相联结变大变重,它们就会直接落下,这就是下 雨。  在这个实验里,是上升的热气流,给了云朵中小水滴向上的推力, 使它悬浮的。  云的升降取决于上升气流的大小多少。仔细观察自然界的雾,你就 常能看到它们在下降。      32.闪烁的液体      实验用品:平底锅一口;酒精一瓶;水若干。  实验:在平底锅里盛一些水,向水面的中心部位滴加酒精,我们就 可以看到一种美的奇异的闪烁效应。闪烁现象不断向锅的四周边沿扩展, 直到酒精和水混和均匀后为止。  原理:单独放置的每一种液体,都有自己一定的表面张力。当酒精 进入水面并向外扩展时,水的表面张力被破坏,水面及酒精滴都受到了 不平衡的拉力,于是造成液面的轻微动荡,出现闪烁不定的折光效应, 直至两种液体混和后,表面张力趋于稳定同一时为止。      33.火柴杆小戏法     

  实验用品:火柴棍数根;清水一杯。  实验:向你的朋友提出一道小难题:用一根火柴棍把另外两根火柴 棍提来;条件是不准用线捆扎。  如果将三根火柴棍都浸湿,就容易办到了。将火柴棍浸湿后象图 4— 3 下方所画的那样排列好,下面两根火柴棍就轻而易举地被提起来了。  原理:水分子间具有粘连在一起的趋向,这叫粘着现象。水也能粘 连在火柴杆上,这叫附着现象。水和火柴杆之间的附着力,大到完全可 以支持住两根火柴杆的分量。      34.雪哪儿去啦?     

  实验条件:冬季小雪;卫生丸若干。  实 验 ( 1 ) : 在严冬刮风的日子里,观察一场小雪。当风力较强的 时候,雪很快就消失了。这时,温度显然在冰点以下,我们知道,雪在 此时是不会融化的。  实 验 ( 2 ) : 让一些卫生丸敞开放着。一段时间过后,卫生丸全都 不翼而飞了。  原理:雪是由冰的晶体所组成。冰有一个特点,就是能直接从固态 变成气态,而无需经过液态来转化。这种现象叫做“升华”。  刮风时下小雪,雪无需融化就直接升华了。但是,如果冰块较大, 升华现象就表现得不够明显了。卫生丸的消失,也是由于升华引起的。      35.奇异的冰块 

   

  实验用品:盛凉拌菜用的碗两只;装有冰水混和物的水壶一只。  实 验 ( 1 ) : 向一只碗里注入大半碗冰水;向另一碗里注入大半碗 热水。然后在每一只碗的中央放入一小块冰。观察现象。  实 验 ( 2 ) : 在每一只碗的中央放两块浮冰。它们是逐渐分开呢? 还是互相靠拢?  原理:冰块能安静地浮于冰水中央,不会有什么异常。但却不能安 稳地浮在热水中央。这是因为热水不断使冰熔化,从冰块上熔解下来的 冰冷的水流入热水后在碗里造成不规则的、向着四周碗沿的对流。这种 对流,最终将冰块带到碗的边沿。      36.附着力与内聚力     

  实验用品:码尺一根;方形木板两块;小铁钉、线、水、沙各若干; 水盒一只。  实验:照图 4—6 中所示,在码尺两端悬挂着两块水平的方形木板, 并以码尺中央作支点将整个装置悬挂起来。在码尺一端的方木板下放置 一盆水,让木板与水面接触后提起来。在另一端方形木板上加沙,使之 平衡。  现在再让已被沾湿的方木板降至水面,使它粘附在水面上。这时必 须在另一端的木板上添加多得令人难以置信的数量的砂,才能使这一端 的木板挣脱水面的粘附。  原理: 不同类型的物质分子间的吸引力 (在这个实验里是水和木板) , 叫附着力。同种物质分子间的吸引力叫内聚力(在这个实验里就是水)。

上面的实验说明,木材与水之间的附着力大于水分子之间的内聚力。      37.不用吸的虹吸管     

  实验用品:容器两只;软管一段;水若干。  实验:在一只容器里盛入水,放置在桌上。把另一只空容器放在椅 子上或地板上。总之要让空容器比盛水的容器位置低。  手握软管在水中盘旋,灌满软管。用手指按住软管的末端,抽出水 面,并使之向下对着那只空容器。注意勿让软管的另一端离开水面。移 开手指,虹吸作用就立即开始。  原理:用手指按住软管的末端,是为了使软管被拿起跨越容器边缘 时,依然充满着水。当软管的末端低于水的时候,上边容器里的水,就 会在大气压强的作用下,通过软管流下来。  为什么软管两端的大气压强会不等呢?这是因为,软管低端所受到 的压强等于一个大气压强再加上软管内液柱的压强。  有许多液体吸入口腔是很危险的,所以,一般不要采取用嘴吸的办 法来使虹吸管工作。      38.水的喷射      实验用品:带有严密盖子的塑料瓶一只;细锥一把;水若干。  实验:在塑料瓶沿底的边缘锥出一只小孔;然后把瓶子满水。旋紧 瓶盖,瓶里的水就不会从小孔里喷射出来。如把瓶盖一松,水就喷射出 来了。  原理:这也是个有关表面张力的问题。水的自身重量,通常能使水 喷射出来。但瓶口封严后没有空气进入塑料瓶,水就喷不出来。这是因 为处于小孔表面的水仅会受到大气压的作用,还会受水的表面张力的作 用。  如果打的孔太大,空气能在水喷出时同时挤入瓶中,那末,即使不 打开瓶盖水也能喷射出来。如果孔径很小,水的表面张力就是以阻止水 的外溢和空气的挤入。      39.液层 

   

  实验用品:较深的玻璃杯一只;水、医用酒精、食油、不同浓度的 糖浆各若干。  实验:先在玻璃杯中盛半杯水,再加入约 1/3 杯酒精,水和酒精将 混溶在一起。向杯里加入一点浓度很大的糖浆,再加一些浓度较小的糖 浆,它们将沉入杯底,分层排列。最后,再向杯里加入食用油少许,食 油将浮于最上层。  原理:比重即是该物质的重量与同体积的水的重量之比。水的比重 是 1。酒精的比重小于水,因此,当它与水混和后,混和液的比重小于 1。 如果杯中各液体不相溶解的话,那么从杯底数起,较轻的液层总是浮在 较重的液层上面。      40.沙丘中的城堡     

  实验用品:沙滩一块或沙池一方。  实验:使沙潮湿后,用沙建筑一座城堡。同时注意观察,沙粒在潮 湿时是如何粘结在一起的;一旦干了,沙粒又是怎样分崩离析的。  原理:水分子如果处于其他许多水分子的包围之中,那它对各个方 向上的水分子都有相互的拉引作用。可是,如果和某一方相邻的不是水 分子,那就会产生表面张力。这作用就象一张绷紧了的橡皮膜,使潮湿 的沙粒粘结在一起。  如果沙是干的,就没有了表面张力;如果沙全都浸在水里,也没有 表面张力的效应;因为此时分子间的引力在各方向上都相等。沙丘中的

城堡之所以能造成,是因为所有沙粒都受到了水的表面张力的作用,相 互依附、相互拉引。  顺便说一下,通常所说的流体,往往是指气体或液体。但也有些固 体物质,如干沙面、粉、甚至小石子,在从卡车上倾倒下来的时候,也 能表现出流体的某些性质。      41.晶莹的冰块      实验用品:电冰箱一台;制冰块用的盘子两只;冷、热水各若干; 瓶子一只。  实 验 ( 1 ) : 在一只盘子里盛满自来水;在另一只盘内盛满几乎滚 开的水。将两只盘子都放入冰箱。结果用热水制出的冰块清晰晶莹。 

  实 验 ( 2 ) : 将自来水注一瓶中,然后猛烈地摇动瓶子。将瓶里的 水倒入盘子,你会发现摇动能使许多空气进入水中。  实 验 ( 3 ) : 让一瓶热水冷却后再猛烈摇动,然后用这瓶水制冰。 你会发现,制出的冰块里含有许多气泡。显然,摇动使水里溶入了不少 空气。  原理:一般来说,所有的水都溶有一些空气。自来水里的空气含量 相当大,加热或煮沸能使溶解在水里的气体变成气泡跑掉。结冰也能排 除溶解在水里的空气,但这些气体不是以气泡的形式冒出来,而是停留 在冰中。就是这些包含在冰里的气体,使得冰块中显现出云雾状花纹。      42.瓶中云雾     

  实验用品:牛奶瓶一只;火柴一盒。 

实验:将牛奶瓶口朝下拿着,擦一根火柴,放在瓶口燃烧几秒钟。 然后用嘴紧贴着瓶口使劲吹气,尽量压缩瓶中空气。突然放松瓶口,这 时,瓶里就会出现阵阵“云雾”,并能在瓶里持续相当长一段时间。  原理:用嘴向瓶中吹气,既能压缩瓶中空气,增加压强;又能增加 瓶里空气的湿度。空气在被压缩时,要微微产生一点热量,这些热量大 都被瓶壁吸收了。一旦放松瓶口,瓶内空气压强立即减小,体积立即迅 速膨胀。空气体积膨胀需要吸热,使得瓶内温度下降,由于这些空气的 温度较大,这时就必然会有一部分水蒸气要凝结成细小水滴,从而形成 云雾。  另外,点燃的火柴,一方面预热了瓶中空气,另一方面也增加了烟 尘小微粒。小微粒能进一步促进水蒸气分子在其周围凝结,形成云雾。 人们常常为此,把许多小微粒撒在大气中,这叫在空气中“播种”。那 些人眼看不见的浮游于空气中的水蒸气分子,在这些固体微粒上冷却时, 就凝结而形成云雾。  如果反复压缩和放松瓶中空气的压强,每次实验都能使瓶里的云雾 变得更浓。但要注意每次间隙时间不要过长。  这也就是人工降雨的基本原理。      43.奇异的乒乓球      实验用品:清水两盆;乒乓球两只;肥皂一块。  实验:让一只乒乓球浮在一盆清水的表面上,这只球会渐渐向盆的 边缘移动,最终就依附在盆的边缘上。  我们在另一盆水里加入一些肥皂,待肥皂溶解后,再把乒乓球放入 水中,这时,乒乓球就会较稳定地浮于这盆水的中央。 

  原理:由于表面张力的效应,水分子同时吸着乒乓球和盆壁,这种 情况我们可以从水面上发生的弯曲现象看到。是表面张力的作用,最终 将乒乓球拉到盆的边缘的。在水中加入肥皂,大大削弱了水的表面张力。 在肥皂水的表面,几乎看不出水面的弯曲现象,水面显得很平坦。这时, 水面已经失去了把球拉向盆边缘的力量。      44.浮力      实验用品:已除去两端底的空罐头听一只;正方形硬纸片一张;清 水一桶;玻璃杯一只。 

  实验:将已切去两底的空罐头听的一端用方形硬纸片堵严。然后, 以这一端朝下,将罐头中同硬纸片一齐压进水里。水的浮力将使硬纸片 紧贴在罐头听的一端不动。用玻璃杯朝罐头听里慢慢倒水,开始时,硬 纸片仍紧贴在罐头听的底部。等到听内的水位上升到与听外水面相平时, 或者是整个罐头听和纸片全都浸没在水中时,硬纸片就会脱离罐头听了。   原理:在水面以下任何一个深度处的压强,在各个方向上都是相等 的。当听内无水时,水的压强就向上推压硬纸片,使它贴紧听的底部。 当水倒入罐头,纸片底面所受到的向上的压强就逐渐减弱,直至听内外 水位相等时,纸片下面已经不再有比上表面更多的压强了。这时,被浸 透了的硬纸片就会在自身重力的作用下,脱离罐头听。 

第五章  电和磁      45.切开的水果为什么“生锈”?     

  实验用品:电池组;土豆一个;导线若干。  实验(1):如图 5—1 中所示,将土豆切成两半,然后把两根导线 的线头分别插入同一个土豆切面,其间相距约 2.5 厘米。导线的另外两 头分别接上电池组的正负极。不一会儿,就会在土豆切面的正极导线插 入处出现绿斑;在负极导线插入处会冒出小气泡。  实 验 ( 2 ) : 用另半块土豆做同样的实验,但通电前预先在插在正 极导线的地方滴几滴柠檬汁。通电后观察有没有色斑出现。  原理:我们知道,在土豆汁液中存在着一定量的阴离子和阳离子。 它们在电流作用下发生了氧化-还原反应。正极插入处出现绿斑,就是阴 离子被氧化后生成铜盐所特有的颜色;负极插入处冒出的气泡则是氢离 子被还原后生成的氢气。  这个实验还可以用来判别未知直流电源的正负极。  如果改用化学性质很稳定的铂丝作导线来做这个实验,仍然可以看 到色斑,只是颜色为较灰暗的粉红色。这说明土豆中某些化合物很容易 被氧化,空气中的氧气或其它氧化剂都可以促进这种氧化作用,只不过 速度不如通电来得快。  除了土豆,其它一些水果,如苹果、桃等,切开后暴露在空气中, 也都会变色。有人把这现象叫“生锈”。其实,“生锈”都是上面所讲 的氧化作用引起的。  为了防止冷藏水果“生锈”,通常在水果切口上喷洒一些抗坏血酸 溶液。所谓抗坏血酸就是维生素 C(Vc),市场上也有采用其它名称的。 维生素 C 是一种良好的还原剂,并对人体无害。它比水果中那些易“生 锈”的物质更容易氧化,它在水果切面上率先把氧“抢夺”过来,从而 保护了水果。  柠檬汁中含有大量抗坏血酸,平时也可以用它来防止土豆或水果在 空气中“生锈”。      46.地磁     

  实验用品:长短缝衣针各一根;软木塞一个;玻璃杯一个;永久磁 铁一块。  实验:如图 5—2 中所示,将两根缝衣针互成直角地插在软木塞上。 用长针作为支杆,把软木塞横担在玻璃杯的口上。不断调整另一根针的 位置和深度,使当软木塞平衡定位后,短针正好保持在水平方向上。然 后,取下软木塞,用永久磁铁的一端不断磨擦短针的针眼端,让其磁化。 再按原样把软木塞横放在玻璃口上,并把小磁针的方向对准南北向。这 时你就会发现小针的平衡位置发生了微妙的变化,它不再处于水平方向, 而是略微向下倾斜。  原理:磁针之所以向下倾斜,是因为地球的磁力线不是与地球表面 平行,而是指向地球内部的某一点。在地球上的不同地方作这一实验, 磁针的倾斜角度会不一样。只有在“磁赤道”上,磁针才保持水平。“磁 赤道”,是一条环绕地球的不规则曲线,仅一小部分接近赤道,其余都 在远离赤道的区域。  一般来说,愈接近赤道,磁针的倾角就愈小;而愈靠近两极,倾角 就愈大。如果处在地球的南北极,磁针的倾角应是 90°,即指向地心。      47.方便路灯      实验用品:双向双闸开关一个;单向单闸开关两个;电池一节;装 在灯座上的小灯泡一只;导线若干。  实验: 按图 5—3 中的下图所示,电路,联接好各开关、 灯泡和电池。 拨动电路中的任何一个开关,都能够单独控制灯泡,让它点亮或熄灭。 但注意,每个开关既可以向左合,也可以向右合;但必须合上才行。  图 5—3 中所画的是实用的室内照明接线图。如果把这个电路用于两 层楼梯间的电灯照明,就成为方便路灯,既不论在楼上或在楼下,都可 以自如地开闭电灯。 

  注意事项:做实验时千万不能用普通家用电灯的交流电作电源,因 为它的电压高,容易出危险。  这个电路在用于实际电路灯时,要采用图中规定的开关。      48.可亮可暗的灯泡     

  实验用品:手电筒小灯泡和灯座各两个;电压匹配的电池一组;双 向双闸开关一个;导线若干。  实验( 1):照图 5—4 中所示的方式接好线路。闸刀向右边合上时, 两个灯泡即并联在线路中。这时它们得到的电压相等,是电池供给的全 部电压,最亮。如果把闸刀向左边合上,两个灯泡之间就变成串联了, 电流先通过第一个灯泡再通过第二个灯泡。由于两个灯泡的标号一样, 它们电阻相同,每个灯泡只能得到电池全部电压的一半,灯泡当然就变 暗了。  实 验 ( 2 ) : 上一实验中所用的两只灯泡是标号相同的。如果我们 改用两只不同的手电筒灯泡(一只是两节电池用的,另一只是三节电池 用的),也将它们串联到电路上,它们就不一样亮了,那只两节电池用 的灯泡反而更亮些。你知道其中道理吗?      49.害羞的小针     

  实验用品:缝衣针两根;永久磁铁一块;光滑的桌面(桌子不能是 铁质的)或玻璃板一面。  实验:如图 5—5 所示,用磁铁的一头摩擦两根缝衣针使之磁化。把 这两根磁化过的缝衣针平行地置于玻璃板或光滑的桌面上,用手指轻轻 推动其中一根,让它们互相靠拢。如果发现它们互相吸引,就将其中一 根针调过头,再让它们逐渐靠拢。当它们接近到一定程度时,你就会发 现那另一根针羞羞答答一个劲儿向远处躲避。  原理:磁针都具有南(S)、北(N)极。当两根磁针相互靠近时, 如果正好是北极对北极,南极对南极,就会发生排斥现象,互相“躲开”。 如果相反的极性相互靠近时,它们就会紧紧地吸在一起。可见,磁体间 也存在着同极相互排斥,异极相互吸引的规律呢!      50.充磁、去磁、留磁      实验用品:永久磁铁一块;普通铁钉两枚。  实验 (1) 用一枚普通铁钉无法吸住另一枚铁钉。如果我们象图 5— : 6 中画的那样,先用永久磁铁吸住一枚铁钉,那末在这枚铁钉下面就可以 “悬挂”住另一枚铁钉了。显然,上面的铁钉在永磁体的感应的下具有 了磁性。这就叫做感应充磁。  要是我们硬把上面那枚铁钉从永久磁铁上拉开,悬挂在下面的铁钉 就会立即掉下来。这是由于当上面那枚铁  钉离开永久磁铁时,它因感应产生的磁性随消失了。铁钉一般都是软铁 制成的。软铁既容易获得磁性,也容易失去磁性。 

  实 验 ( 2 ) : 如果用钢针代替铁钉,重做上述实验,你会发现,当

上面的钢针被拉离永久磁铁后,下面的钢针并不落下来。可见钢针被磁 化后能够保留磁性。所以即使上面的钢针远离了永久磁铁,它仍然能继 续吸引着下面的钢针。  看来钢与软铁不一样,钢充磁后能留磁,而软铁不行。      51.自制电路检验器     

  实验用品:电池一节;手电筒灯泡一只;电烙铁一把;导线和胶布 若干。(注意所备小灯泡要与电池电压匹配。)  实验:如图 5—7 中所示,用导线把电池和小灯泡串联起来。如果没 有带接线柱的电池盒,就用烙铁把导线在电池两极上焊牢。另外两个空 着的导线头,就可以用手拿着来检验保险丝或其它电路是否完好了。  原理:先让两个空线头直接碰一下,灯泡即亮,说明检验器本身的 线路没问题。把两个导线头分别搁在保险丝盒的两端,若盒内保险丝完 好无损灯泡就亮,若盒内保险丝已坏灯泡就不会亮。  注意事项:用这个简易的检验器可以检验很多电器内部的线路是否 完好。因为电池的电压很低,实验时十分安全。但切切不可用它来检验 任何插在交流电源上的用电器。交流电的电压一般是 220 伏,非常危险!       52.导线发颤     

  实验用品:永久磁铁一块;玩具火车上用的小变压器一台;木板一 块;导线、木螺钉若干。  实验:如图 5—8 中所示,把永久磁铁固定在木板上。在磁铁前方左 右两侧各旋进一个木螺钉,两螺钉之间拉起一根导线。注意别把导线绷 得太紧,并让导线与磁铁头部相距约 1 厘米。 

把导线的一端接在变压器输出端的一个接线柱上,另一端拿在手里。 让变压器输入端接交流电源。当你把手中的导线头碰上变压器的另一个 输出接线柱,电流一旦接通,铜导线便发生振颤。  原理:当电流通过导线时,导线周围就会产生磁场。根据“同性相 斥,异性相吸”的规律,导线必然要受到永久磁铁的吸引或排斥。  由于来自变压器的电流是交流电, 其电流方向每秒钟改变 100 次 (50 赫兹),因此导线周围的磁场方向也以相应的频率变化着。这样,导线 就一会儿受到永磁铁吸引,一会受到排斥,于是发生高速振动。  注意事项:在这个实验中,蹄形磁铁或条形磁铁都可以用。图 5—8 中的实验模型里所采用的铜导线是 20 号线。      53.铅笔磁铁      实验用品:长铁钉一枚;铅笔一支;电池或玩具火车用的变压器一 只;回形针和漆包线各若干。  实验(1):用漆包线在长铁钉上绕 50 匝。将它置一堆回形针的上 方,线圈的两头接到电池的两个接柱上(或接通电源的变压器输出端)。 这样,我们就做成了一个电磁铁。它能把许多回形针都针都从盒子里吸 出来。 

  实 验 ( 2 ) : 用铅笔代替铁钉,重做以上实验,也能做成一个电磁 铁。但与“铁钉磁铁”相比,这个“铅笔磁铁”的磁场要弱很多很多。  说明:在有的科普读物上,作者断言用铅笔不能做成电磁铁。这样 说是不妥当的。与铅相比较,铁钉能起到线圈的磁场集中到端部的作用, 从而使磁性加强。 

第六章  空气、气压和气体      54.简易喷雾器     

  实验用品:清水一杯;吸汽水用的塑料管一根。  实验:把塑料管剪成两段,一段插入杯中的水里,另段叼在嘴上。 如图 6—1 所示,让两根管子的另一端成定角度靠在一起。朝塑料管里吹 气,水就会沿着插在杯中的塑料管上升。如果你吹气时用的力气比较大, 就会有许多水雾沿着气流的方向喷出来。  原理:吹气时在两管交叉处产生的气流速度很大。此时,这儿的压 强比周围静止的空气压强小。于是在大气压作用下,插在杯中的那根塑 料管里水面上升。当水升至管口时恰遇到气流的强大冲击,形成细小的 雾珠随气流喷出。      55.拔火罐     

  实验用品:潮湿的大口玻璃瓶一只;干燥的纸一张;火柴一盒。  实 验 ( 1 ) : 把纸揉成松松的小团,用火柴将它点燃后放入玻璃。 让纸团在瓶中燃烧一会儿之后,用一只蘸过水的手掌紧紧地盖住瓶口。 火焰闷熄之后,手掌就会被瓶子牢牢吸住。如果将手稍稍往上提,瓶子 就吸着手掌被提起来。不过要注意,不要把手提得太高,悬空时间也别 过长,以免瓶子掉下来摔碎。  实 验 ( 2 ) : 不用烧纸也可以做这个实验。先在玻璃瓶中倒入一些 开水,一两分钟以后,将瓶口转向朝下,让开水很快倒出,迅即用手掌 盖住瓶口。由于瓶中温度下降,水蒸气凝结,瓶内水压低,手掌便被玻

璃瓶吸住了。  原理:纸团燃烧的火焰使瓶子中空气受热膨胀,这时瓶内一部分空 气被挤出瓶外,火焰被窒熄后,瓶内空气冷却收缩,但由于瓶口已被手 掌盖严,外面空气进不来,所以瓶内气压降低。于是,瓶外的大气压便 牢牢地把手和瓶子“压”在一起了。我国中医常用的“拔火罐”的治疗 方法,就是巧妙地利用了这个原理。      56.自溢式家禽喂水器      实验用品:牛奶瓶一只;口径比奶瓶大一些玻璃杯一只;清水若干。  

  实验:在牛奶瓶里盛满水。如图 6—3 中所示,将一只空玻璃杯倒扣 在瓶口上。按住玻璃杯,迅速将奶瓶倒过来。奶瓶中的水必然有一部分 要流到杯中。但当杯里的水面略高于瓶口,即能封住瓶口时,瓶里的水 就不会再朝外流了。这样,大部分水仍留在奶瓶中。如果用手把奶瓶往 上提高一些,瓶里的水就会往外释放一些,这使得玻璃杯中的水面也随 着朝上升高。  原理:玻璃杯里的水受到大气压作用,使得奶瓶中的水不会一下子 全都流出来。因为杯中水封住了瓶口,空气进不去,所造成的压强与大 气压和杯中水所形成的压强平衡时,水是不会往外流的。除非玻璃杯中 水面太低,不足以封住瓶口而让空气进入瓶中,瓶中水才会流到杯里来。   这个原理已经用来成批生产家禽喂水器了。如图 6—3 里下图所画的 那样,家禽在水盘里饮水,盘里水的消耗可以不断地从倒扣在它上面的 瓶子里得到补充。瓶子里的水是不会一下子全部都倒出来的。      57.上飘还是下弯?     

  实验用品:白纸一张;厚书两本。  实验:如图 6—4 中所画的那样,把一张白纸横担在两本厚书上。用 嘴在纸的下方横向吹气,纸一定会朝下弯曲,而不会象你最初想象的那 样往上飘。  原理:流动着的空气,其侧向压强比静止时要减小。当你在纸的下 方吹气时,纸下面的空气压强变得比纸上面的空气压强小了。所以纸就 朝下弯曲。      58.热力马达     

  实验用品:方形纸片一张;剪刀一把;铅笔一支;缝纫机用的线轴 一只;大头针一枚;火柴一盒。  实验:如图 6—5 中所示的样子,将方形纸片剪成螺旋形,把这螺旋 形纸条展开,用大头针支架在铅笔上。再将铅笔另一端插入线轴的轴孔 中。将整个装置竖直放置在桌面边缘。擦着一根火柴,将火焰置于螺旋 纸带的下方,纸带便会慢慢地转动起来。  原理:火焰使周围空气温度升高,热空气比重小,向上方流动。这 一向上流动的气流就推动着螺旋形纸带转动起来。如果不用火柴加热空 气,而嘴向上吹气,也能达到同样效果。      59.倒冷气     

  实验用品:纸板箱或塑料箱一只;电冰箱一台。  实验:将纸箱或塑料箱放入电冰箱里冷却一两分钟,取出后小心地 盖好箱盖,拿到一个温暖无风的房间里。把箱子举过头,轻轻揭开箱板, 象倒水一样将箱子里的空气往仰着的脸上浇。你立即会感觉到,有一股 冷飕飕的气流扑面而来。  原理:与热空气相比,冷空气的比重大。因而,从冰箱里取出的冷 空气,能从上面倒下来。      60.飞  镖     

  实验用品:缝衣针一枚;细线一段。  实验:在缝衣针上穿一段细线。让针尖朝前,把针使劲向窗帘扔过 去。这根针就会象飞镖一样,直射窗帘,扎入布中。如果针上不穿细线, 就很难使针象箭那样始终保持尖端朝前,因此,扔出后一般都不能扎入 窗帘布。  原理:把缝衣针抛出去之后,针具有较大的动量。而细线在空气中 运动会受到较大的阻力,因此,当针向前推进时,线总是落在后面。这 实际上就是对针眼部位产生一个拉力,从而始终保持针尖朝前的方向。  弓箭的箭尾部有羽毛,火箭有尾翼,都是有控制方向的作用。      61.气垫滑行     

  实验用品:玻璃杯一只;光滑的塑料板或桌面一块;热水若干。  实验:如图 6—8 中所示用热水冲淋杯子,并在杯里留下少量热水。 然后把杯子迅速反扣在桌面上。这时,朝杯子轻轻地吹风或用羽毛推它, 玻璃杯便在桌面上轻松地滑行起来,就象滑冰似的,几乎没有什么摩擦 力。  原理:杯中热水倒出,便有空气进入,杯壁以及留下的热水所具有 的热量使这些空气发生热膨胀现象,从而把反扣着的杯子微微向上抬起。 这时的杯子已经不再与桌面直接相接触了,而是支持在一层薄薄的水膜 和“气垫”上。因此,杯子和桌面之间的摩擦力就变得很小很小了。  注意事项:这也就是“气垫船”的原理。气垫船的底部又平又大, 有若干个特别的鼓风机从船底向下吹气。虽然向下的气流不一定很强大, 但由于船底面积很大,所以向下的总气流的推力,已足以使整个船体上 升起一段小距离。这种“气垫船”曾被用来横渡过英吉利海峡。目前在 中国也已有类似产品在成功地进行营业性运行了。      62.倔犟的瓶装塑料袋      实验用品:玻璃瓶一只;完好无损的塑料袋一只;硬币一枚;细线、 橡皮筋各若干。  实验:如图 6—9 中所示用塑料袋的底部将硬币裹紧扎牢,并让捆扎 硬币的细线拖出一长截来。把塑料袋底朝下放入瓶子吹一口气让它胀大。 然后把塑料袋的口翻过来套在瓶口上,用橡皮筋把它们牢牢地固定在一 起。用手拉着细线往上拽,结果整个玻璃瓶都会被你提了起来。只要塑 料袋不漏气,也不被撕破,塑料袋是怎么也不会被你拉出瓶口的。 

  原理:往外拉塑料袋的时候,瓶里气体的体积就要变大,压强随之 减小。在外界大气压的作用下,塑料袋是怎么也不会被拉出来的。     

63.巧制大气压指示计     

  实验用品:玻璃一只;塑料管一段;厚书一本;橡皮膜一块(可从 破气球上裁取);橡皮筋、胶水各若干。  实验:将橡皮膜在玻璃瓶口绷紧,用橡皮筋扎紧。再用胶水将塑料 管的一端在橡皮膜上粘牢。拿一本厚书直立在塑料管旁,在书皮上画好 刻度,就如图 6—10 所示一样。这样塑料管的悬空端在刻度线上所指示 的位置,就能清楚而准确地反映出瓶子内外气压的变化。  原理:瓶子内外气压的变化,能使绷紧的橡皮膜发生微弱的上下位 移,悬空的塑料管的长臂,将这个位移放大了。  注意事项:实际使用的大气气压计并不是根据这个原理设计的。因 为在个实验中制作的气压计对温度的影响很敏感,温度的变化,易引起 瓶中气压的变化。      64.奇怪的火苗     

  实验用品:蜡烛一支;细铁丝窗一片;钳子一把;火柴一盒。  实验:如图 6—11  中所示,点燃蜡烛,用钳子夹住铁丝网窗纱放到 火焰中部,窗纱把烛焰拦腰给切断了,火焰只在窗纱下再燃烧,而窗纱 上方的火焰消失了。如果这时在窗纱上方原来该有火焰的位置用火柴点 火,又会燃起被切断的烛焰。更令人奇怪的是,当你把蜡烛吹灭之后, 立即迅速地在窗纱上方原来有火焰的地方点火,火焰又在窗纱上方燃烧 起来,而窗纱下方却没有火焰。  原理:当我们把铁丝网窗纱置于烛焰中部时,由于铁丝良好的导热 作用,使靠近窗纱处温度显著降低,于是火焰就在窗纱处终止了,窗纱 上方的火焰也就消失了。但来自烛焰的尚未燃烧的可燃性气体仍能穿过 网眼到达窗纱上方,只是因为那里温度低于燃点,不能燃烧。因而,用

擦着的火柴就可以把它重新点燃。第七章  热      65.奇怪的冰冻      实验用品:电冰箱一台;汽水一瓶;普通水一瓶。  实 验 ( 1 ) : 将汽水放在冰箱里冷冻到快要结冰的程度(但尚未结 冰)。把汽水拿出冰箱,打开瓶盖,虽然处在室温中,汽水瓶中却很快 结出冰块来。  实 验 ( 2 ) : 将一瓶普通冷水,用布包好后放入冰箱冷冻。经过较 长一段时间后,瓶里的水结成了冰,但瓶子却被胀裂了。  原理:(1)汽水中含有大量二氧化碳,因而冰点较低。打开瓶盖, 二氧化碳气化后,冰点升高了;同时,二氧化碳气化时还要吸热,使汽 水的温度进一步降低。于是,瓶里很快结出了冰块。  (2)水结冰时体积要增大,所以瓶子被胀裂。用布包着是为了防止 瓶子胀裂时玻璃碎片散落到冰箱里。      66.冻  油     

  实验用品:食油一瓶;电冰箱一台。  实验:将一瓶食油放入冰箱中(不要放入冷冻箱),不久食油便凝 结成固态。把油瓶从冰箱里拿出来之后,食油渐渐融化。注意观察,尚 未液化的固态食油总是沉在瓶底不往上层浮。  原理:有部分液体(如食油)在凝固时体积收缩,所以凝固往往是 先从底部开始的,然后再逐渐向上层发展。水是个例外,水在遇冷凝固 时体积膨胀,因而水结冰先从上层开始,逐渐向底部发展。水的这种性 质十分有用,否则,北方地区的江河湖泊在冬天,整个都变成固体了, 水中的生物还怎么继续生存呢?      67.吸热和散热     

  实验用品:相同的空罐头盒两只;温度计两支;黑色油漆、水各若 干。  实 验 ( 1 ) : 将一只罐头盒的里外都漆成黑色。在两只罐头盒里注 入等量的水,分别插入温度计,并排地放在日光下曝晒。每隔 10 分钟记 录一次温度。很快就会发现,涂过黑漆的罐头盒里温度升高得更快些。  实验(2):分别在两只罐头盒里倒入等量等温的热水。每隔 10 分 钟测量一次它们的温度。黑色罐头盒里的温度将下降得更快。  原理:黑色表面比浅色表面具有更强的吸热和散热能力。      68.温度高反而蒸发慢!     

  实验用品:平锅一只;炉子一只;水若干。  实验:将平锅放在炉子上烤得炙热时,让水珠滴入锅底。水珠立即 因剧烈沸腾而在锅底上乱滚。观察并记录一滴水珠完全气化所需要的时 间。  让锅稍微冷却一下,再让一滴入锅底。这时,水珠不再因剧烈沸腾 而滚动了。再记录一滴水珠完全气化所需要的时间。  你会发现一个有趣的现象:水珠在后一种温度较低的情况下完全气 化的速度,反而比前一种情况快!  原理:当锅底过热时,水珠因强烈气化而滚动。这时在水珠与锅底 之间,会隔着一层蒸气膜,这就减慢了锅底上的热量传递到水珠上的速 度。所以水珠完全气化所需要的时间就延长了。      69.用纸杯烧开水     

  实验用品:纸杯两只;铁片一块;炉子一台;水、食盐各若干。  实验: 把铁片平放在炉子上烧, 将一装有水的纸杯放置在铁片上(不 能让火焰与纸杯直接接触)。纸杯不但不会被烧坏,而且还能把杯中水 烧开。在另一只纸杯里不放水而放入食盐,也放在铁片上让炉火烧,纸 杯很快就烧坏了。  原理:在一个大气压下,水的沸点是 100℃。烧开水的时候,水温 是无论如何也不会超过沸点温度的,因为来自炉火的热量全都消耗在使 水蒸发上了。 食盐的熔点是 800℃, 所以, 盛食盐的纸杯在食盐熔化之前, 早就着火而烧毁了。 

第八章  光      70.玻璃瓶放大     

  实验用品:长铅笔一支;圆形和方形玻璃瓶各一只(玻璃杯也行); 清水若干。  实验:如图 8—1 中所示,先向圆瓶和方瓶中各倒入大半瓶清水,再 把长铅笔插入圆柱形瓶中,我们就会看到,铅笔的水下部分变粗了。但 如将铅笔插入方形瓶中,水下那段铅笔的粗细不变。  原 理 : 圆柱状玻璃瓶能起到放大镜的作用。实际光路是如图 8—1 中实线所画的那样。由于在水和空气或玻璃的介面上,光的传播方向拐 了弯(即所谓折射),所以看起来光线就好象是来自虚线的方向。观察 后感到铅笔变粗了,其实铅笔在水里并没有变粗,人的眼睛受骗了。      71.影象畸变      实验用品:光洁明亮的小汽车车门一扇。  实验:一个人站在汽车车门的前面,就可以在车门上看到自己变了 形的、怪模怪样的景象。  原理:如图 8—2 中所示,图中画出了人体各点的光线经汽车车门反 射到眼睛的路径。从向外拱起的弯曲表面反射回来的光线总是向各个方 向散开的,所以人的景象会发生畸变,即各间的比例改变了。游乐场所 的“哈哈镜”。就是根据这个原理设计成的。 

      72.双镜游戏     

实验用品:方形镜子两面;短铅笔一支;胶布若干。  实验(1):如图 8—3 中所示,用胶布将两面镜子的一条边粘连在 一起,让它们互成直角地立在桌面上。把一支短铅笔放在镜子前。数一 数镜子里会出现多少支铅笔的景象?  实验(2):将脸凑近镜子,瞅瞅看,是否能看见自己脸部的影象。 如果能看到你就会发现,你所看到的影象与平常在单一的平面镜里所看 到的景象是有区别的。假如你把手指放在脸的左边,那么在双面镜里的 影象,手指也在脸的左边;要是在平常的镜里,手指的影象却是放在右 边 

  原理:在实验(1)里,铅笔的光线分别沿着几个不同的光路到达人 的眼睛的;有的直接到达;有的经过一面镜子的反射而到达;也有的经 过两面镜子的重复反射而到达人的眼睛。所以你眼睛看到了多个铅笔的 影象。  在实验(2)中,人脸依次由两面镜子反射了两次,所以左边和右边 的关系又恢复回来了。      73.重影实验      实验用品:厚玻璃板一块;黑纸一张;手电筒一只。  实验:在玻璃板的底面贴上张黑纸,便构成了一面“特制”的镜子。 如图 8—4 中所示,用手电筒对着这玻璃板照射,你就可以从玻璃板里看 到两个手电筒的影象。 

  原理:在这个实验里,玻璃板的上部表面和底部表面起着反射镜的 作用。手电筒的光束通过这两个表面的反射和折射,经由两个不同的光 路,到达你的眼睛,所以你看到了两个手电筒的影象。 

    74.日光灯下的电扇      实验用品:点亮的日光灯一盏;电风扇一台;电视机一台。  实 验 ( 1 ) : 在日光灯下开启电风扇,随着风扇叶片转速增大,你 将看到风扇好象开始时往前正转,后来又改过来朝后逆转。关掉电扇之 后,你又将看到相反的现象,即先逆转,后正转。 

  实验: (2)在电视荧光屏前做这个实验,你也能看到相类似的现象。   原理:来自日光灯的光线,每秒钟明灭闪动 100 次。如果每当日光 灯最亮的时刻,电扇的叶片都出现在相同的位置(角度),那么,看起 来电扇的叶片是不转动的。若电风扇转得较快或较慢,你就会看到电风 扇在往前正转或在朝后倒转。实际上这是一种错觉。      75.碗底彩虹     

  实验用品:台灯一盏;深色瓷碗一只;火柴一盒;水、油各若干。  实验:碗里盛半碗水。用火柴梗蘸点油,再用有油的这一端与水面 中央接触一下。将这碗水置于台灯的照射下,从各个不同的角度去观察 水面上的油膜,便可看到一条条象雨后彩虹那样的色带。  原理:光照在这碗水的水面上,会产生两种不同的反射光。一种是 从油膜的表面反射的;另一种是从油膜下的水面反射的。由于这两种反 射光所经过的路径长度不同(即光程不同),就要发生互相干涉的现象。 干涉的结果,某些颜色的光增强了,另一些颜色的光削弱或消失了。又 因为油是从水面中央朝四周扩散开的,所以,油膜的厚度在水面各处也 不一样,这就造成了有各种颜色交替出现的色带。     

76.望远镜     

  实验用品:放大镜两只,一只大点儿,一只小点儿。  实验:如图 8—7 中所示,将大小不同的两只放大镜一前一后地放在 眼前,两只放在镜的距离略小于臂长。透过这两只放大镜去观看远处的 物体,不断调整两只放大镜的位置和距离,你将看到远处的物体明显地 被你“拉”到跟前来了。  原理:这就是折射式望远镜的设计原理。远处的物体通过物镜产生 一个倒立的实象,目镜又把这个实象进一步放大并再颠倒过来,使你感 觉到自己好象看到了一个靠得很近的物体——虚象。  所谓实象,是真实的由光线聚焦而形成的象,它可以在屏幕上显示 出来。虚象则相反,它不是聚焦形成的,因而并不真实存在,也不能在 屏幕上成象。家庭里常用的平面镜所成的曩象就是一种虚象;而在照相 机里的底片上或幻灯片投射在银幕上的象就是实象。  大型望远镜通常都是做成反射式而不折射式的。这主要是因为大型 透镜很难制作。这时物镜的作用不是为了放大,而是为了收集来自目标 物体的光线。物镜愈大,收集到的光线就愈多,对远处物体的观察也就 愈清楚。      77.水下反射      实验用品:盛有水的玻璃瓶一只;点燃的蜡烛一支。  实验:在玻璃瓶里盛水大半瓶。如图 8—8 中所示,使蜡烛的火焰低 于玻璃瓶中的水面。从瓶另一侧的较低处朝斜上方看,你可从水的上表 面看到蜡烛的倒影。 

  原理:在平静的湖面上,经常可以看到树木和建筑物的倒影。那是

水面上方的物体在水中的影象。如果水面很平静,潜泳的人也能从水的 上表面看到水下物体的倒影。      78.火焰暗影      实验用品:点燃的蜡烛一支;白色硬纸板一块;阳光或强烈的灯光。   实验:如图 8—9 中所示,把点燃的蜡烛举在白色硬纸板的前方,并 让强烈的灯光或阳光照射它。这时可在纸板上看到蜡烛火焰形成的暗淡 的阴影。  原理:在燃烧着的烛焰中,有很多未燃尽的炭末,但它们在火焰中, 用肉眼是看不见的。不过,它们能阻挡住射过来的强光,因而能在白色 屏幕上留下阴影。 

  另外,光线在通过不同媒质的界面时要发生折射。在这个实验里, 光线从冷空气穿过高温燃烧气(即火焰中正在燃烧的混和气体),又进 入冷空气,一部分光线就要改变方向。这也是产生火焰阴影的原因之一。  

第九章  家务中的科学      79.灭  火      实验用品:油或油脂少许;小苏打若干。  实验:在燃烧着的油脂上撒一些小苏打,火焰就很快被扑灭了。  原 理 : 小苏打的成份是碳酸氢钠(NaHCO3 ),遇到高温时被分解为 碳酸钠、水和二氧化碳:2NaHCO3 =Na2 CO3 +H2 O+CO2 。碳酸钠是固体,它 覆盖在油脂上可阻断氧气来源;水吸热蒸发,从而降低燃烧物的温度; 二氧化碳可冲淡氧气的浓度,进一步减缓燃烧。所以厨房里的小苏打是 扑灭油脂着火的有效灭火剂。      80.擦洗铜器      实验用品:旧铜器一件;氨水若干。  实验:用氨水来擦洗陈旧的紫铜或黄铜制品,可以洗去铜器表面的 污垢和氧化物,恢复铜器原有的光亮和色泽,整旧如新。  原理:陈旧的铜器表面,总是有一层污垢和氧化铜。用清水和肥皂 只以洗去污垢。而氨水可以与氧化铜发生化学反应,从而有效地清除铜 器表面的氧化层。      81.腌黄瓜      实验用品:新鲜黄瓜数只;食盐水和稀明矾水各若干。  实验:把黄瓜放在盐水中浸泡起来,黄瓜就逐渐变软。由于渗透作 用,黄瓜里的水不断地被盐水吸收去。再把被盐腌的柔软的黄瓜放入明 矾水中,黄瓜便又重新变得较硬较脆,十分可口了。  原理:当不同浓度的溶液用薄膜隔开时,稀溶液总是要往浓溶液方 向渗透。在这里,黄瓜细胞里的水渗透过细胞膜’进入盐水,黄瓜变软。 明矾水是稀溶液,它可以向黄瓜的细胞里重新“充水”。      82.怎样才不烫手?      实验用品:干抹布和湿抹布各一块。  实验:试用抹布垫着手,从炉子上端起滚烫的油锅。用干抹布时, 你不会感到烫手;但用湿抹布时,你的手甚至会被烫伤。  原理:布的主要成份是纤维质,因而布本身是不容易传热的。加之 干布中含有很多不易导热的气隙,所以干布的隔热性能很好。在 湿布中, 布中气隙被水取代了,水易被加热,因而,湿布的隔热性能比干布差得 多。尤其是很烫的油锅,能使水分迅速气化产生大量热蒸气,甚至能把 手烫伤。      83.如何清洗眼镜片?     

实验用品:眼镜一副;肥皂一块;绒布一块;自来水若干。  实验:先用水把镜片润湿,再用手指头擦点肥皂轻轻揉洗镜片,然 后再用自来水冲洗,最后用干净绒布将镜片擦干。  有经验的人都知道,不要首先用布干擦镜片。这样,不仅会使镜片 上的油脂弥散开来,使镜片模糊;而且还可能因镜片上粘有微小的硬颗 粒而刮伤镜片表面。  附注:眼镜取下不戴时,切莫让眼片朝下直接放在桌面上,以免镜 片被磨损或刮出伤痕。      84.描图纸      实验用品:白纸一张;刷子一把;玻璃板一块;松节油若干。  实验:将纸在玻璃板上铺平,再刷上一层松节油。这时,纸就变成 透明的了。把待描画的图样放在玻璃板下面压好。因为从纸上可以非常 清晰地看到下面图样上的线条,所以描画起来十分省力。待松节油挥以 后。纸又恢复成原先不透明的状态,而此时纸上的画已经描绘得很逼真 了。      85.西红柿牛奶汤      实验用品:西红柿、牛奶、小苏打各若干。  实验:如果把西红柿和牛奶直接放到锅里做汤,牛奶会出现沉淀或 结块。要是我们先在切开的西红柿里拌入少量小苏打,就可以避免牛奶 发生沉淀。  原理:牛奶发生沉淀是因为西红柿里存在着酸性物质所造成的。小 苏打为弱碱性,能中和酸,从而防止了牛奶的沉淀。  酸牛奶中的凝块也是由于牛奶中出现了酸性物质造成的。      86.给衣服去蜡      实验用品:沾上了蜡的衣物数件。  实 验 ( 1 ) : 不慎在衣物上滴上了熔蜡,怎样清洗呢?我们不妨把 沾有蜡的衣物先放入箱的冷冻室里,过一两小时后再取出来,这时衣物 上的蜡已冻成硬块了;用手来回揉搓,蜡就变成粉末掉了下来。  实 验 ( 2 ) : 如果有干冰(即固态二氧化碳)可用干冰冷冻衣物, 使蜡冻硬块,再揉搓它。不过要注意,干冰的温度很低,会使手冰伤, 所以实验时不能直接用手去抓干冰。  实 验 ( 3 ) : 在衣物的蜡迹上下方各放一张吸水纸(衣物上有蜡迹 处被夹在两张吸水纸的中间)。用电熨斗压在上面熨烫。一两分钟之后, 蜡便被烫熔化并被吸水纸所吸收。      87.挑选鸡蛋      实验用品:鸡蛋一批;水一盆;电灯一盏。 

实 验 ( 1 ) : 把鸡蛋放入水中。新鲜鸡蛋沉入水底;稍陈的鸡蛋虽 也沉底,但往往是大头朝上地立于水下;浮在水面上的一般都是坏鸡蛋。   实 验 ( 2 ) : 对着强烈的灯光透视鸡蛋,新鲜鸡蛋的透光性好;混 浊而不透明的是坏鸡蛋。  实 验 ( 3 ) : 生鸡蛋和煮熟的鸡蛋较容易区分。让鸡蛋在桌面上旋 转,容易转起来的是熟鸡蛋;生鸡蛋是转不起来的。  原理:新鲜鸡蛋比水重,故沉于水底。鸡蛋放置的时间长了,由于 水分蒸发,蛋壳里气体增加。气体一般都集中在鸡蛋的大头一端形成空 气室,所以,它们往往是大头朝上地站立于水底。坏鸡蛋里有大量气体, 比重大大减小,故浮在水上。      88.保护维生素 C      实验用品:结子汁两杯,一杯曾被煮沸过,一杯未经加热;自来水 两杯;碘酒、浆糊各若干。  实验:向两杯自来水里分别加入数量相同的浆糊和碘酒,充分搅拌 后,杯中水便呈蓝紫色。  把两种不同的结子汁分别倒入这两个杯子,结果你会发现,倒入未 经煮过的桔子汁的那只杯子里,蓝紫色的溶液很快退色。  原理:能使碘酒和浆糊的蓝色退色的物质是维生素 C。在经过煮沸 的桔子汁中,维生素 C 因被氧化而破坏了。当然实际生活中很少有人把 桔子汁煮开后再喝。但以上实验说明了一个道理:水果和蔬菜在被煮熟 的过程中会失去维生素 C,这是一个很重要、但往往被人们忽视的一个事 实。 

第十章  化学      89.呼出的气体     

  实验用品:广口瓶两只;蜡烛两只;细塑料管一根;火柴一盒;水 一盆。  实验:如图 10—1 中所示,将两只广口瓶放在盆里装满水,倒掉其 中一只瓶里的水后,把它倒立在桌上。在另一只广口瓶里,用排水集气 法收集一瓶从肺部呼出的气体,然后也将它倒立在桌面上。点燃两支蜡 烛,将两只广口瓶分别罩住这两支蜡烛。结果,装有人体呼出气体的广 口瓶里的那支蜡烛首先熄灭。  原理:蜡烛熄灭是因为缺乏氧气。空气中含氧气为 20%左右。从人 体肺部排出的气体中含氧约为 16%。后一种气体中含氧量较少,所以其 中的蜡烛先熄灭。      90.食盐和沙     

  实验用品:烧杯一只;石棉网一只;炉子或其它能用于加热的热源 一台;食盐、沙清水各若干。  实验:食盐晶体和沙充分混和后,怎样才能把它们重新分开?可先 将盐沙混和物倒入烧杯,加水搅拌后食盐溶解,而沙沉于水底。先将沙 滤出烘干,再把盐水盛于烧杯放在炉上煮沸蒸干,食盐就在烧杯里结晶 出来。  原理:食盐易溶于水,而沙不溶。食盐水受热蒸发时,水挥发而食 盐不挥发。 

如果是食糖和沙混在一起,怎样把它们分开来呢?如果是白糖与食 盐混合在一起,你能不能把它们分开来?      91.面粉火药      实验用品:纱布一块;点燃的蜡烛一支;面粉若干。  实验:将一些面粉包在纱布,拿到蜡烛的火焰上方,不断地轻轻抖 动着。纷纷下落的面粉细末很快就象点燃的火药一样,突然间迅猛燃烧 起来。  原理:纷纷降落的面粉细末,总表面积很大,能与空气中的氧气充 分接触,所以在遇明火后会迅猛燃烧起来。面粉越细,燃烧得就越快、 越旺。通常,堆放着的面粉很难燃烧,那是因为氧气供应不充足的缘故。  

  注意事项: 在面粉加工厂的车间里,如果在一个很大的空间范围里, 空气中悬浮的面粉微粒占了一定比例,就有可能导致足以摧毁整个车间 的大爆炸。在我们这个实验中,因为面粉的数量很有限,一般不会造成 伤害性结果。不过实验时仍需十分小心。      92.结  晶      实验用品:烧杯一只;加热用具一套;白沙糖、明矾等晶体、水各 若干。  实验:观察白糖、明矾的晶体。将它们分别溶于水之后,结晶消失 了, 溶液是透明的。 当把它们的溶液分别加热蒸干以后 (加热不宜过猛) , 晶体又会重新出现。 

  原理:晶体一般是由某物质分子与一定数量的水分子,以一定方式

结合后聚集而成。当它溶于水以后,晶体便分解成为单个的物质分子, 混在大量的水分子之中了。      93.自制墨水      实验用品:玻璃瓶一只;小铝锅一只;炉子一台;钢丝棉、汽油、 茶叶、白醋、树胶、清水各若干。  实验:用汽油洗去钢丝棉上的油渍,晾干,放入玻璃瓶中。朝瓶里 注入半瓶白醋,浸泡钢丝棉。另把茶叶与少量水放入铝锅中煮沸,冷却 后将浓茶叶倒入玻璃瓶。取出钢丝棉,让两种液体充分混和,便成为墨 水。 

  原理:醋酸与铁反应生成醋酸亚铁。茶叶汁里含有鞣酸,与醋酸亚 铁混和可生成鞣酸铁。这是一种无色溶液,将它用笔书写在纸上,干燥 后暴露在空气中,便产生出黑色的墨迹。从理论上讲,这种过程需要 3 小时到一天的时间才能完成。在墨水中加入少量树胶,可使墨水书写起 来更加均匀流畅。      94.溶  解      实验用品:汽水或啤酒数瓶;白糖、热水、冰水各若干。  实验:分别将白糖溶于等体积热水和冰水中。显然,在热水中溶解 得更快、也更多。  将汽水或啤酒分别浸泡在热水和冰水中打开瓶盖,溶解在里面的二 氧化碳气体都会释放出来,但温度越高,气泡冒得就越急越多。 

  原理:溶液是由溶剂(如水)和溶质(如糖、二氧化碳)所组成的。

对于固体溶质来说,溶剂的温度越高,它的溶解能力就越强。而对于气 态溶质则正好相反,溶剂的温度越高,它的溶解能力反而越差。  这是因为固态溶质在溶解时要吸收热量,使溶剂的温度降低,所以 升高温度有利于固体溶质的溶解。  对于气态溶质来说,当溶液温度升高时,分子运动加剧促使气态溶 质的分子从溶液中释放出来。  同样道理,加热可使固体熔化,变为液态。加热也能使液体变为气 体。      95.萃  取     

  实验用品:有盖玻璃瓶一只;碘酒、清水、矿物油各若干。  实验:如图 10—7 中所示,在瓶子里盛半瓶水,加入碘酒数滴,不 断振荡,瓶里的溶液变成淡棕色。再往瓶里加入几匙矿物油,继续使劲 振荡约几分钟后,将瓶子静置桌上。这时再观察瓶子,就会发现瓶里水 变清了,水面上浮着一层颜色变深了的矿物油,碘都集中到油里了。  原理:碘更易溶于矿物油,而在水里的溶解度较小。  几乎所有的物质都有这种性质,都易溶于某一些溶剂,而难溶于另 一些溶剂。脂肪就是一个典型例子,脂肪很难溶于水但易溶于汽油。所 以,当衣服上沾有油脂时,用水是不易洗净的,但用汽油擦擦就干净了。       96.晶体生长      实验用品:玻璃杯一只;酒精灯一盏;烧杯一只;回形针一枚;明 矾、热水、细线各若干。  实验:将一大声明矾放入盛有热水的烧杯里,在酒精灯上加热。让 明矾尽量溶解,直至不能再继续溶解为止。把明矾溶液倒入玻璃杯。用 细线拴好回形针,悬挂在明矾溶液中。几小时以后,回形针的浑身上下 便都生长出明矾的晶体来。  原理:从烧杯里倒出来的热溶液日用矾的饱和溶液,温度降低后, 就成为明矾的过饱和溶液。此明,溶液的明矾含量已超过了溶剂对明矾 的最大溶解能力,多余的明矾就要从溶液中逐渐析出,重新变成明矾的 晶体。回形针的存在,给晶体的生长提供了一个依附体。如果所用的回 形针上有油渍或其它污物,明矾的结晶就可能不是长在回形针上,而是 长在玻璃杯的底部周围。所以,实验前最好把回形针洗净,并将它在明

矾晶体上磨擦几下,使其表面粘上一点儿明矾晶粒,以作为晶体进一步 生长的起点。      97.食盐致冷     

  实验用品:玻璃杯两只;温度计两支;冰块、食盐、清水各若干。  实验:在两只玻璃杯中各加入半杯冰、水混和物。在每一只杯中各 插入一温度计,这时两支温度计的指数都应当是零摄氏度。此时如向其 中一只杯里加入几匙食盐,这只杯子的温度就会降到零摄氏度以下。  原理:纯水的冰点是零摄氏度。当冰、水共存时,温度总是要保持 在冰点不变的。这是因为一旦温度升高,便会有更多的冰熔化;而温度 一降低,便会有更多的水结冰。但在冰水混和体里加入食盐之后,冰点 降低了,所以这种冰和食盐水的混和物的温度也就降低了。可以说,任 何溶于水的物质,都能用来降低水的结冰点。  家用制冰淇淋机中, 通常都采用加食盐的办法来使冰的温度降低到 0 ℃以下。当气温很低时,在马路上撒食盐可防止路面结冰。      98.制  盐     

  实验用品:烧杯一只;白醋、小苏打各若干。  实验:在烧杯里盛少量白醋,小心地缓慢地向烧杯中加小苏打。烧 杯立即不断冒出二氧化碳气泡。在刚刚停止冒汽泡时,马上停止加小苏 打。这时,已加入的小苏打恰好把烧杯里的白醋反应完。于是,人们就 用醋酸和小苏打为原料制出了食盐。  尝尝味道,白醋酸碱粉涩;而制得的盐却是咸的。 

原理:说明食盐只是盐的一种。用不同的酸和碱,可制出各种不同 的盐。食盐有咸味,但别的盐不一定都有感味。      99.金属的阴极保护(1)     

  实验用品:玻璃瓶三只;长铁钉三枚;马口铁一块;剪下来的罐头 听盖子一块;水、砂纸各若干。  实验:将甲、乙、丙三枚长铁钉都用砂纸打光。将甲铁钉穿在马口 铁皮上;乙铁钉穿在罐头听盖上。把它们分别插入盛有自来水的瓶子里。 也将丙铁钉也插入另一只盛水的瓶里。数小时之后,乙铁钉和丙铁钉都 生了锈,唯独甲铁钉不生锈。  原理:马口铁表面镀有一层锌。锌的化学性质比铁活泼。锌与铁相 互接触在一起时,锌首先被氧化,从而保护了铁钉不被氧化。这种以牺 牲一种金属材料来保护另和种金属材料的做法就叫“阴极保护法”。对 于锌来说,就是“牺牲阳极”。因为当锌和铁接触在一起,同时浸在水 里时,即形成“原电池”。锌的电位较高,为阳极;铁的电位较低,为 阴极。  与乙铁钉接触的罐头盖是镀锡的。由于铁的化学性质比锡活泼,反 而会加速铁钉的锈蚀(这时铁成为“牺牲阳极”了,它以自己的锈蚀保 护了锡)。  工业上经常应用这种“阴极保护”技术。如为了保护船体的铁壳不 被锈蚀,可用铝作为“牺牲阳极”。      100.金属的阴极保护(2)      实验用品:玻璃杯一只;电池一节;铁钉两枚;水、导线各若干。  实验:将两枚铁钉用导线分别接在电池的正、负极上。将两枚铁钉 都插入玻璃杯里的水中。(勿使两铁钉互相接触。)结果,接正极的铁 钉很快就被锈蚀了;而接在电池负极上的铁钉却不会生锈。  原理: 实验中还会看到,接负极的铁钉周围,出现了许多小气泡(氢 气)。这是由于水中存在的少量氢离子在负极吸引下,聚集到铁钉上, 获得电子,还原成氢气,从而保护了接在电池负极上的铁钉不被氧化。 但接在正极上的铁钉,因为吸引了水里的阴离子而加速了自身的氧化。  在建设工程中,为了保护埋在地下的铁制品不被腐蚀,有时就采用 这种“阴极保护”的办法。 

    101.漂  白      实验用品:清水半杯;红墨水、漂白粉若干。  实验:玻璃杯中盛水半杯,滴入几滴红墨水,水就变成红色。再加 入少许漂白粉,搅拌,水里的红消失。  原理:漂白粉的主要成分是次氯酸钠(也有次氯酸钙的)。漂白粉 的化学结构很不稳定,容易发生分解放出新生态氧[O]。“新生态氧”即 是尚未来得及组合成氧分子的原子态氧。它十分活泼,能使颜料发生氧 化而起到漂白作用。      102.五光十色的火焰     

  实验用品:酒精灯一盏,坩埚钳或其它长柄钳把;食盐、小苏打、 铜丝、钢丝、棉等各若干。  实验:将铜丝放入酒精灯火焰中烧,可看到绿色火苗。试把钢丝棉 放在火焰中,观察火焰颜色发生的变化。再把食盐或小苏打往火焰上撒, 注意焰色有何改变。  原理:每种处于气态的金属元素,都有自己的特征焰色。许多金属 元素就是用这种方法来进行鉴别的。食盐和小苏打的火焰颜色相同,就 是因为它们都含有相同的金属元素钠。有时,火焰中某种颜色的光特别 强,相比之下,别的颜色的光就可能被掩盖。   


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