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趣味物理实验及原理

物理实验如“瓶吞鸡蛋”,利用气压差原理;纸桥承重靠结构力学,展现力的

趣味物理实验及原理-图1

“滴水不漏”的怡宝瓶——分子表面张力实验

  1. 材料准备:怡宝饮用纯净水瓶、细鱼线、102快干胶、水、牙签。
  2. 操作步骤
    • 使用细鱼线和快干胶制作一个网格,保证网格孔的大小刚好能容纳牙签。
    • 将制作好的网格粘在纯净水瓶的瓶口内侧,注意要隐藏好,不能露出在外面。
    • 往瓶子里倒入八成满的水,然后用手堵住瓶口,把瓶子倒置过来,松开手后会发现水并不会流出,接着用牙签慢慢插入瓶口,此时牙签会漂浮在水面上,若再次用手堵住瓶口,将瓶子恢复正立并倾斜,水就能顺利倒出,牙签也会顺着水流一起流出。
  3. 原理解析:这是由于水分子之间存在表面张力,当网格的存在使瓶口处的水面形成一层绷紧的薄膜时,这层薄膜能够承受一定的压力差,从而阻止水流出,而牙签漂浮在水面上是因为受到浮力的作用,其重力与所受浮力达到平衡状态,当打破这种平衡(如正立倾斜瓶子),水就会正常流动。

悬空硬币桥——力矩原理演示

  1. 实验现象:一枚硬币可以在另一枚硬币的边缘支撑下悬空,当下方的力矩小于悬空部分产生的力矩时,上面的硬币就会掉落,还可以通过叠加更多的硬币来增强这个效果。
  2. 原理阐述:力矩是力与力臂的乘积,在这个实验中,以支撑点为支点,上方硬币的重力产生一个使硬币绕支点转动的力矩(悬空部分的力矩),下方硬币同样有重力产生的反方向力矩,当悬空部分的力矩大于下方的力矩时,平衡被打破,硬币就会掉落,通过增加硬币数量改变了两边的力臂长度或重力大小,进而影响力矩平衡关系,直观展示了力矩的概念和作用。

穿透土豆的吸管——气压应用

  1. 实验过程:把吸管的一端封住,然后将吸管快速扎入土豆中,令人惊讶的是,吸管能够轻易地穿透土豆。
  2. 原理说明:当吸管一端被封住,插入土豆瞬间,吸管内的空气体积迅速缩小,根据玻意耳定律(一定质量的理想气体在温度不变时,压强与体积成反比),吸管内的气压急剧上升,虽然这个压力不足以推开手指和吸管壁,但足以冲破相对脆弱的土豆组织,从而实现穿透效果,该实验巧妙地利用了气体压强与体积的关系以及物体间的相互作用力。
实验名称 主要材料 关键现象 涉及物理原理
“滴水不漏”的怡宝瓶 怡宝饮用纯净水瓶、细鱼线、102快干胶、水、牙签 倒置不漏水,牙签漂浮;正立倾斜可正常流水 分子表面张力、浮力
悬空硬币桥 多枚硬币 硬币悬空后因力矩失衡掉落 力矩平衡原理
穿透土豆的吸管 吸管、土豆 吸管能穿透土豆 气体压强与体积关系(玻意耳定律)、相互作用力

声音的产生和传播——塑料瓶中小纸屑跳动实验

  1. 实验步骤:在一只塑料瓶中放入一些小纸屑,敲击塑料瓶时,观察到瓶底的小纸屑跳动起来;不敲击时,小纸屑则静止不动。
  2. 原理分析:声音是由物体振动产生的机械波,当敲击塑料瓶时,瓶身发生振动,这种振动通过空气传递给了瓶内的小纸屑,使它们也随之振动而跳动起来,这证明了声音可以通过介质(如空气)进行传播,同时也说明了声音来源于物体的振动。

惯性现象——抽纸片上的硬币不随动

  1. 实验设置:在一个平整的桌面上放一张纸巾,纸巾上放置一枚硬币,快速抽出纸巾,观察硬币的运动情况。
  2. 原理解释:惯性是物体保持原有运动状态的性质,在快速抽取纸巾时,硬币由于惯性要保持原来的静止状态,而纸巾被抽出的速度较快,摩擦力不足以带动硬币一起运动,所以硬币会留在原处不动,这与牛顿第一定律(惯性定律)相符合,即物体在不受外力作用时,总保持匀速直线运动或静止状态。

相关问答FAQs

  1. :为什么在“滴水不漏”的怡宝瓶实验中,倒置时水不会流出? :因为水分子之间存在表面张力,形成的薄膜能够承受一定的压力差,阻止水流出,网格的存在有助于维持这一特殊的受力平衡状态。
  2. :悬空硬币桥实验中,如何判断哪边的力矩更大? :可以通过观察硬币是否掉落来判断,如果悬空部分的力矩大于下方的力矩,硬币就会掉落;反之,若下方的力矩较大,则硬币能保持稳定悬空状态,也可以通过计算两边力与力臂的乘
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