正文 第四輯 奇妙的物理世界(1 / 3)

如果讓你抓住一顆射出去的子彈的話,你一定會連聲說"不可能"。可在二戰時,一個法國飛行員卻輕而易舉地伸手抓住了飛在自己身旁的子彈。這是為什麼?答案是物理。還有,冬天天上為什麼下的是雪,而夏天下的是雨?成熟的蘋果為什麼會自己掉到地上?阿基米德為什麼用水就能測出金冠摻了假?……所有這一切的答案都在物理中。讓我們一起去漫遊這個奇妙的世界吧。

阿基米德揭開金冠之謎

【爺爺講故事】

皮皮已經好幾天沒有聽爺爺講故事了,就纏著爺爺給他講故事。

爺爺說:"那我就給你講一個阿基米德的故事吧。"

"阿基米德是誰呀?"

"阿基米德是古希臘著名的數學家、科學家和物理學家,他非常勤奮好學,曾經解決了許多難題。比如說,他曾經揭開了皇冠中摻假的問題。"

"這是怎麼回事呢?"

"相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠,做好後,國王疑心工匠在金冠中摻了假,但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重,到底工匠有沒有搗鬼呢?既想檢驗真假,又不能破壞王冠,這個問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們一籌莫展。後來,國王想到了聰明的阿基米德,就請他來幫忙檢驗。一開始,阿基米德左思右想也沒有想出好的辦法來,雖然試了很多次,可是都失敗了。"

"後來阿基米德是怎麼樣找到辦法的呢?"皮皮有些迫不及待。

"一天阿基米德在洗澡的時候,他發現自己的身體慢慢在水裏漂起來了,並且浴缸裏的水還一直在往外溢出,他突然想到了檢驗純金皇冠的辦法。一高興,就光著身子從浴室裏跑出來,高喊著我找到了!我找到了!。

原來阿基米德是在洗澡的時候得到了啟示,他悟出不同材料的東西,雖然重量相同,可是體積是不一樣的,因此浴缸裏的水溢出的多少也會不一樣。

於是阿基米德立刻進宮,在國王麵前把皇冠一樣重的金子以及皇冠擺在了國王麵前分別放在一個盛滿水的水盆裏,他發現金塊排出的水比皇冠溢出的水少。皮皮,你知道為什麼呢?"

皮皮一時回答不上來。

"當時的國王也是沒有明白其中的道理。皮皮你想想,同樣重的一塊木頭和一塊鐵比較起來,誰的體積大呀?"

"當然是木頭的體積大啦!"

"對呀!若是皇冠的沒有摻假,那麼金子的體積是否與皇冠一樣大小呀?"

"我知道啦!"皮皮恍然大悟,"皇冠排出的水多就說明皇冠不是用純金製造的,皇冠一定是摻了假!"

"後來,國王信服了,終於用事實證明了那些工匠私吞了金子。但是,阿基米德並沒有停止思考,他將這個基本原理加以總結,得出了物體在液體中減輕的重量,等於排去液體的重量,記錄在了他的名著《論浮體》中,這就是著名的阿基米德原理。"

皮皮聽了爺爺講的故事,對阿基米德的崇拜之情油然而生,他暗暗下了決心:"我以後要向阿基米德學習,養成勤於思考的好習慣。"

【知識加油站】

浮力定律的產生

金王冠疑案解決以後,阿基米德以此為契機,開始深入探索浮力的奧秘。

他把一塊木頭放在盛滿水的陶盆裏,從陶盆派出的水正好等於木頭的重量,他記了下來;他又把木頭上放了幾塊石子,在排出的水又正好等於石子的重量,他又記了下來;他把手邊能放進水裏的物體都拿過來--試驗,結果都證明了這個結論。

於是,阿基米德拿起了一根鵝毛管筆,在一張小羊皮上正中的寫下了這樣一句話:

"物體在也體重所受到的浮力,等於他所排開的同體積的液體重量。"

這就是我們現在所說的阿基米德浮力定律,也是他《論浮體》一書中的第七命題。

阿基米德的《論浮體》一書原著早已失傳。1906年,一名瑞典學者在土耳其君士坦丁堡發現了一批被疊加書寫過的羊皮紙書。羊皮紙書上原來的文字已被擦去,代之以宗教文字和畫像,但舊的字跡依然隱約可辨。後來,人們驚喜的發現,那些被擦去的文字,居然是10世紀時抄錄的阿基米德著作希臘文抄本。近年來,科學家們用紫外線、紅外線、x射線以及電子照相處理技術等現代科技,辨認出文稿上隱藏的阿基米德著作的八部分內容,讓我們得以重睹這位科學巨人的智慧之光。

【軼聞連連看】

阿基米德之死

阿基米德70多歲的時候,祖國麵臨著戰爭的威脅。公元前215年,羅馬軍隊在統帥馬塞拉斯的指揮下圍攻敘拉古城,但屢屢受挫,原因是阿基米德用"新式武器"裝備了敘拉古軍隊,使羅馬海軍望而生畏。這些新式武器有投石機、大吊塔、反射鏡。由於這些奇奇怪怪的新式武器,羅馬人的攻城行動久久不能得逞。馬塞拉斯苦笑說,這是一場整個羅馬軍團與阿基米德一個人之間的戰爭。

攻城三年後,由於內部出現叛徒,敘拉古城終於在裏應外合下被攻破。馬塞拉斯知道阿基米德的價值,下令不得傷害這位神奇的老人。可是命令尚未下達到基層,城池已經攻破。一位羅馬士兵闖進阿基米德的住宅時,阿基米德正在沙地上演算一道幾何難題。他由於過於專注於演繹的邏輯,沒有意識到危險正在迫近。殺紅了眼的士兵高聲喝問沒有得到答複便拔刀相向,沉思中的阿基米德隻叫了一聲"不要踩壞了我的圓"便被羅馬士兵一刀刺死。

【課本鏈接】

《小學科學》三年級下,第5課《沉和浮》

牛頓和一個蘋果的故事

【爺爺講故事】

這幾天,皮皮與爺爺的晨練又多了一項活動--踢毽子,看著毽子在他們的腳上起舞,空中翻飛,皮皮覺得很好玩。不一會兒,倆人就累得滿身大汗,爺爺提議休息一下。

他們坐在凳子上休息時,皮皮突然冒出一個問題來:"爺爺,為什麼毽子踢到空中會落下來呀?"

爺爺說:"那是因為地球與毽子之間有引力!這是英國著名的科學家牛頓發現的萬有引力定律,說起來還有一段有趣的故事呢!"

皮皮一聽說有故事,疲勞早就跑得無影無蹤了,他搖著爺爺的胳膊,催爺爺快給他講講。

"好,好,爺爺這就給你講。牛頓是英國一位偉大的科學家,小時候學習成績並不好,不過他喜歡動手製作各種各樣的機械模型,比如說風車啦、水車啦什麼的。據說他還製造出了一隻水鍾,計時還很準確。隨著年齡的增大,牛頓讀書的興趣越來越濃了,可是家境貧窮,母親就讓牛頓輟學在家裏幹活。幹活的時候,牛頓一有機會就偷著看書學習。這種好學的精神,感動了他的舅舅,後來舅舅說服了牛頓的母親,又重新讓他上學去了。"

"爺爺快說說牛頓到底是怎樣發現地球引力的?"

"牛頓大學畢業之後,就留在了大學裏工作,過了不久,全國爆發了一場瘟疫,學校就停課放假了。牛頓隻好回到了家鄉,但是他並沒有停止學習與思考。一天,牛頓正在他家後院的一棵蘋果樹下思考問題,突然,一個熟蘋果掉了下來,打斷了他的思緒。"

"蘋果成熟了就會掉下來,這很正常的呀?"

"是呀!可是牛頓不那樣想,他就想蘋果為什麼不往天上飛,而是往地上掉呢?"

"他還作了進一步的思考,他想,一個人把石頭輕輕扔出去,石頭就會落在近處,如果使勁扔出去,那麼石頭就會落到更遠的地方,假如人們的力氣足夠大,石頭是不是就不落在地麵上,而是圍繞著地球轉起來呢?"

"後來牛頓甚至想到了月亮圍繞著地球轉的問題。所有的這一切說明地球對它表麵或者附近的物體有一種吸引力!有了這個推論,牛頓就進一步實驗求證,終於得出了萬有引力的原理,還列出了計算這種引力的公式,這就是人們所說的萬有引力定律。"

"牛頓太了不起了!"皮皮感歎道。

"牛頓還是個十分謙虛的人,從不自高自大。曾經有人問牛頓:你獲得成功的秘訣是什麼?牛頓回答說:假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。"

皮皮聽後對牛頓更加敬佩了。

【知識加油站】

萬有引力定律

任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比例,而與它們之間的距離的平方成反比。這就是萬有引力定律。

萬有引力定律是牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中首先提出的。牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運動規律,而且還指出木星、土星的衛星圍繞行星也有同樣的運動規律。另外,他還解釋了彗星的運動軌道和地球上的潮汐現象。根據萬有引力定律成功地預言並發現了海王星。萬有引力定律出現後,才正式把研究天體的運動建立在力學理論的基礎上,從而創立了天體力學。

【軼聞連連看】

"粗心"的牛頓

牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事,結果作出了科學史上一個個重要的發現。但他在生活中馬虎拖遝,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋裏是一隻懷表。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜準備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子裏的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。

【課本鏈接】

《小學語文o人民教育出版社版2003年版》一年級下,第31課《地球爺爺的手》

斜塔上的奇跡

【爺爺講故事】

一天,皮皮與爺爺在馬路上散步,他們路過一個建築工地--建築工人們正在忙著建造一座大樓。隻見高高的塔吊有的往樓頂運鋼材,有的往樓頂運木材,還有的運石灰漿,忙得不亦樂乎。