用细线把胡萝卜水平吊起,从细线的位置切断胡萝卜,两边的重量会发生什么变化?”这是一个关于杠杆与平衡的问题。
本书以猜谜的形式为出发点。每篇开头都会抛出与前文类似的小问题,让大家一边思考一边阅读。相信大家会惊讶地发现“原来这里也有物理法则”,在不知不觉中加深对物理知识的理解。本书的精华是在一定时间内弄懂各个谜题,并体会谜题带来的趣味性。
请尽情享受“有趣得让人睡不着的物理”世界吧!
1.本书为原版引进日本中小学生经典科普课外读物,系列累计销售60万册。
2.本书作者左卷健男,在日本公立初中、东京大学教育学部附属初中、高中,从事了20年的教育工作。现任日本法政大学生命科学部环境应用化学科教授。作者兼具教学经验与专业素养,已出版多部□□科普读物,受到日本和国内读者的诸多认可。
3.本书为“有趣得让人睡不着”的科普系列读物之一,为提升中小学生科学兴趣和知识储备专业打造。全套图书案例生动,图文结合,向学生展示出科学知识的无穷魅力,原来难懂的理科知识是这么有趣!
4.本书亦适合家长阅读,为孩子的科学疑问进行妙趣横生的解答,激发孩子的科学兴趣。
自序
“用细线把胡萝卜水平吊起,从细线的位置切断胡萝卜,两边的重量会发生什么变化?”事实上,这个问题关系到杠杆与平衡。杠杆可以将很小的力放大。
我们四周有很多利用杠杆原理的东西,例如,剪刀、开瓶器、螺丝刀、门把手、自来水水龙头、自行车或汽车的车把和方向盘等。这些现象都与物理法则密切相关,即使物体产生转动趋势(力矩)的平衡。本书以猜谜的形式为出发点。每篇开头都会抛出与前文类似上的小问题,让大家一边思考一边阅读。相信大家会惊讶地发现“原来这里也有物理法则”,从而对这些法则产生浓厚的兴趣,并在不知不觉中加深对物理知识的理解。
本书涉及的物理以“物理学”为基础。相信大家都知道物理学是自然科学(以下称为“科学”)的一种。物理学的研究对象小到基本粒子、原子,大到宇宙,自然界的一切都属于物理学的研究范畴。物体及其运动属于自然界的共通法则,而物理学旨在探究这些自然界□根本的法则。
学校会教学生物理、化学、生物、地理这四门理科学科,其中物理是抽象度□高的学科,许多人都对此感到非常头疼。确实,力学、能量、波、电磁学等都非常抽象,不易理解。每个知识点都难以用一般的方法掌握。本书的内容聚焦初中小学物理,主要介绍中学理科的物理知识。每章的划分也以中小学物理为依据。书中没有一下子讲到高中物理知识,而是通过巩固小学、中学的物理要点,即物理的基础、基本知识,循序渐进地进行讲解,通过这种方法,我们可以有效进入下一阶段的学习。
就像书名一样,本书采取猜谜、谜题的方法来说明。这也是根据我教理科课程总结出来的方法,“提出问题,确认问题”→“写下设想·自己的思考”→“讨论”→“根据讨论,写出深思熟虑得到的答案”→“通过实验和观察确认答案”→“写下实验及观察确定的答案”→“备注:具有延展性的问题、实验、科学词语、补充说明文字”。这本书的精华是在一定时间内弄懂各个谜题,并体会谜题带来的趣味性。课程围绕解开谜题展开。在科研中,我们经常把“疑问”以“问题”的形式提出,进而探究问题。本书列举的很多谜题均来自于我教中学物理时采用过的课题。
接下来,就请尽情享受“有趣得让人睡不着的物理”世界吧!
左卷健男
日本法政大学生命科学学院环境应用化学系教授。1949年出生于日本枥木县,本科毕业于千叶大学教育学院,后毕业于东京学艺大学研究生院(物理化学科学教育)。在初中、高中教书二十六年后,担任京都工艺纤维大学招生中心教授,后于2004年担任同志社女子大学教授。著有《有趣得让人睡不着的物理》《有趣得让人睡不着的化学》《奇妙的化学元素全彩图鉴》《水不知道答案》等。
退热贴的原理
Q 发烧的时候会在额头上贴退热贴(冷却凝胶)。这种方法为什么能让体温降下来?
1. 冷却凝胶本身的温度低
2. 冷却凝胶会让水蒸发
3. 冷却凝胶内部的固体溶解
汽化热降温
答案是2。发烧的时候经常会在额头上贴的冷却凝胶,其主要成分是水和胶凝剂。胶凝剂别名“吸水性高分子”,能吸收自重10倍以上的水分,是纸尿裤等产品经常使用的一种成分。
冷却凝胶贴在额头上,起初会有凉凉的舒适感。这是因为冷却凝胶里的水分在体温的作用下蒸发,以汽化热(蒸发热)的形式夺走热量,产生了冷却效果。凉爽的早晨给道路洒水后,中午会觉得凉快,其实也是同样的原理。
汽化热是液体物质变成气体时从周围吸收的热量。液体蒸发需要热量,所以会从接触的物质中抢夺热量。因此,身体湿润的时候,体表的水滴会抢夺体温用于蒸发,导致身体变冷。
液体内部的分子中,离表面近的分子挣脱分子间的引力逃逸出来。逃逸的分子带有很多动能,所以液体中残留的分子的平均动能会减小,导致液体温度降低。
因此,冷却凝胶需要让水分蒸发到外面。如果将其放在衣服里或者夹在腋下,水分就很难蒸发了。
此外,冷却凝胶长时间放置后会变得干燥,这是由于里面的水分完全蒸发掉了,则冷却凝胶也就失效了。
保暖内衣HEATTECH的原理
反之,当气体变成液体的时候,会对周围放热。例如,冰箱的工作原理就是汽化热。冰箱的冷凝器可以让制冷剂(容易在液态和气态间互相转化)由液体转化为气体,此过程会夺取周围的热量达到制冷效果。接下来,变成气体的制冷剂在压缩机压强的作用下转化为液态。此时液体的温度虽然会升高,但是热量会被搬运到冰箱外。制冷剂在冷凝器、压缩机、散热器之间循环,借此保持冰箱长时间的低温状态。
HEATTECH使用吸湿发热纤维,通过吸收人体皮肤蒸发的水蒸气达到发热效果。水蒸气变成液体时,就会对周围释放热量(凝结热)。
0℃的水与0℃的冰哪个制冷效果更好?
考虑一个和冷却相关的问题,在橡胶制的水枕里分别加入0℃冰凉的水和0℃的冰,哪种冷却效果更好?同样是0℃,冰需要夺取更多热量,可以将冷却时间维持得更长一点。0℃的水在冷却接触物的同时,温度会不断上升;而0℃的冰在冷却接触物的时候,会先将热量用于融化冰块,直至冰块全部融化,温度还能一直维持在0℃,等到冰块变成0℃的水之后温度才会上升。
可见,0℃的冰的冷却效果更好,因为从0℃的冰变成0℃的水的这个过程需要吸收熔解热。0℃的冰可以从周围吸收好几倍的热量。
温婷 (2022/9/21 11:33:00):物理学科经典知识。