高一物理趣味知識(shí)：茶杯中的湯匙

高一物理趣味知識(shí)：茶杯中的湯匙

　　其實(shí)物理是一門(mén)很有趣的學(xué)科。下面是學(xué)習(xí)啦小編收集整理的高一物理趣味知識(shí)《茶杯中的湯匙》以供大家學(xué)習(xí)。

　　茶杯中的湯匙

　　一位有經(jīng)驗(yàn)的家庭主婦，當(dāng)她把熱茶倒到客人的茶杯里去的時(shí)候，為了避免杯子破裂，總不會(huì)忘記把茶匙放在杯子里，最好是銀茶匙。是生活上的經(jīng)驗(yàn)教會(huì)她這個(gè)正確的做法的。那么，這個(gè)做法的原理是什么呢?

　　首先，我們要明白，在倒開(kāi)水的時(shí)候，杯子為什么會(huì)破裂。

　　這原因是玻璃的各部分沒(méi)有能夠同時(shí)膨脹，倒到杯子里去的開(kāi)水，沒(méi)有能夠同時(shí)把茶杯燙熱。它首先燙熱了杯子的內(nèi)壁，但是這時(shí)候，外壁卻還沒(méi)有來(lái)得及給燙熱。內(nèi)壁燙熱以后，立刻就膨脹起來(lái)，但是外壁還暫時(shí)不變，因此受到了從內(nèi)部來(lái)的強(qiáng)烈的擠壓。這樣外壁就給擠破了──玻璃破裂了。

　　你千萬(wàn)不要以為杯子厚就不會(huì)燙裂。厚的杯子在這方面來(lái)說(shuō)，恰好是最不可靠的;厚的杯子要比薄的更容易燙裂。這原因很明顯。薄的杯壁很快就會(huì)燙透，因此這種杯子內(nèi)外層的溫度很快會(huì)相等，也就會(huì)同時(shí)膨脹;但是厚壁的杯子呢，那一厚層的杯壁要燙透是比較慢的。

　　在選用薄的杯子或者別種薄的玻璃器皿的時(shí)候，有一點(diǎn)不要忘記：不但杯壁要薄，而且杯底也要薄。因?yàn)樵诘归_(kāi)水的時(shí)候，燙得最熱的恰好是杯子的底部;假如底太厚的話，那么，不論杯壁多么薄，杯子還是要破裂的。有厚厚的圓底腳的玻璃杯和瓷器，也是很容易燙裂的。

　　玻璃器皿越薄，把它加熱就越可以放心?；瘜W(xué)家就是使用非常薄的玻璃器皿的，他們用這種器皿盛了液體，就直接在燈上燒到沸騰，一點(diǎn)也不怕它會(huì)破裂。

　　當(dāng)然，最理想的器皿應(yīng)該是在加熱時(shí)候完全不膨脹的那一種。石英就是膨脹得非常少的一種材料，它的膨脹程度大約只等于玻璃的1/15到1/20。用透明的石英制成的厚壁器皿，可以隨意加熱也不會(huì)破裂。你可以把燒到紅熱的石英器皿丟到冰水里，也不必?fù)?dān)心它會(huì)破裂。這一半是因?yàn)槭⒌膶?dǎo)熱度也比玻璃大。

　　玻璃杯不只在受到很快加熱之后才會(huì)破裂，就是在很快冷卻的時(shí)候，也有同樣的情形發(fā)生，原因是杯子各部分冷縮時(shí)候所受的壓力并不平均。杯子的外層受冷收縮，強(qiáng)烈地壓向內(nèi)層，而內(nèi)層卻還沒(méi)有來(lái)得及冷卻和收縮。因此，舉例來(lái)說(shuō)，裝有滾燙果醬的玻璃罐，決不可以立刻放到嚴(yán)寒的地方或直接浸到冷水里面去。

　　好，讓我們?cè)倩氐讲ＡП锏你y茶匙上來(lái)，究竟銀茶匙是怎樣保證杯子不破裂的呢?

　　玻璃杯的內(nèi)外壁，只有當(dāng)開(kāi)水一下子很快倒進(jìn)去的時(shí)候，受熱程度才會(huì)有很大差別;溫水卻不會(huì)使杯子各部分受熱有很大差別，因此也不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力，杯子也就不會(huì)破裂。假如杯子里放著一柄茶匙，那么會(huì)發(fā)生些什么情形呢?

　　那時(shí)候，當(dāng)開(kāi)水倒進(jìn)杯底的時(shí)候，在還沒(méi)有來(lái)得及燙熱玻璃杯(熱的不良導(dǎo)體)之前，會(huì)把一部分的熱分給了良導(dǎo)體的金屬茶匙，因此，開(kāi)水的溫度減低了，它從沸騰著的開(kāi)水變成了熱水，對(duì)玻璃杯就沒(méi)有什么妨礙了。至于繼續(xù)倒進(jìn)去的開(kāi)水，對(duì)于杯子已經(jīng)不那么可怕，因?yàn)楸右呀?jīng)來(lái)得及略為燙熱了。

　　總而言之，杯子里的金屬茶匙，特別是這柄茶匙如果非常大，是會(huì)緩和杯子受熱的不平均，因而防止杯子的破裂的。

　　足球中的“香蕉球”

　　如果你經(jīng)常觀看足球比賽的話，一定見(jiàn)過(guò)罰前場(chǎng)直接任意球。這時(shí)候，通常是防守方五六個(gè)球員在球門(mén)前組成一道“人墻”，擋住進(jìn)球路線。進(jìn)攻方的主罰隊(duì)員，起腳一記勁射，球繞過(guò)了“人墻”，眼看要偏離球門(mén)飛出，卻又沿弧線拐過(guò)彎來(lái)直入球門(mén)，讓守門(mén)員措手不及，眼睜睜地看著球進(jìn)了大門(mén)。

　　這就是頗為神奇的“香蕉球”。

　　為什么足球會(huì)在空中沿弧線飛行呢?原來(lái)，罰“香蕉球”的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員并不是拔腳踢中足球的中心，而是稍稍偏向一側(cè)，同時(shí)用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進(jìn)的同時(shí)還不斷地旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，一方面空氣迎著球向后流動(dòng)，另一方面，由于空氣與球之間的摩擦，球周?chē)目諝庥謺?huì)被帶著一起旋轉(zhuǎn)。這樣，球一側(cè)空氣的流動(dòng)速度加快，而另一側(cè)空氣的流動(dòng)速度減慢。物理知識(shí)告訴我們：氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小(伯努利方程)。由于足球兩側(cè)空氣的流動(dòng)速度不一樣，它們對(duì)足球所產(chǎn)生的壓強(qiáng)也不一樣，于是，足球在空氣壓力的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了。

　　乒乓球中，運(yùn)動(dòng)員在削球或拉弧圈球時(shí)，球的線路會(huì)改變，道理與“香蕉球”一樣。

　　灌滿水的瓶子

　　有兩個(gè)相同的玻璃瓶，一個(gè)空著，一個(gè)灌滿了水，同時(shí)從相同的高度落到地面上，哪個(gè)瓶子容易破?一般說(shuō)重的瓶子容易破?？墒?，當(dāng)瓶子灌滿水后，瓶子里的水還有另外一個(gè)作用，能減少瓶子的形變，反而使瓶子不容易破了。

　　玻璃瓶破裂，大多是由于形變引起的。空瓶子落地，地對(duì)瓶子產(chǎn)生一個(gè)壓力，瓶子從外向里形變，終于破裂。瓶子裝滿水，由于水是不可壓縮的，從而減少了形變，使得瓶子不易破裂。瓶子里裝滿水，再擰緊瓶蓋，就更不容易摔破了。

　　大力神筷子

　　把一根筷子插入裝著米的杯子中，然后將筷子上提，筷子會(huì)把米和杯子提起嗎?

　　材料

　　塑料杯一個(gè)、米一杯、竹筷子一根。

　　操作

　　1、將米倒?jié)M塑料杯;

　　2、用手將杯子里的米按一按;

　　3、用手按住米，從手指縫間插入筷子;

　　4、用手輕輕提起筷子，杯子和米一起被提起來(lái)了。

　　講解

　　由于杯內(nèi)米粒之間的擠壓，使杯內(nèi)的空氣被擠出來(lái)，杯子外面的壓力大于杯內(nèi)的壓力，使筷子和米粒之間緊緊地結(jié)合在一起，所以筷子就能將成米的杯子提起來(lái)。