适合高中学生的课外物理读物：趣味实验与经典实验把空气浮起来王老师在兴趣小组里做了一个十分有趣的实验。

他在天平的一端放着一只灌满压缩空瓶子，瓶塞上的开关紧闭着，瓶口上套着一个瘪气球；天平的另一端放砝码，使天平平衡.然后，打开瓶塞上的开关，压缩空气进入气球，气球胀大了。

这时，天平上放着砝码的那一端往下沉，说明瓶子和气球变轻了。

瓶子和气球的重量不会变，空气的重量也没有减少，为什么瓶子和气球变轻了呢？同学们开始了激烈的争论。

有人说：“压缩空气从瓶子里冲到气球里，给了气球一个向上的力，由于瓶子和气球相互连着的，所以瓶子也受到向上的力，这就变轻了。

”有人说：“这个方法不对。

火箭向下喷气，火箭向上运动，瓶子里的压缩空气向上冲，瓶子应该向下运动，等于给天平的这一端加了一个力，瓶子应该显得重一些才对。

”有人说：“压缩空气引起气球向上运动，喷气又引起瓶子向下运动，这两个力大小相等，方向相反，相互抵消，实际上对天平称重没有任何影响。

”有人说：“前两种说法都没有说到要害的地方，第三种说法是有道理的。

我们知道，瓶子和气球的重量不会变，空气没有减少，重量不会变轻。

唯一有变化的是气球中空气的体积，空气的体积胀大以后，它的轻重也会有变化。

”“对！”王老师接着说，“因为这一连串问题的根子出在压缩空气上。

空气被压缩到瓶子里以后，它的重量就不是一瓶空气的重量，可能是三四瓶，或者是五六瓶的重量了。

这说明，瓶子里的压缩空气所受到的空气浮力比较小，当瓶子中压缩空气进入气球以后，空气的体积增加，浮力也变大了。

浮力增大，瓶子、气球和空气的重量就显得小了一些，天平的这一端也就上翘。

”王老师讲到这里，又有人说：“刚才老师说到气球体积增加，浮力也变大，我同意。

但是，我觉得有点问题，怎么能说空气把空气浮起来呢？这就好像说水把水浮起来，我们什么时候看见水浮在水上呢？”话音刚落，又有人说：“不可以把水浮起来，比如说，冷水可以把热水浮起来。

用壶烧水时，壶底的水受热后，变成热水往上走，上面的冷水往下沉，热水就浮在冷水上面。

大气是可以把气球里的空气浮起来的。

比如说，热气球里装着热空气，就可以升到高空。

一个实验引起的争论，就这样结束了。

包着的冰不容易溶化吗？居住在炎热非洲的人们，有些用布从头到脚地包住全身而生活着。

我们常对他们的衣着方式觉得很是惊讶。

认为在这么炎热的地方，穿着太多的衣物，不是会热的不得了吗？但是他们本人却毫不在乎似的。

为什么呢？我们可利用身边的环境观察。

冰店的人运冰时，会用大块的布包裹冰块。

你看过这种情形吗？你有没有想过夏天我们穿薄衣服，为什么冰块反而用厚布包裹呢？包裹布，温度上升了，冰不会很快溶化吗？想想看，便会觉得这真是一件很奇怪的事。

怎么样才能使冰不容易溶化呢？我们可以实验求证，看看用各种不同的东西包裹冰时，它的溶化情形又是如何。

研究目的吸收太阳热量的程度，会因颜色不同而有所改变吗？可以利用冰块试验看看。

研究方法（1）利用冰箱，制造出同样大小的冰块，并以各种不同的东西包裹之（例如纱布、报纸及塑胶纸袋等）。

（2）留下一块冰不包东西。

（3）用不同颜色的布包时，必须使用相同的质地。

（4）一定要使每一块被包着的冰块，放在可以晒到太阳的地方。

研究要决（1）包裹冰的时候，包的东西和冰之间不要有太多空隙。

（2）从冰箱的制冰器取出冰块时，加上一些水，马上就可取出。

结论最慢溶化的，是用布包着的冰。

用同样质地的布包冰，布的颜色不同，冰溶化的速度也不同。

用深色布包的冰，溶化得较快。

在阴凉的地方做实验，溶化最慢的。

相关研究做个冻结的实验，观察各种不同的液体，结冻的速度有何不同。

在铝盒的容器内，倒入各种的液体，放进冰箱的冷冻室。

调查看看什么液体冻结较快。

变色水在水桶里盛满清水，加入两汤匙牛奶或米汤，搅拌成乳状的液体。

用细线捆住一个小平面镜，浸入水中。

用装有新电池的手电筒照射平面镜，观看平面镜反射回来的光是带色的，不断改变平面镜浸入水中的深度，反射光会不断改变颜色，当平面镜由浅入深时，光的颜色会发生如下变化；白色——黄白色——橙色——红色——暗红色。

白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种波长不同的色光组成的。

其中波长较短的紫、蓝等色光的穿透能力差，经过液层时，被水分子和悬浮的水颗粒散射了，无法通过液层；而黄、橙红色光的波长较长，并且后者比前者更长，它们的穿透能力也一个比一个强，所以发生上述情况。

表面张力液体（如水）的各分子间，都具有互相吸引的力（分子力）存在。

因此在液体最外层的分子会受到内部相邻分子的吸引力作用，向液体内部移动，结果使液体表面犹如张紧的橡皮薄膜，有收缩成为最小面积的倾向。

这种使液体表面收缩的力，称为“表面张力”。

表面张力就像在液体表面上覆有一层薄膜一样。

如将小针、刀片轻轻放在水面上，可为薄膜所支持，不会沉入水中；水蜘蛛或有些小虫能在水面上行走，便是表面张力的作用。

清晨悬挂在树梢的小水滴，或荷叶上的水珠，都因表面张力的作用，形成一个小圆球。

因为一定体积的物体，表面积最小的几何圆形就是球体；在表面张力作用下，水珠表面积要收缩成最小时，自然就成为一小圆球了。

表面张力常因液体中掺入杂质、或温度的增高而减弱。

例如在浮于水面的小针旁，轻洒一些洗衣粉，或以烧热的铁丝靠近时，会发现小针向另一旁移动或沉入水中，表示水的表面张力已经变小。

1、表面张力的自然现象:①滴管②装有液体，受挤压时，液体被压出，但最外层的分子因有表面张力的作用，仍与内层的分子互相连接③继续受挤压时，外层的液体伸长至其断裂点④最后液体以球状自由掉落。

2、表面张力的简单试验:①在铁丝圈中绑上丝线圈，浸入肥皂溶液中。

②用针尖刺破丝线中的薄膜，由于薄膜产生张力，丝线圈被拉成圆形。

液体（如水）的各分子间，都具有互相吸引的力（分子力）存在。

因此在液体最外层的分子会受到内部相邻分子的吸引力作用，向液体内部移动，结果使液体表面犹如张紧的橡皮薄膜，有收缩成为最小面积的倾向。

这种使液体表面收缩的力，称为“表面张力”。

冰箱的两个小实验（１）取两只小纸杯,倒入等量的水,一只杯中放一小勺糖,另一只杯中放一小勺盐,放入冷冻室了，待凝结后取出,看融化时的温度是否相同?看哪一个先融化?（２）再取两只小纸杯，一只里放热水，一只里放等量的冷水，一同放入冷冻室内，看看哪一只杯子里的水先凝结成冰块？（３）生活在加拿大和冰岛等寒冷地区的人，都知道在户外热水凝结得更快，这已是他们的生活常识．大气中二氧化硫的含量测定大气中的二氧化硫主要来自煤、石油等燃料的燃烧。

二氧化硫是大气的主要污染物，对人体呼吸系统有严重危害。

本实验采用碘量法测定工业废气中二氧化硫的含量。

其原理是：用氨基酸铵和硫酸混合液吸收大气中的二氧化硫，然后用碘标准溶液滴定，计算出其中的二氧化硫的含量。

工具与材料多孔玻璃板吸收管（125毫升），锥形瓶，容量瓶，碱式滴定管，移液管，棕色瓶，分析天平。

氨基磺酸铵，硫酸铵，五水合硫代硫酸钠，10%盐酸，10%氨水，0.5%淀粉溶液，碘酸钾，碘，碘化钾，无水碳酸钠，异戊醇。

活动过程1、吸收液的配制。

称取11克氨基横酸铵和7克硫酸铵，加入少量水中，搅拌使其溶解，继续加到1000毫升，用氨水调节溶液的pH值到5.4左右。

2、硫代硫酸钠溶液的配制。

称取24.8克五水合硫代硫酸钠和0.2克无水碳酸钠，溶于少量煮沸并冷却的水中，转入1000毫升棕色容量瓶内，加入10毫升异戊醇，用煮沸并冷却的水稀释至标线，摇匀，暗处放置3天。

3、硫代硫酸钠标准溶液的标定。

将碘酸钾在125～140摄氏度高温下干燥1.5～2小时，在干燥器中冷却后，准确称取0.9～1.0克（准确至0.1毫克），溶于少量水中，转入250毫升容量瓶内，加水稀释至标线，摇匀。

吸取25.00毫升此溶液于250毫升瓶中，加2克碘化钾，溶解后加入10毫升盐酸，摇匀，暗处静置5分钟。

加入75毫升水，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定，当溶液变成淡黄色后，加入5毫升淀粉溶液，继续用硫代硫酸钠溶液滴定到蓝色恰好消失为止，记下硫代硫酸钠用量。

同时取25.00毫升蒸馏水代替硫酸钠用量。

按上述步骤进行空白滴定，记下硫代硫酸钠溶液用量，根据式一计算硫代硫酸钠标准溶液的浓度。

4、碘贮备液的配制。

称取40克碘化钾和12.7克碘，加少量蒸馏水溶解后，转入1000毫升棕色容量瓶内，加入3滴盐酸，加水稀释到1000毫升，摇匀，从中准确吸取25.00毫升于250毫升锥形瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，当溶液由红棕色变为淡黄色后，加入5毫升0.5%淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好消失为止，记录硫代硫酸钠溶液用量，根据式二计算碘贮备液的浓度。

5、碘溶液的配制。

准确吸取100.00毫升上述碘贮备液于1000毫升容量瓶中，加水稀释至标线。

6、大气中二氧化硫含量的测定。

将两个多孔玻璃板吸收管串联，管中各装入50毫升吸收液，连接上采样仪，以0.5～1升／分的流量采气10～20分钟。

将第一个吸收管内吸收液倒入第二个吸收管内，用少量吸收液洗涤空的吸收管1～2次，洗涤并入第二个吸收管内，加吸收液至125毫升，摇匀。

从中准确吸取25.00毫升于锥形瓶内，加5毫升淀粉溶液，用碘溶液滴定至溶液刚变蓝色为止，记下消耗的碘溶液体积。

记取消耗的碘溶液用量，根据式三和式四，计算大气中二氧化硫的含量。

说明与延伸1、本方法的有效测定范围为二氧化硫的质量浓度在140～5700毫克／米3之间。

2、本实验时间较长，溶液的配制等可先由实验室老师完成，学生从采样开始做起即可。

3、采样时，采入二氧化氮对结果无影响。

4、硫代硫酸钠性质较活泼，因此要加入碳酸钠，并用煮沸后冷却的水配制。

动动手想一想实验一观察扩散现象准备一杯冷水和一杯热水，将两小颗高锰酸钾分别投入两杯水中，试观察比较高锰酸钾在两杯水中的扩散情况。

如果你观察到了两杯水中高锰酸钾发生扩散的差异，想一想这说明了什么问题？实验二感受大气压取一个空的铝质易拉罐及一盆冷水，罐口缠上铁丝并固定并将铁丝拧成柄状（要有一定的长度和强度），往易拉罐中加入少量的水，放在酒精灯上加热至沸腾，并继续加热数十秒，迅速（持铁丝柄）将易拉罐倒扣到冷水中，观察发生的现象。

注意：此时易拉罐在气压的作用下被压扁且发出巨大的响声，实验者应有思想准备，以防惊惶中碰到其它实验仪器而被烫伤甚至引起火灾。

本实验有一定的危险性，建议在老师的指导下进行。

实验三振幅交换准备两个摆长一样的摆（摆锤质量要大些）和一根细尼龙绳，将尼龙绳两端分别固定在高度上，把两个摆的上端系于尼龙线的中部，悬点相距不超过10厘米，（固定时要检查摆长是否一样）。

使一摆处于竖直位置，将另一摆沿垂直于尼龙绳方向拉开到某一位置（不一定要有五度角限制）放手让其在垂直于尼龙绳方向上振动，观察二摆的振幅变化（可能需要比较长的时间才能看出，所需时间与装置有关）。