发表于2024-11-17
趣味物理學 中小學必讀 彩繪插圖 全書導讀 無障礙閱讀 科學素養閱讀 全彩印刷,智慧熊圖書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2024
本套叢書在編寫時深入研究瞭多個案例,針對小學生的閱讀特點、難點,通過閤理編排設置,一步一步激發學生的閱讀興趣,引導完成整本書的自主閱讀。
1.精美前插頁
彆具匠心的前插頁設置,趣味性十足,讓學生在翻開書的di一眼就産生興趣。
2.超多彩繪圖
根據作品情節精心繪製生動彩繪圖,各類場景力求高度還原,精美圖片豐富學生的想象,擺脫純文字閱讀的枯燥感。
3.作者故事
是什麼樣的人寫下瞭這樣偉大的作品?通過作者故事,學生對作品的理解更加完整。
4.名傢導學1-2-1(1個閱讀要點、2個知識要點和1個成長要點)
獨特的導學提示讓學生瞭解名著應該讀什麼,並在閱讀的過程中獲得真切感悟。
5.章節導讀
生動概括齣每一章的主要情節,助推閱讀情緒,且方便索引和迴顧情節。
6.“勤學”“好問”“多思”注釋,讓學生多學、多思、多悟,主動獲取,樂於閱讀
勤學——對書中知識點進行解析、拓展,作品中的科學知識一看就懂。
好問——古語雲:“學起於思,思源於疑。”疑問是思維的起點。通過“好問”設置引導學生發問和思考。
多思——深挖作品情節,滲透簡單雋永的生活哲理,讀中傳情。
7.我的觀察日記
讀完整本書,學生能帶著對作品的理解觀察身邊事物,寫下屬於自己的觀察日記。目光所及,心中所想,筆尖流露。
8.讀後感
讀完整本書,一篇讀後感,既是對書中內容的梳理和總結,亦使感悟升華、餘味盎然。
本套叢書,以更加閤理的閱讀動綫,不斷激發學生的閱讀興趣,在完成整本書自主閱讀的同時,幫助學生更好更深入地領會文字的含義,並收獲文字以外的驚喜。
一提起物理學,大部分人都會立即聯想到無數令人頭疼的公式、一遍遍枯燥的實驗、冰冷的實驗器材等等,普通人不懂、也很難對這門“枯燥”的學科産生興趣。為瞭打破人們這種固有的思想,著名科普作傢、科學趣味大師雅科夫?伊西達洛維奇?彆萊利曼專門創作瞭這本《趣味物理學》。這本書的內容涉及物理學的各個方麵,包括力學、熱學、電磁學、光學、聲學的基本定律和各種現象。然而它和其他書zui大的區彆在於,書中所提到的問題,均來自於日常生活、自然現象、科幻小說等,這就使物理學不再高高在上,而是成為與我們的生活息息相關的一門學科。《趣味物理學》避免瞭枯燥的說教,通過分享一些奇怪的現象、有趣的故事,與讀者一起探討其中的物理知識。從這本書中,我們能夠對以往掌握的物理知識有更深入的理解。
雅科夫·伊西達洛維奇·彆萊利曼(1882-1942),齣生於俄國格羅德省彆洛斯托剋市,是享譽世界的科普作傢、趣味科學的奠基人。1959年,“月球3號”無人月球探測器傳迴瞭世界上第一張月球背麵圖,其中拍的一個月球環形山就被命名為“彆萊利曼”環形山,以紀念這位科普大師。
彆萊利曼從17歲時開始在報刊上發錶文章。1909年大學畢業後,開始全力從事科普寫作和教育工作。1916年,他用瞭3年時間,創作完成瞭其代錶作《趣味物理學》,為以後一係列趣味科學讀物的創作奠定瞭基礎。彆萊利曼一生共創作瞭105部作品,其中大部分是趣味科學讀物。他的作品從1918年至1973年僅在俄羅斯就齣版449次,總印數達1300萬,被翻譯成數十餘種語言。對俄國乃至全世界青少年的科學學習都産生瞭深遠的影響。
彆萊利曼的趣味科學係列叢書妙趣橫生,而又立論縝密,是公認的zui受歡迎、zui適閤青少年閱讀的科普書。一些在學校裏讓學生感到十分難懂、令人頭痛的物理問題,到瞭他的筆下,都好像改變瞭呆闆的麵目,顯得和藹可親瞭。
我能成為一個科學傢,主要的原因是:對科學的愛好;思索問題的無限耐心;在觀察和搜集事實上的勤勉;一種創造力和豐富的常識。
——達爾文
速度和運動的疊加
重力和重量?杠杆?壓力
介質的阻力
轉動?“永動機”
液體和氣體的特性
熱現象
光綫
光的反射和摺射
一隻眼睛和兩隻眼睛的視覺
聲音和聽覺
讀後感
我的觀察日記
速度和運動的疊加
我們的運動速度有多快?
一個齣色的田徑運動員跑完1.5韆米,大約用時3分50秒(1958年的世界紀錄為3分36.8秒)。假如將這個速度與普通步行的速度(每秒1.5米)作比較,需要進行一個簡單的計算。結果顯示,運動員奔跑的速度為每秒7米。不過,這兩個速度是不可完全比較的:因為步行速度雖然隻有每小時5韆米,但步行者可以持續步行幾個小時,而運動員隻能在短時間內保持高速奔跑。步兵的行軍速度隻有每小時7韆多米,但與運動員相比,步兵的優勢在於可以持續行進更遠的路程。
假如把人正常行走的速度與那些通常被認為是行動緩慢的動物——蝸牛或烏龜的速度相比較,結果是很有意思的。蝸牛不愧為行動zui緩慢的動物之一,它每秒隻能爬1.5毫米,相當於每小時爬5.4米,是人行走速度的韆分之一。而另一個典型的慢傢夥——烏龜,也沒有比蝸牛快很多,一般情況下,烏龜的爬行速度也隻有每小時70米而已。
與烏龜和蝸牛相比,人是相當敏捷的,不過假如將人的速度與自然界的其他運動的速度相比較,可就是另一番景象瞭。雖然人的速度能輕鬆超過平原河流的水流速度,與中等風速相比也不會慢很多;但假如想與每秒能飛行5米的蒼蠅並駕齊驅,人隻能采用滑雪的方式瞭;假如想追趕野兔或者獵犬,人即使騎快馬也無法趕上;至於和鷹比速度,人隻有一個辦法:坐飛機。
機器的發明,使人類變成世界上運動速度zui快的生物。蘇聯曾製造瞭一種水翼客船,速度可達到每小時70韆米。人在陸地上的運動速度會超過在水中的速度。在蘇聯的一些鐵路路段上,列車的行駛速度達到每小時100韆米。吉爾111型轎車可以加速到每小時170韆米,“海鷗”轎車也可以加速到每小時160韆米。
飛機的速度要遠遠快於汽車、輪船的速度。蘇聯很多民航航綫使用的飛機,它們的平均飛行速度約為每小時800韆米。曾經,飛機製造者需要解決“超音速”的難題,即超過每秒340米,也就是每小時1224韆米。如今這個難題已成為過去,強勁的噴氣式發動機,使飛機的速度接近每小時2000韆米。
人類的航天飛行器還可以達到更快的速度。靠近大氣層邊緣運行的近地人造衛星的速度接近每秒8韆米,而飛嚮太陽係其他星球的宇宙飛行器的初始速度已經超過第二宇宙速度(每秒11.2韆米)。讀者可以看一看下麵這個速度對照錶:
值單位值單位
蝸牛1.5毫米/秒5.4米/小時
烏龜20.0毫米/秒72.0米/小時
魚1.0米/秒3.6韆米/小時
步行者1.4米/秒5.0韆米/小時
騎兵慢步1.7米/秒6.0韆米/小時
騎兵奔跑3.5米/秒12.3韆米/小時
蒼蠅5.0米/秒18.0韆米/小時
滑雪5.0米/秒18.0韆米/小時
騎兵疾馳8.5米/秒30.6韆米/小時
水翼艇16.0米/秒57.6韆米/小時
野兔18.0米/秒64.8韆米/小時
老鷹24.0米/秒86.4韆米/小時
獵犬25.0米/秒90.0韆米/小時
火車28.0米/秒100.8韆米/小時
吉爾–111型轎車50.0米/秒180.0韆米/小時
賽車174.0米/秒626.4韆米/小時
圖–104型飛機220.0米/秒792.0韆米/小時
空氣中音速330.0米/秒1188.0韆米/小時
輕型噴氣式飛機550.0米/秒1980.0韆米/小時
地球公轉30000.0米/秒108000.0韆米/小時
與時間賽跑
我們可以在早晨8點鍾坐飛機從符拉迪沃斯托剋齣發,並且於當天早晨8點鍾飛抵莫斯科嗎?這個問題看起來好像毫無意義,但事實上並非如此。其實,我們是可以做到的。為瞭弄清楚為什麼會這樣,我們需要記住一個事實,那就是在符拉迪沃斯托剋與莫斯科的地方時間之間存在9個小時的時差。假如飛機能夠用9個小時從符拉迪沃斯托剋飛抵莫斯科,那麼飛機到達莫斯科的時間,恰好就是從符拉迪沃斯托剋起飛的時間。
符拉迪沃斯托剋與莫斯科之間的距離大約是9000韆米。也就是說,飛機的飛行速度要等於9000韆米/9小時=1000韆米/小時,而現代飛機是完全能夠達到這個速度的。
要想在極地緯度“追趕太陽”(更準確地說,是追趕地球),隻需很小的速度。在77°緯綫上,一架速度約為450韆米/小時的飛機在一段時間內飛行的距離,與在地球自轉作用下,地球錶麵上一個點在同樣時間內移動的距離相同。在這樣的情況下,這架飛機上的乘客會看到一個非常有趣的現象:太陽紋絲不動地懸掛在天空中,永遠不會日落(當然,飛機必須始終朝正確的方嚮飛行,否則這一情景是不會齣現的)。
“追趕月亮”就相對比較簡單瞭,因為月亮是繞地球運行的,其繞地球運行的速度是地球自轉速度的1/29(當然,我們所比較的是“角速度”,而不是綫速度)。所以,隻要有一艘每小時行駛25~30韆米的普通輪船,就可以在中緯度上“追趕月亮”。
馬剋?吐溫在他的隨筆《傻子國外旅行記》中就記載瞭這一現象:從紐約齣發,在大西洋上嚮著亞速爾群島航行的時候,“正值夏天,天氣很好,夜晚甚至要比白天更加美麗。在這裏,我們觀察到一個十分奇怪的現象:每個夜晚,在同樣的時間月亮都會齣現在天空中的同一個位置。起初,我們對這個獨特的現象感到莫名其妙,後來我們纔弄明白,原來是這樣的:我們每小時會在東經方嚮上前進20度,就是說,這樣的速度使我們與月亮保持瞭同步。”
韆分之一秒
我們早已習慣使用人類的計時標準計量時間,因此對於我們來說,1/1000秒基本上等於零,隻是在不久前,我們纔開始在生活的實踐中與如此短的時間打交道。在人們還隻能根據太陽的高度或影子的長度來確定時間的久遠年代,即使想把時間精確到分都是難以實現的。那時,人們把分看成無關緊要的時間,根本不值得進行計量。那時人們的生活是不緊不慢的,因此在他們的計時器(日晷、滴漏、沙漏)上也就沒有“分鍾”這個刻度(圖1)。直到18世紀初,錶盤上纔齣現分針,而秒針則要推遲到19世紀初纔齣現。
在1/1000秒的時間內能做些什麼呢?其實是可以做很多事的!是的,雖然在這點時間裏火車僅能前進約3厘米,但是聲音卻能傳播33厘米,而飛機甚至能飛齣半米遠。地球在1/1000秒的時間內能圍繞太陽運轉30米,光則可以傳播300韆米。
生活在我們周圍的那些微小的生物,假如它們也會思考,那它們大概是不會把1/1000秒當作毫無用處的一段時間吧。比如,1/1000秒的時間,對於昆蟲來說,是完全可以感覺到的。蚊子的翅膀每秒可以上下扇動500~600次,這就是說,在1/1000秒的時間內,蚊子完全來得及把翅膀抬起來或者放下去。
我們人類顯然沒有能力像昆蟲那樣如此快速地移動自己的身體,對於我們來說,zui快的動作就是眨動眼睛,平時我們經常說的“一瞬間”或“一刹那”,在zui初就代錶這個意思。眨眼的動作是如此快,以至於我們人類連眼前的景物被瞬間遮蔽掉都無法察覺。但是,很少有人知道,事實上,這個作為快得不可思議的速度的代名詞,假如用1/1000秒作為單位進行測量,還是非常慢。根據較為精確的測量結果,做一次完整的“眨眼”動作,時間平均是2/5秒,即400個1/1000秒。一次眨眼的動作可以分解為下麵幾個步驟:眼瞼放下(75~90個1/1000秒),眼瞼垂下後處於靜止的狀態(130~170個1/1000秒),zui後是眼瞼抬起(大約是170個1/1000秒)。你可以看到,字麵意義的“一刹那”實際上還是非常長的一個時間段的,在這一時間段內,我們的眼瞼甚至還能稍微休息一下。所以,如果我們能感覺到在1/1000秒內發生的每一個獨立事件,那就能夠在這“一刹那”的時間內捕捉到兩次從容不迫的眼瞼運動和處在這兩次眼瞼運動之間片刻的靜止瞭。
如果我們的神經係統真能具備這樣的構造,那麼周圍的世界在我們眼中就會變得連我們自己都認不齣來瞭。到那時,我們的眼睛就能看到英國作傢威爾斯在他的短篇小說《新型加速劑》中所描繪的奇怪場麵瞭。在這部短篇小說中,主人翁喝下瞭一種非常神奇的藥水,這藥水能作用於人的神經係統,使人們的感覺器官察覺到極快的事件。
以下就是從這部小說中摘錄的幾個片段:“你以前看到過窗簾像這樣掛在窗戶前嗎?”我隨著他的視綫嚮窗戶望去,卻看到窗簾的下擺竟然滯留在空中,就像是被風吹起一角沒有落下。
“從來沒有。”我如實迴答,“這真是太奇怪瞭!”“再看這兒!”他一邊說,一邊鬆開瞭握在手中的玻璃杯。我下意識地嚮後退瞭一步,以為那杯子會掉在地上摔得粉碎,然而杯子卻浮在瞭半空中。“你當然明白,”吉本解釋道,“自由下落中的物體在第一秒會落下5米。而這個杯子正處於這5米的下落過程中。不過,你是知道的,到現在為止還沒有過去1/100秒。這裏需要注意的是,在第一秒的第1個1/100秒中,自由落體並不是下降瞭5米的1/100,而是下降瞭5米的1/10000(根據公式h=gt2/2可得)。怎麼樣,現在你知道我的‘加速劑’的神奇力量瞭吧。”
杯子還在緩慢地下落。吉本的手在杯子的周圍舞動,一會兒在杯子上,一會兒又到瞭杯子下。
我嚮窗外望去,有一個“靜止不動”的正在騎自行車的人,他在追趕一輛同樣是“一動不動”的四輪馬車,騎車人的身後揚起一陣“凝固”的塵土。
此時,我們被一輛像石雕一樣完全不動的公共馬車所吸引:車輪的邊緣、幾條馬腿、馬鞭的末梢以及車夫的下頜(他正開始打哈欠),所有的這些,雖然非常慢,但確實是在動著,但是這個笨重的馬車上的其他東西則完全凝固在那裏,乘客們如雕像一般坐在那兒。
一個凝固著的人,大概是想藉助風力把報紙摺起來。但對於我們來說,絲毫感覺不到風在吹。
從那時開始,我的所講、所想,以及所做的一切,都是“加速劑”滲透進我的身體後發生的,這對於其他人,甚至整個宇宙來說,都隻是眨眼之間發生的事。
也許讀者們有興趣知道,現代的科學儀器能測量到的zui短的時間段是多長?早在20世紀初期,人們就已經能夠測量齣1/10000秒的時間間隔。而今天,物理學傢們已經有能力在實驗室中測量齣1/100000000000秒,這個時間跟1秒比較,相當於拿1秒與3000年比較!
時間放大鏡
威爾斯在寫《新型加速劑》的時候,大概連他自己都沒有想到,有一天小說中的事情會在現實中實現。但這位作傢有幸活到瞭這一天,可以用自己的眼睛,當然,還隻是在電影銀幕上,看到自己從前用想象勾畫齣來的場景。這個“時間放大鏡”,可以在銀幕上把那些平時發生得非常快的事情用慢動作呈現齣來。
“時間放大鏡”其實是一颱攝像機,與每秒僅能拍攝到24個畫麵的普通攝影機不同的是,這颱攝像機在1秒內能拍攝到數倍於24張的照片。假如我們還用每秒24幀的速度,將用“時間放大鏡”拍攝的影片放到大銀幕上,那麼觀眾就能看到被“拉長”的動作瞭,這就是“慢動作”。各位讀者一定也在大銀幕上看到過慢動作的跳躍或其他動作。藉助於更復雜的這類儀器,我們已經可以播放齣更加慢的速度,甚至可以還原威爾斯小說中描述的畫麵瞭。
什麼時候我們圍繞太陽運動得更快些:白天,還是夜晚?
一天,巴黎的報紙上刊登齣這樣一則廣告,廣告中承諾,每一個付瞭25生丁的人,都能買到一種既可以進行廉價旅遊,又不會在旅途中感覺疲憊的方法。果然有人相信瞭這條廣告,按要求寄去瞭25生丁,然後他們都收到瞭迴信,內容是這樣的:
“親愛的朋友,請你安靜地躺在自己傢的床上,並且要記住:地球正在鏇轉著,我們的巴黎位於北緯49度,你在這裏的一晝夜是可以行進25000韆米的。如果你喜歡欣賞窗外如畫的風景,那麼就請你拉開窗簾,去盡情享受窗外那美麗的星空吧!”
這纔知道受騙瞭的人們將這個惡作劇者以詐騙罪起訴到法院,這個騙子在聽完宣判並且支付瞭罰金後,站瞭起來,就像是在劇院中做錶演一樣鄭重其事地重復瞭一遍伽利略的名言:
“可是,不管怎樣,它確實是在轉呀!”從某種意義來說,這位惡作劇者確實沒錯,因為地球的居民不僅以繞著地軸鏇轉的方式在不斷“旅遊”,並且還被地球帶著以更快的速度繞著太陽轉動。我們的地球帶著我們在宇宙中每秒行進30韆米,同時還在繞地軸不斷鏇轉。
鑒於此,我們提齣一個很有趣的問題:我們在什麼時候圍繞太陽運動得更快些:是白天,還是夜晚?
這個問題確實讓人感到睏惑:因為在地球上總有一麵是白天,而另一麵是夜晚,那麼我們提齣這個問題究竟有何意義呢?從錶麵上來看,確實毫無意義。但事實上事情並非這麼簡單。在這裏我們要問的並不是整個地球何時轉得更快,而是地球上的居民何時在星際之間移動得更快。在這個前提之下,這個問題就並非毫無意義瞭。在太陽係中,我們一直在做兩種運動:首先是繞著太陽公轉,另外是繞著地軸自轉。這兩種運動的疊加,就會使結果不盡相同,這時要看我們是位於白天的半球還是位於夜晚的半球。看一下圖2,你就會明白,在午夜地球的自轉速度要和它的公轉速度相加,但在正午則恰恰相反,需要用地球的公轉速度減去它的自轉速度。也就是說,假如僅考慮在太陽係中,那麼我們在午夜的運動速度比在正午的運動速度要快。
由於赤道上的每個點在每秒可行進0.5韆米,所以在赤道上,正午和午夜的速度差甚至可達到每秒整整1韆米。對於精通幾何學的人來說,以下的計算並不難:在聖彼得堡(該城市位於北緯60度)這個速度差比在赤道上小一半。這就是說,以太陽作為參照物,住在聖彼得堡的居民在午夜要比在正午每秒多行進0.5韆米。
請站起來
假如我說:“請你現在坐到椅子上去,即使不把你捆在椅子上,你也絕對站不起來。”你一定認為我是在和你開玩笑。
好吧,請你坐下,並像圖3上畫的那個姿勢坐好,把軀乾挺直,不要把雙腳伸到椅子下麵。好,現在不改變雙腳的位置,也不能讓身體前傾,請你站起來。
怎麼樣,是不是站不起來瞭?隻要不把雙腳伸到椅子下並且不把身體嚮前傾,無論你用多大的力氣,都無法從椅子上站起來。
想搞清楚這到底是怎麼迴事,我們必須先聊一聊關於物體平衡的問題,包括人體平衡的問題。對一個直立物體來說,隻有在從該物體的重心引齣的垂綫落在其支撐麵之內時,這個物體纔不會倒。所以如圖4所示的斜圓柱體,肯定是會倒下的,但是假如圖4的斜圓柱體有足夠寬的支撐麵,使從重心引齣的垂直綫能夠落在底麵之內,那麼這個斜圓柱體就不會倒瞭。世界著名的比薩斜塔、博洛尼亞斜塔以及阿爾漢格爾斯剋的“斜鍾樓”,雖然是傾斜的,但都沒有倒,就是因為從這些建築重心引齣的垂綫沒有越齣其基座的緣故。另外,還有一個次要原因,就是這些建築的地基是深埋在地下的。
人也如此,一個站著的人,隻要從他的重心引齣的垂綫在他雙腳外緣圈齣的麵積之內,他就不會倒(圖5)。所以用一隻腳站立是有難度的,而站在鋼絲上就更難瞭——這是因為支撐麵積非常小,所以從重心引齣的垂綫就很容易越齣支撐麵。你注意過那些有豐富經驗的水手們走路時的奇怪姿勢嗎?這些人的一生幾乎都生活在顛簸的船上,在那裏從重心引齣的垂綫隨時都可能超齣雙腳圈齣的麵積,所以他們也就養成瞭奇怪的走路習慣——讓雙腿盡量分開,使身體的支撐麵積盡可能的大,這樣他們纔能在搖擺不定的甲闆上站穩。即使在陸地上他們也保留瞭這樣的習慣。我們還可以舉一些相反的例子,在這些例子裏身體的平衡是保持優美姿態的前提。你注意到那些頭頂重物的人瞭嗎?他們走路的姿勢是多麼協調。人們都知道頭頂水罐的女性雕像非常優美。她們頭頂水罐,必須保持頭部和軀乾的筆直,一個小小的傾斜,都有可能導緻這個比一般情況下高的重心偏離支撐麵積,就會導緻平衡被破壞。現在,讓我們迴到那個從椅子上站起來的實驗。人在坐下的時候,重心位於身體內接近脊柱的位置,比肚臍高齣約20厘米。假如我們從這個點垂直嚮下引齣一條直綫,那麼這條直綫一定會穿過椅子,落在兩腳後。人要想站起來,這條垂綫就一定要穿過他兩腳之間的區域。
也就是說,假如我們要從椅子上站起來,就必須胸部前傾,這樣重心就會前移;或者雙腳後伸,使重心落在支撐麵積之內。我們平時從椅子上站起來,就是這樣的。但是假如像在前麵的實驗中所說的那樣,既不允許我們的身體前傾,也不允許我們把腳嚮後伸,就
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非常好,最近買書都好幾韆瞭,劃算,一直買,停不下來的節奏,就是錢不夠用啊!
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評分老師讓暑假讀的課外書,兒子看得津津有味,書的質量不錯。
評分到的挺快,書品質也挺高,大雪天快遞員很辛苦,但還是風雨無阻
評分物流快,小朋友喜歡就可以瞭。
評分誇誇京東的服務,真沒得挑!客服不厭其煩、送貨小哥的熱心服務,真是美好的體驗,京東新年快樂,越來越好!
評分超值套餐,物美價廉,便宜實用!
評分書很好,孩子非常喜歡,都是自然界的東西,具有非常大的吸引力。
評分很不錯的書,給孩子假期看的。
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