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課件22張PPT。甲乙丙三人都自稱是“百發(fā)百中”的神槍手，瞄得準，打得中。現(xiàn)三人并排站在魚塘邊同時正對著前方水下的魚瞄準射擊。結(jié)果甲未擊中魚，射在魚的上方；乙也未射中魚，射在魚的下方；丙剛射中魚，則可推知：
（A）甲乙未瞄準魚。
（B）乙丙未瞄準魚。
（C）甲丙未瞄準魚。
（D）只有丙一人瞄準魚。有一只稱之謂“仙女杯”的神奇小酒杯，平時從上往下看，在玻璃杯底的下面，似乎有什么圖畫時隱時現(xiàn)，但總看不清楚，可是當你一斟上酒，杯子底上就會立即顯現(xiàn)出一個美麗的仙女圖畫。這是什么道理呢？一個聰明人說：“從杯底仙女畫發(fā)出的光線，在沒有酒的時候，準是落在杯子邊上了，所以從上往下觀察不到。”你看是否是這個原因？你能更進一步揭露“仙女杯”的奧妙嗎？ 我們可以用鏡子來做一個實驗。面對著鏡子，你先閉上一只眼睛（如右眼），然后用紙片將鏡子上那只閉著的眼睛遮住。請你不要動頭部的位置，只是換一只眼睛（左眼）閉合，睜開原先閉合的眼睛看看，這時鏡子上被遮住的是哪只眼睛？你能解釋它的道理嗎？ “最美麗”的十大物理實驗
《物理學世界》刊登了排名前十的最美麗的物理實驗，其中大多數(shù)都是我們耳熟能詳?shù)慕?jīng)典之作。令人驚奇的是這十大實驗中的絕大多數(shù)是科學家獨立完成，最多有一兩個助手。
所有實驗都是在實驗桌上進行的，沒有用到什么大型計算工具比如電腦一類，最多不過是把直尺或是計算器。 所有這些實驗共同之處是他們都僅僅“抓”住了物理學家眼中“最美麗”的科學靈魂，這種美麗是一種經(jīng)典：最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)最根本、最單純的科學概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們長久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對自然界的認識更加清晰。 埃拉托色尼測量地球的周長 古埃及一個現(xiàn)名為阿斯旺的小鎮(zhèn)。在這個小鎮(zhèn)上，夏日正午的陽光懸在頭頂：物體沒有影子，陽光直射入深水井中。埃拉托色尼亞是公元前3世紀亞歷山大圖書館的館長，他意識到這一信息可以幫助他估計地球的周長，在以后幾年的時間里的同一天、同一時間，他在亞歷山大測量了同一地點的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽光線有輕微的傾斜，在垂直方向偏離了大約7度角。?? 剩下的就是幾何學的問題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)該跨越360度。如果兩座城市成7度角，就是7/360的圓周，就是當時5000個希臘運動場的距離。因此地球的周長就應(yīng)該是25萬個希臘運動場。今天，通過航跡測算，我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅在5%以內(nèi)。（排名第七）伽利略的自由落體實驗 在16世紀末，人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落的快，因為偉大的亞里士多德已經(jīng)這么說了。伽利略，當時在比薩大學數(shù)學系任職，他大膽的向公眾的觀點挑戰(zhàn)。著名的比薩斜塔實驗已經(jīng)成為科學中的一個故事：他從斜塔上同時扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時落地。伽利略挑戰(zhàn)亞里士多德的代價也許是他失去工作，但他展示的是自然界的本質(zhì)，而不是人類的權(quán)威，科學作出了最后的裁決。（排名第二） 伽利略的加速實驗 伽利略繼續(xù)提煉他有關(guān)物體運動的觀點。他了一個6米多長、3米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板的斜槽固定住，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預言滾動球的速度是均勻不變的；銅球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成正比：兩倍的時間里，銅球滾動的4倍的距離，因為存在恒定的重力加速度。（排名第八）牛頓的棱鏡分解太陽光 埃薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學的三一學院，后來因躲避鼠疫在家呆了兩年，后來順利地得到了工作。當時大家都認為白光是一種純的沒有其它顏色的光（亞里士多德就是這樣認為的），而彩色光是一種不知何故發(fā)生變化的光。??? 為了驗證這個假設(shè)，牛頓一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在墻上分解為不同的顏色，后來我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但是他們認為那是因為不正常。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光，如果你深入地看看，會發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。（排名第四）卡文迪許扭矩試驗 牛頓的另一偉大貢獻是他的萬有引力定律，但是萬有引力到底有多大？??? 18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許決定要找出這個引力。他將兩邊系有小金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣。再將兩個350磅重的鉛球放在相當近的地方，以產(chǎn)生足夠的引力讓啞鈴轉(zhuǎn)動，并扭動金屬線。然后用自制的儀器測量出微小的轉(zhuǎn)動。??? 測量的結(jié)果驚人的準確，他測出了萬有引力恒量的參數(shù)，在此基礎(chǔ)上卡文迪許計算出地球的密度和質(zhì)量。卡文迪許的計算結(jié)果是：地球中6.0×1024千克，或者說是13萬億萬億磅。（排名第六） 托馬斯·楊的光干涉實驗 牛頓也不是永遠都正確的。在多次爭吵后，牛頓讓科學界接受了這樣的觀點：光是由微粒組成的，而不是一種波。1830年，英國醫(yī)生、物理學家托馬斯·楊用實驗來驗證這一觀點。他在百葉窗上開了一個小洞，讓光線通過，并用一面鏡子反射透過的光線。然后他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)果看到了相交的光線和陰影。這說明兩束光線可以像波一樣相互干涉。這個實驗為一個世紀后量子力學的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。（排名第五 )米歇爾·傅科鐘擺實驗 2004年，科學家們在南極安置一個擺鐘，并觀察它的擺動。他們是在重復1851年巴黎的一個著名實驗。1851年法國科學家傅科在公眾面前做了一個著名的實驗，用一根長220英尺的鋼絲將一個62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測記錄他前后擺動的軌跡。周圍觀眾發(fā)現(xiàn)每次擺動都會稍稍偏離原來軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，無不驚訝。實際上這是因為房屋在緩緩移動。??? 傅科的演示說明地球是在圍繞地軸自轉(zhuǎn)的。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，30小時一個周期。在南半球，鐘擺應(yīng)該逆時針轉(zhuǎn)動，而赤道上將不會轉(zhuǎn)動。在南極，轉(zhuǎn)動周期是24小時。（排名第十）羅伯特·密立根的油滴實驗  很早以前，科學家就在研究電。人們知道這種無形的物質(zhì)可以從天上的閃電中獲得，也可以通過摩擦頭發(fā)得到。1897年，英國物理學家J·J·托馬斯已經(jīng)確立電流是由帶負電粒子即電子組成。1909年美國科學家羅伯特·密立根開始測量電流的電荷。密立根用一個香水瓶子的噴頭向一個透明的小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別接一個電池，讓一邊成為正電板，另一邊成為負電板。當小油滴通過空氣時，就會吸引一些靜電，油滴下落的速度可以通過改變電板間的電壓來控制。???密立根不斷改變電壓，仔細觀察每一顆油滴的運動。經(jīng)過反復的研究，密立根得出結(jié)論：電荷的值是某個固定的常量，最小的單位就是單個電子的帶電量。（排名第三）盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的實驗 1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射能的實驗時，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質(zhì)，中間包含著電子的微粒。但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的α微粒時少量被彈回，這是他們非常吃驚。盧瑟福計算出原子不是一團糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在叫做原子核，電子在它周圍環(huán)繞。（排名第九 )托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉的實驗 牛頓和托馬斯·楊對光的性質(zhì)的研究得出的結(jié)論都不完全的正確。光既不是簡單由粒子構(gòu)成，也不是一種單純的波。20世紀初，麥克斯·普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦分別指出一種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光。但是其他實驗還證明光是一種波。經(jīng)過幾十年發(fā)展的量子學說最終總結(jié)了兩個矛盾的真理：光子和原子微粒（如電子、光子等等）是同時具有兩種性質(zhì)的微粒，物理上稱它們：波粒二象性。??? 將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說明這一點。科學家們用電子流代替光束來解釋這個試驗。根據(jù)量子力學，電粒子流被分成兩股，被分的更小的粒子流產(chǎn)生波效應(yīng)，它們互相影響，以致產(chǎn)生象托馬斯·楊的雙縫實驗中出現(xiàn)了光的加強和減弱。這說明微粒也有波的效應(yīng)。（排名第一） 一、題目：彈簧秤稱大象
二、限制條件：量程為20牛頓的彈簧秤一把，體重數(shù)噸的大象一只，不用其他的稱量工具稱出大象的體重。三、實施方案：用堅固的材料（比如槽鋼）做一根長長的桿子，在桿子中點吊起，將裝有大象的籠子掛在一邊的桿子上（應(yīng)該離中點近一些），向彈簧秤鉤在桿子的另一邊（應(yīng)該離中點盡可能的遠一些）。用尺測出彈簧離中點的距離L1和籠子離中點的距離L2，拉住彈簧秤使整個裝置離地并保持平衡，讀出此時的彈簧秤示數(shù)F1。將這些數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚磉\算就可以得到結(jié)果。一、題目：水中取硬幣而手不濕
二、限制條件：有一枚硬幣放在裝有水的碟子中，用手取出但手不濕。三、實施方案：在碟子里點燃一支蠟燭，選一只比較合適的玻璃杯倒扣在蠟燭上，片刻，當蠟燭熄滅后，碟子里的水被吸進杯子，直到露出硬幣，用手取出即可。一、題目：無刻度燒杯量水
二、限制條件：只用一只300毫升容積的燒杯和一只200毫升容積的燒杯，用盡可能簡單的方法準確地得到50毫升的水。三、實施方案：將300毫升容積的燒杯傾側(cè)，直到里面的水流到對齊杯沿。再將200毫升容積的燒杯里裝滿水后，把水倒到剛才的燒杯里，直到倒?jié)M。這時，200毫升容積的燒杯里剩下的水就是50毫升。一、題目：用一杯水撐破一個可樂瓶二、實施方案：插一根較長的細管到可樂瓶中，并與瓶子緊密接合，將細管子舉高，從管口向里灌入水，不到一杯的量，瓶子就被撐破了，水就噴了出來。一、題目：微軟試題
二、限制條件：有兩個房間，一個房間里有三盞白熾燈，另一個房間里有三只開關(guān)，一只開關(guān)只控制一只燈。每個房間只能進去一次，要求判斷出燈與開關(guān)的關(guān)系。三、實施方案：在有開關(guān)的房間里閉合一只開關(guān)，一段時間后斷開，閉合另一只開關(guān)；到第二個房間，發(fā)光的燈就是第二只開關(guān)控制的，用手摸一下不發(fā)光的兩只燈泡，熱的那個就是第一個開關(guān)控制的，剩下那只就是第三只開關(guān)控制的。例：（浙江省第十一屆初中科學競賽復賽試題）
地球是一個巨大的球體，生活在地球上的人，早已測出了地球的半徑。下面是一種近似測量地球半徑的方法：在一個晴好的日子里通過日落來測量。假如當你躺在平靜的海灘上觀看日落時，在太陽消失的瞬間啟動秒表計時，然后站起來(設(shè)目測高度增加了1．7m)，在太陽再次消失的瞬間停止秒表計時，這之間的時問間隔為11s，則請你計算地球的半徑約是多少？
可能要用到的數(shù)學知識：
（1）當θ（以弧度為單位，10=π/180弧度)很小時， sinθ≈θ，tanθ≈θ；
( 2 )當a遠大于b時，有：ab+b ≈ 2ab

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