1、前 言 在科学技术迅速发展的今天，每个中小学生都必须掌握丰富的科学知识。重要的是培养他们从小对科学的兴趣和爱好，而使孩子们掌握知识的最好途径，莫过于身临其境、动手去做。如果让他们依靠自己的力量，去发现和探索周围事物及自然界的奥秘，生动活泼地学到科学知识，他们将发现，现实世界可能比幻想世界更加激动人心、趣味无穷。这正是我们编写这套书的目的。这是一套比较全面的中小学科技活动必备用书，参加这套书编写工作的都是具有多年辅导中小学科技活动实践经验的辅导员。他们参照联合国教科文组织的科技教育方面的定期出版物，萃集了全国最新科技活动资料，并针对中小学的教学进程加以合理编排，可以说这套书是他们的心血结晶。全套
2、书由四大部分组成：科学实验、课外观测、科技制作和发明创造。科学实验部分（共三册）着重于科学的基本概念及其相互联系、实验操作所需的实际技能；课外观测部分（共三册）在于培养观察与分析的能力，以及课堂知识与日常生活的联系；科技制作部分（共七册）使学生在动手制作和使用的过程中进一步领悟科学道理并增强实际动手能力；发明创造部分（共二册）特别训练学生们的思维方式，通过实例激发出他们发明创造的灵感。这套丛书里的各项科技活动简单易行，体现出新颖巧妙的构思。不仅如此，全书语言通俗易懂，并配有大量简明生动的插图。可以毫不夸张地说，这套丛书能使学生在学习基础科学原理时能够始终充满乐趣和享受，它也是各年级的中小学生学
3、习科学知识、探索科学奥秘的一条最佳途径。第一章 力量和动量 1 一张钞票的难题 实验用品：一元人民币钞票一张；空瓶一个；铅笔一支。实验（1）：这是一道挺古老的难题了。瓶子倒扣在钞票中央，怎样把钞票从瓶子底下取出来，而又不挪动瓶子，更不能使瓶子倒下？如果你象图 1 1 中画的那样，用铅笔小心地把钞票卷出来，瓶子就会顺势被慢慢“挤”至一边，问题就迎刃而解了。实验（2）：试着把钞票从倒立的瓶子底下猛抽出来，瓶子也可能不倒。它的惯性使它保持原来的位置上。不过千万注意，当你猛抽钞票的时候，不能把钞票注上提。实验（3）：缓慢地拉动钞票，瓶子就可能同它一起移动；稍快一点拉，瓶子就可能翻倒。原理：如果轻推瓶子
4、的上部，就会产生足够的“转矩”而使瓶子翻倒。因为瓶子是倒立的，重心位置偏高，很不稳定。用同样的力来推瓶子的下部，生的转矩就要小得多。所以用铅笔卷钞票时，能较稳妥地将瓶子稳住，使钞票从瓶子底下“滑”出来。2 瓶子碰撞 实验用品：几只空瓶；细绳若干；支起的横杆一根。实验：如图 1 2，将瓶子用细绳系牢，井排地紧贴着悬挂在支好的横杆上。用手拽起一只瓶，让它朝着另一只瓶摆过去。它们碰撞后，第一只瓶子停了下来，运动传递到另一只瓶子上，使它顺着第一只瓶子原先的运动方向摆了出去。这个实验还可以用更多的瓶子来做。原理：动量守恒定律和弹性定律在这个实验里起了作用。瓶子是弹性物质，可以传递动量。注意事项：实验时要
5、用质地较厚的瓶子，才不易破碎。但仍然要留神。用两根细绳分别吊住两只瓶子，实验效果会好一些。如用一根绳子来悬挂两只瓶子，容易使它们乱摆动。3 你有多少马力？实验用品：米尺一把（或皮尺、卷尺）；马表一只；楼梯一座。实验：用尺量一量楼梯上每一个台阶的高度，再数一数楼下到楼上共有多少台阶。算出楼的总高度（即垂直高度）。假如楼梯总共 3 米高，你的体重是 5 0 公斤，那么你上一次楼所做的功就是 1 5 0 公斤米（5 0 公斤3 米=1 5 0 公斤米）。马力是功率单位，它表示每分钟做功 4 5 0 0 公斤米或每钞钟做功 7 5 公斤米。所以，如果你能在 5 秒钟里爬完 3 米高的楼梯，那么，你的功
6、率为每秒 3 0 公斤米，大约相当于 0.4 马力。4 桥梁原理（1）实验用品：长一尺、宽三寸的硬纸板数张；玻璃瓶一只；厚书几本；沙子若干。实验：如图 1 3 中所示，将两块硬纸板迭放在一起，让它们的两端支架在两摞书上，搭成一座简易“桥梁”。把玻璃瓶放在桥中央，桥将明显地向下弯曲，看起来难以承受瓶子的重量。如果用同样的两只硬纸板，按照图 1 0 1 2 中下面所画的那样架成“桥”，则不仅能承受住瓶子的重量，而且，即使在瓶里装满沙子，“桥”也不会被压坏。原理：在前一个实验中，桥板又薄又长。在它中部放上玻璃瓶时，纸板的弯曲程度必须很大，才能产生足够的向上的弹力来抵消（承受）瓶子的重力。而在后一实验
7、中，压在桥上的负荷，主要是靠下面的那块硬纸板来承担的。下面那块硬纸板呈拱型，可将所受的重力分散，因而“桥”面会发生较大形变。5 桥梁原理（2）实验用品：普通的长条形硬纸板和同样大小的中间有波纹状夹层的纸箱板各一块；厚书若干本。实验：将普通的长条状硬纸板（长 1.5 尺、宽 2寸）横担在两摞书上搭成一座“桥梁”。它几乎不能承受任何重量。如果采用有波纹状夹层的纸箱板来搭桥，负重能力就会大大增加。如果把这种有夹层的纸箱板撕开后再合在一起做桥梁，承重能力又显著降低了。（如图 1 4）原理：中间有波纹状夹层的硬纸板，具有比普通硬纸板强得多的抗拉抗压能力。这就是为什么许多铁桥的钢梁之间，装有大量斜向支杆的
8、道理。6 工字钢原理 实验用品：米尺一根；装有书的书包的一只。实验：用手担住米尺的两端，在米尺的中央悬挂着书包。当米尺象图 1 5 中的上图画的那样侧立着的时候，米尺几乎不向下弯曲。如果将米尺象图 1 5 中的下图画的那样平担着，那么悬挂着的书包将使米尺明显弯曲。原理：根据力学理论和工程实践的经验可知：横梁承受重负荷的能力与横梁在垂直方向上的厚度的立方成正比。在建筑工程中广泛使用的工字钢，其设计思想就是基于这个原理。7 滚弹球的学问 实验用品：带槽的直尺两把；厚书数本；玻璃弹球若干只；平整的地面一块。实验：将直尺的一头斜支在厚书上，让弹球从直尺上滚下来。试测量并比较弹球从高度相同、但倾斜度不同
9、的直尺斜面上滚下来时，在地面上所滚动的距离。经过数次实验，你会发现，这个距离是相同的。（如图 1 6）原理：质量相等的弹球，所处的高度相同，它们所具有的势能也相同。因为势能等于质量与高度的乘积。当弹球沿直尺滚下来时，势能转变成动能。所以，不管直尺的倾斜度如何，弹球滚到地面时所具有的动能都是相等的。因而弹球都是以相同的初速度沿地面滚动的。那么，它们在地面上滚动的距离当然应当一样。第二章 声音和振动 8 雷电离此有多远？实验用品：马表一只，远距离的雷电一次（或其它能看见的远距离声源）。实验：一见到闪电，立即捺马表计时；一听到雷声，就立即停止计时。马表上记下的时间就是声音传到耳朵所需要的时间。由此即
10、可算出闪电离自己的距离。原理：声音在空气中传播速度约 3 3 4 米秒。如果声音经 5秒钟传到耳朵，那么声源距听者的距离即为 1 6 7 0 余米，略多于 1 海里。闪电的传播速度极（即光速，每秒约 3 0 万公里），所以它的速度在上述计算中可忽略不计。注意事项：如果没有马表，还有一个估测距离的方法。用口数“一千零一、一千零二、一千零三”，每数一个数目的时间约为 1秒。每秒钟即相当声音走过 1 5 海里的距离。9 奇妙的管笛 实验用品：吸汽水用的内径较大的麦杆或塑料管一根；锋利的剃须刀片一只。实验：把吸管从中间切断，让切口稍斜一点。将其中半截管的一端压扁，注意不要压扁切口端。将两段半截管如图
11、2 1 所示的那样对好。衔住头并吹气，管中就会发一种悦耳的乐音。如果你按住吸管端出口的手指移开，那么，再吹时发出的声音就会提高八度。如果不断更换下半截管子的长度来分别作实验，效果会怎样呢？你不妨试试看。原理：这个实验就和管风琴或其它管乐器的道理一样，巧妙地利用了空气柱共鸣的规律。一端封闭的空气柱，开口端振动最强，叫波腹；封闭端的振动为零，叫波节。在两端都不封闭的管子中，两个开口处的振动都最强，有两个波腹。在它们中间有一处波节。这样，一端封闭的管中发生共鸣时，它的波长一定是两端开口管子的两倍，声波的频率则是其一半。振动频率越高，音调就越高。所以，当手指从下半截管子的管口移开后，音调就升高一倍（八
12、度）。1 0 神秘的声源 实验用品：玻璃杯一只；刀、叉各一把；没有桌布的桌子一张。实验：如图 2 2 所示，请一个人坐在桌边，留神地倾听安静的玻璃杯。实验者用手指捏住叉子，让叉柄着地直立在桌面上，然后用餐刀敲击一下叉子。这时倾听者就会觉得叉子振动声音是从玻璃里发出来似的。原理：假如叉子置于桌子上空，那么叉子发出的微弱的声波就得靠空气传过来。现在让叉子接触桌面，桌面就好象乐器的振动板那样随着振动起来。这振动又直接传给置于桌面的玻璃杯，杯里的空气还可能产生共鸣。这样一来，声音不仅更响了，而且还好象来自玻璃杯。1 1 气球唱歌 实验用品：玩具气球一只。实验：将气球吹足气后夹在手臂下，然后象图 2 3
13、 中左上角所示的那样，时而有规则、时而无规则地不断拉扯气球的颈部。由于不断改变对气球颈部的压缩和伸张的程度，气球朝外冒气时就能发出各种不同的声音，如同唱歌一样。原理：空气从气球颈部逸出时，气流是很不稳定的气球颈部的伸张和收缩造成空气一阵阵喷射并引起气浪如果气浪不规则地出现，就将产生噪音。如果气浪是在有规则的时间间隙里产生，那就会发出相当悦耳的乐音。1 2 自制小鼓 实验用品：空咖啡听一只；汽球皮膜两大块；漏斗一只；蜡烛一支。实验：除去空咖啡听的两个端盖，将玩具气球的胶皮膜蒙上去绷紧，并用细绳扎牢。轻轻敲击胶皮膜，就会振动发声。这就是我们新做成的一只小鼓。如果象图 2 4 中所示的那样，将一只漏
14、斗罩在胶皮膜前，它就能把空气的振动集中起来。这时，从漏头管中出来的空气竟能吹熄一支点燃着的小蜡烛！原理：敲击胶皮膜使它发生振动，这振动通过咖啡听中空气传递使另一端的胶皮膜也振动起来。波在咖啡听中的传递是非常快的。在行驶中的很长的列车里，利用波的传递，就可以在极短时间里，让所有车厢的制动器同时工作。1 3 波形 实验用品：柔软的轻弹簧一只。实验：如图 2 5 所示的那样，将弹簧夹住。用手指轻弹它一下，就会有一个波沿着弹簧的轴向朝远处传播。这个波我们可以很清晰地看到。原理：弹簧的第一匝钢丝圈被触动后，它立即把运动传给第二匝钢丝圈，而自己则回到原来的位置。第二匝钢丝圈又重复这一动作，将运动传递给第三
15、匝钢丝圈。直至这个波传完整个弹簧。声音传播的时候，空气的振动也以类似的方式传递。只不过声源发出的波是向四面八方辐射出去的。声源附近的空气被激发而振动起来时，它立即把振动传给紧挨着它的空气，如此逐一传向远方。声波在空气里传播时，空气的分子处于一种人眼看不见的疏密不断更替的状态。第三章 生物、生理和心理 1 4 触觉 实验条件：削好的铅笔两支；配合你一起实验的伙伴一位。实验：如图 3 1 所示，用两支贴近的铅笔尖轻轻接触你伙伴的一只手指，你的伙伴很容易就清晰地感到有两个触点。用同样的办法，分别同时用两支铅笔或一支铅笔，去触动你伙伴身体的其它部位，她就很难感觉出，你使用的到底是一支铅笔还是两只铅笔。
16、原理：手指上产生触觉的神经末梢非常密集，而在身体其它部位，触觉神经末梢的分布较稀疏，所以会出现上述现象。你不妨分别在脸颊、舌头、背部、臂膀、手背、腿上试一试这个实验。你还可以做个更有趣的实验，来验证触觉神经末梢的分布情况：用两支贴得很近的铅笔尖去触动身体的某一部位，然后仍在此处，将笔尖逐渐分开，反复接触。看看你的这位伙伴，需要两支笔尖分开多远的时候，才能感觉出是两支铅笔。1 5 树叶里的水分 实验用品：活植物一株；玻璃纸一张。实验：用玻璃纸将植物的枝叶包扎起来，在茎部系紧。不长时间，玻璃纸上就会凝结起许多小水珠。原理：植物从根部吸收水分，再从叶、花和茎部将水分排出。但大部分水分都是叶子上释放出
17、来的。不过，植物吸入的水分并非全部被排出，有一部分被用来作养料了。注意事项：盆栽植物最适合用来做这个实验。也可以把植物从茎部切断，插入水中来做。1 6 奇妙的大脑 实验用品：不透明的广口瓶或空罐头听两只（要求外形一样）；能装入广口瓶或罐头听的金属物品或其它重物若干。实验（1）：在一只广口瓶里装入一些重物后，旋紧瓶盖。把另一只外形极为相似的广口瓶的盖子也旋紧。这样，两只广口瓶谁轻谁重就很难分清了。请另一个人迅速走近桌子，双手各拿一只瓶往上一举，结果空瓶立即被举起来，而重瓶却几乎没离开桌面。这当然事前并不知道哪只瓶装有重物。实验（2）：从学校实验室借来一只装满水银的小瓷瓶。请你的朋友把它拿起递给你
18、。很奇怪，他第一次竟未拿动这个小瓷瓶。他万万没有料到，这么点大的小瓶竟如此沉重。原理：我们的大脑对肌肉的指挥通常都不假思索，而是凭印象做出反应。看到两只一样的瓶子，就以为它们都是空瓶，一样重。于是就按估计的情况来指挥肌肉收缩（用力），结果重瓶没举起来。大脑发现这一失误，并做出相应的反应，总是需要一定时间的。1 7 面包与霉菌 实验用品：玻璃瓶或碟子一只；金属箔一张；面包一块；硬导线一小段；水少许。实验（1）：象图 3 2 所示的那样，将一片面包用硬导线悬挂在瓶子里，或直接放在碟子上。在瓶子或碟子里盛一点水，以使面包保持一定温度。为使温度稳定，还可用金属箔将瓶口盖起来。一定时间之后，面包片上就会
19、出现霉菌的小斑块。实验（2）：将生长出的霉菌取出一些，拿到显微镜或放大镜下观察。你会看到它们各种有趣的形态。原理：面包上的霉菌大都属于真菌。真菌的孢子，包括那些面包上霉菌的孢子，在空气中到处都有。当它们落到面包上，在温度、湿度等条件合适时，就会很快生长成霉菌。它们形成一层覆盖致密的菌落，往往只需几天功夫。霉菌的颜色有多种，其中有一片蓝绿色的霉菌叫盘尼西林。医院里常用的青霉素，就是从它的一个品种里提炼出来的。1 8 幻觉 实验用品：在纸上按图的样子作一幅图。实验：如图 3 3 所示，手持一幅许多大圈套小圈的图，作迅速而短促的圆周运动。注意一定不要让圆心的运动幅度过大，即让圆心的运动轨迹成一个极小
20、的圆周。这样，你就会发现，整个画面就象轮子一样转动起来了。原理：感觉到圆圈明显转动，是由于视觉暂留现象的结果。也就是说，眼睛在视觉刺激停止之后，仍能在一个短暂时间内，看到物体原来的像。在这个实验里，当圆圈的位置已经移动之后，眼睛仍能在原来位置看到它的像，于是大脑得出这些圆圈明显转动的印象。视觉暂留现象在我们看电影或看电视时是非常起作用的。银幕上的画面并不是连续不断的，它们在不断地快速更换着。我们的眼睛能在前一幅图像消失后仍看到它，接着又看到更换了它的第二个图像，从而使我们看到了一个不断连续运动的画面。1 9 看错了？实验用品：按图所画的样子，作一幅与它相似的更大些图画。实验：仔细揣摩这幅图画，
21、画中的楼梯究竟是正立的，还是倒立的？不久你就会发现，这楼梯一会儿是正立的，一会儿又倒过来了。原理：这是一个古老的幻视实验，叫做“斯柯罗德楼梯”。它是一张模棱两可的画图，这表明我们的视觉过程常会出现动摇不定的状况。2 0 组织的冷冻 实验用品：常见蔬菜，如莴苣、白菜、胡萝卜等各若干；电冰箱一台。实验（1）：把若干种蔬菜同时放入冰箱，每隔几分钟观察一次。你会发现，有的蔬菜冻得快（硬结得快），有的冻得慢。实验（2）：可用水的实验来帮助理解上述现象。把少量水分别倒入玻璃杯，在其中一只杯里加入一些食盐。然后将两只杯子同时放入冰箱。你会发现，没加盐的水结冰速度比溶有食盐的水来得更快些。原理：本实验的设计者
22、在实验中发现，莴苣冰冻得最快。可能的原因有二，一是莴苣所含的水分中溶解的化合物浓度较低；二是莴苣表皮细胞多，表面积较大，易于散热。一般来说，蔬菜冰冻所需时间与它所含的水分有关。组织中的水分越是不纯，它的冰点就越低。2 1 泥土中的矿物质 实验用品：花盆一只；水壶一只；桶一只，泥土、小石子、沙、清水、蒸馏水各若干。实验（1）：在花盆的底部铺一些小石子，石子上部放泥土，再把这只花盆支放在水桶上。向花盆里缓缓浇水，让水渗透泥土，经小石子过滤后滴漏到水桶里。这些水就从泥土中获得了许多有益于植物生长的养料。实验（2）：选三株植物做对比实验。将一株植物栽在花圃里的土壤中；第二株植物栽入沙中；第三株植物也栽
23、在花圃里的泥土中。第一株植物，经常用实验（1）里所说的办法得来的水（即富有养分的水）来浇灌；其余两株都用蒸馏水浇灌。观察比较它们的生长情况。原理：植物所能吸收的营养物质必须是水溶性的，即溶解于水。水在从花盆泥土中渗漏过去时，泥土里的很多养料，其中不少是矿物质，都溶入水中。用这种富有营养物质的水来浇灌家庭里栽培的植物，一定比用蒸馏水或自来水浇灌的植物生长得更好。2 2 绿叶再生 实验用品：非洲紫罗兰或其它植物一株；陶资花盆一只；泥土、水各若干；根激素少许。实验：从紫罗兰植株或其它植物上摘下一片成熟的叶子，将刚折断的叶柄末端在根激素中浸一浸。然后再把这叶柄插入水中或栽入泥土。在 2 4 星期内，在
24、叶柄的末端就会长出一些新植物体。把这些新生体摘掉，原来的叶子和叶梗还可以用来再生新植物体。注意事项：这个实验，如果是采用将叶梗栽入泥土的方法来做，就要用塑料袋把花盆覆盖好，以保持花盆里的湿度。要注意避免阳光直晒。假如使用的水是含氯的城市自来水，那就要把水先盛在塑料桶或搪瓷容器里放置一夜，然后微微加热，冷却后来再来浇灌植物。这样处理的目的，是为了除去自来水里所含的氯。2 3 土壤的吸水性 实验用品：瓦罐三只；红粘土、沙、表层土、水。实验：如图 3 8 所示，把红粘土、沙和地表土分别装入三只瓦罐，压紧。向二个瓦罐里各倒入等量清水，注意观察。倒进装沙瓦罐里的水，很快就渗入沙中了；红粘土上面的水，过了
25、很长时间也没完全渗进去；地表土上面的水，待了一会儿也慢慢渗透下去了，并且较均匀地和在泥里。说明：这个实验形象地说明了农业上保持水土的重要性。当地层表土被破坏，露出粘土层的时候，雨水一落上去，就会很快流失。因而，容易发生洪水灾害。沙质土壤很容易让水渗透，不易保持水分。而地表土能较持久地保持雨水，对植物生长极为有益。表土一旦被毁坏，很难恢复。这对于具有生态学头脑的人来说很重要，必须牢牢记住这一点。2 4 意念加热 实验用品：小型温度计一支。实验：冬天，当你的手冰冷的时候，将一支小型温度计攥在手心里。同时，头脑里不断想象：“我的手正在变暖。”看看温度计的指示数，手是否真的变热了。如果你的手本来就不冷
26、，那你就不断设想自己的手正的变冷；看看温度计，手是不是果真变冷了。注意，实验时要有耐心，反复作同样的设想。原理：心理学家爱德华泰柏博士在他所发表过的 2 0 篇论文中，有1 9 篇都提到所谓“想象中的温度”和“生物回授”方法可以改变皮肤温度的事。一位年仅十岁的小学五年级学生贝斯克利斯梯夫，未经任何技术训练，就靠“意念加热”的方法，使她手上的温度改变了三度。刚开始的时候，她只是紧握温度计，1 5 分钟后，温度计的读数与她手上的正常温度一致，然后意念想象便开始起作用，使手心温度上升。这是一个对男女小孩来说，既安全又有趣的心理学实验。2 5 自制罐头 实验用品：广口瓶两只（带密封盖）；铝锅一只；加热
27、炉一只；肉汤汁或新鲜水果若干。实验：将汤汁分别盛入两只广口瓶。将其中一只盛汤广口瓶放入铝锅加水煮沸，就象制罐头那样。而让另一只盛汤广口瓶放置一旁自然冷却。再将煮过的广口瓶趁热密封好瓶口。然后将两只广口瓶都放置起来。不几天，未经煮沸的汤汁就会变酸或发霉，或者又变酸又发霉。而煮沸后又密封起来的汤汁安然无恙。说明：意大利生物学家斯波兰查利就是用这个实验来说明空气里携带着许多微生物生命。通过煮沸的方法能杀死这些微生物。2 6 饼干色变 实验用品：碟子一只；家用碘酒、水、饼干各若干。实验：在半杯水中滴入两滴碘酒，搅拌均匀备用。将一块饼干放在碟子上，向饼干上加水数滴，使其潮湿，再咀嚼另一块饼干，直到感觉到
28、它有了甜味之后，小心地把它吐到碟子上。最后，在碟子上的两处饼干上各滴上几滴配制好的碘酒溶液。看看会有什么区别？当碘溶液加到潮湿的饼干上的时候，饼干立刻变成紫色；而加在咀嚼后的饼干上却看不出什么颜色变化。原理：遇碘即变紫色是被检验物中有淀粉存在的特有标志，这表明饼干里含有淀粉。唾涂能使饼干里的淀粉转化为糖，因此，在咀嚼后的饼干糊上加碘就没发生颜色变化。人对淀粉的消化都是从口腔开始的，然后在胃里继续进行。2 7 矫正视力无需眼镜 实验用品：卡片纸一张；缝衣针或大针一根。实验：用针在卡片上刺一只小孔。请一位必须戴上眼镜才能看书的人配合你实验。先让他取下眼镜，闭上或遮住一只眼来看书，他当然看不清。然后
29、让他手握卡片纸，紧贴着眼睛，通过卡片纸上的小孔去看书，字迹变得清晰可辨了。原理：有些人由于眼睛有缺陷，进入眼睛的光线不能恰巧在眼球底部的视网膜上聚焦。戴上眼镜，镜片的凹凸可以矫正这种缺陷，使进入眼睛的全部光线得以正确会聚。但是，如果进入眼睛的只有一条光线，那就不存在聚焦问题了，它能直接到达视网膜而成像，就象图 3 1 2中粗线所示的那样。2 8 感染 实验用品：完好的苹果两只；有烂斑的苹果一只；针两枚；火柴一盒；细绳一段。实验：取一只完好的苹果，在它柄上系一截细绳作标记。拿起一枚针，在火柴的火焰中灼热灭菌，等它冷却后，插入有烂斑苹果的烂斑中。取出这根针，不要擦拭它，就立即将它插入做过标记的好苹
30、果里。将另一根针也进行灼热消毒，不要触及烂苹果，直接插入没做标记的完好苹果里。分别拔掉两只苹果上的针，扔掉烂苹果。把这两只经过处理的完好苹果同时放在一间较温暖的房间里。如果其它的条件因素都一样，那么，一段时间过后，做了标记的那只苹果上，就会在针扎过的地方，出现一个烂斑。原理：烂斑上的细菌，通过针被转移到好苹果上，使好苹果受了感染。第四章 水和表面张力 2 9 油滴为什么总是圆的？实验用品：水一杯；酒精一瓶；胶皮滴管一只；油少许。实验：水和酒精的密度不同，但它们能混溶。当和酒精混和的比例适当时，就可以做一个有趣的实验。我们向酒精与水的混和液里滴入油滴，如果油滴向上飘浮，就再加一些酒精；如果油滴往
31、下沉，就再加一些水，直至油滴置于液面之下，较稳定地悬在混和液之中。这时，我们就观察到，油滴总是呈圆球状。原理：油滴的表面张力，总是拉引着油滴，使它采取表面积最小的形状，这个形状就是球形。3 0 布和海绵 实验用品：水一盆；海绵数块；棉布数条；石头一块。实验（1）：把一块海绵放于水中（一半露出水面，另一半触到盆底），将布条折叠后放在海绵上面。水很快就朝上浸润了整块海绵，但再朝上浸润棉布，速度就慢多了。实验（2）：将棉布换成另一块海绵，放置在被浸润的第一块海绵上。仔细观察水浸入第二块海绵会不会比浸润棉布更快些。实验（3）：这次改用两块干海绵，一块放入水中，另一块放它上面。但在它们之上还加放一个镇纸
32、石或其它重物，以使两块海绵压得更紧。这样，水浸润上面那块海绵就更容易了。原理：海绵中的纤维是紧密相连着的，因此，水容易通过所谓毛细管作用，在海绵内部上升。折叠的布条中没有那么紧密相连的纤维网络，水到了那里几乎停止上升。所以棉布的浸润特别慢。毛细管的作用，使得油可以在灯芯中上升，也使得水能够在土壤里上升。3 1 云 实验用品：牛奶瓶一只；冰砖一块；热水少许。实验：向牛奶瓶里倒入一些热水，用冰块盖住瓶口，小小的云朵就会在瓶内上半部出现。你知道是什么将云朵支持住的？原理：实际上，无论什么样的云朵，只要温度恒定，不受气流干扰，也不受其它方面的触动，都将在空气中下降的。只是由于组成云的水滴非常轻，在空气
33、阻碍下，下降得不那么快。连最微小的气流，都能把云带走。如果云中雾滴互相联结变大变重，它们就会直接落下，这就是下雨。在这个实验里，是上升的热气流，给了云朵中小水滴向上的推力，使它悬浮的。云的升降取决于上升气流的大小多少。仔细观察自然界的雾，你就常能看到它们在下降。3 2 闪烁的液体 实验用品：平底锅一口；酒精一瓶；水若干。实验：在平底锅里盛一些水，向水面的中心部位滴加酒精，我们就可以看到一种美的奇异的闪烁效应。闪烁现象不断向锅的四周边沿扩展，直到酒精和水混和均匀后为止。原理：单独放置的每一种液体，都有自己一定的表面张力。当酒精进入水面并向外扩展时，水的表面张力被破坏，水面及酒精滴都受到了不平衡的
34、拉力，于是造成液面的轻微动荡，出现闪烁不定的折光效应，直至两种液体混和后，表面张力趋于稳定同一时为止。3 3 火柴杆小戏法 实验用品：火柴棍数根；清水一杯。实验：向你的朋友提出一道小难题：用一根火柴棍把另外两根火柴棍提来；条件是不准用线捆扎。如果将三根火柴棍都浸湿，就容易办到了。将火柴棍浸湿后象图 4 3 下方所画的那样排列好，下面两根火柴棍就轻而易举地被提起来了。原理：水分子间具有粘连在一起的趋向，这叫粘着现象。水也能粘连在火柴杆上，这叫附着现象。水和火柴杆之间的附着力，大到完全可以支持住两根火柴杆的分量。3 4 雪哪儿去啦？实验条件：冬季小雪；卫生丸若干。实验（1）：在严冬刮风的日子里，观
35、察一场小雪。当风力较强的时候，雪很快就消失了。这时，温度显然在冰点以下，我们知道，雪在此时是不会融化的。实验（2）：让一些卫生丸敞开放着。一段时间过后，卫生丸全都不翼而飞了。原理：雪是由冰的晶体所组成。冰有一个特点，就是能直接从固态变成气态，而无需经过液态来转化。这种现象叫做“升华”。刮风时下小雪，雪无需融化就直接升华了。但是，如果冰块较大，升华现象就表现得不够明显了。卫生丸的消失，也是由于升华引起的。3 5 奇异的冰块 实验用品：盛凉拌菜用的碗两只；装有冰水混和物的水壶一只。实验（1）：向一只碗里注入大半碗冰水；向另一碗里注入大半碗热水。然后在每一只碗的中央放入一小块冰。观察现象。实验（2）
36、：在每一只碗的中央放两块浮冰。它们是逐渐分开呢？还是互相靠拢？原理：冰块能安静地浮于冰水中央，不会有什么异常。但却不能安稳地浮在热水中央。这是因为热水不断使冰熔化，从冰块上熔解下来的冰冷的水流入热水后在碗里造成不规则的、向着四周碗沿的对流。这种对流，最终将冰块带到碗的边沿。3 6 附着力与内聚力 实验用品：码尺一根；方形木板两块；小铁钉、线、水、沙各若干；水盒一只。实验：照图 4 6 中所示，在码尺两端悬挂着两块水平的方形木板，并以码尺中央作支点将整个装置悬挂起来。在码尺一端的方木板下放置一盆水，让木板与水面接触后提起来。在另一端方形木板上加沙，使之平衡。现在再让已被沾湿的方木板降至水面，使它
37、粘附在水面上。这时必须在另一端的木板上添加多得令人难以置信的数量的砂，才能使这一端的木板挣脱水面的粘附。原理：不同类型的物质分子间的吸引力（在这个实验里是水和木板），叫附着力。同种物质分子间的吸引力叫内聚力（在这个实验里就是水）。上面的实验说明，木材与水之间的附着力大于水分子之间的内聚力。3 7 不用吸的虹吸管 实验用品：容器两只；软管一段；水若干。实验：在一只容器里盛入水，放置在桌上。把另一只空容器放在椅子上或地板上。总之要让空容器比盛水的容器位置低。手握软管在水中盘旋，灌满软管。用手指按住软管的末端，抽出水面，并使之向下对着那只空容器。注意勿让软管的另一端离开水面。移开手指，虹吸作用就立即
38、开始。原理：用手指按住软管的末端，是为了使软管被拿起跨越容器边缘时，依然充满着水。当软管的末端低于水的时候，上边容器里的水，就会在大气压强的作用下，通过软管流下来。为什么软管两端的大气压强会不等呢？这是因为，软管低端所受到的压强等于一个大气压强再加上软管内液柱的压强。有许多液体吸入口腔是很危险的，所以，一般不要采取用嘴吸的办法来使虹吸管工作。3 8 水的喷射 实验用品：带有严密盖子的塑料瓶一只；细锥一把；水若干。实验：在塑料瓶沿底的边缘锥出一只小孔；然后把瓶子满水。旋紧瓶盖，瓶里的水就不会从小孔里喷射出来。如把瓶盖一松，水就喷射出来了。原理：这也是个有关表面张力的问题。水的自身重量，通常能使水
39、喷射出来。但瓶口封严后没有空气进入塑料瓶，水就喷不出来。这是因为处于小孔表面的水仅会受到大气压的作用，还会受水的表面张力的作用。如果打的孔太大，空气能在水喷出时同时挤入瓶中，那末，即使不打开瓶盖水也能喷射出来。如果孔径很小，水的表面张力就是以阻止水的外溢和空气的挤入。3 9 液层 实验用品：较深的玻璃杯一只；水、医用酒精、食油、不同浓度的糖浆各若干。实验：先在玻璃杯中盛半杯水，再加入约 1 3 杯酒精，水和酒精将混溶在一起。向杯里加入一点浓度很大的糖浆，再加一些浓度较小的糖浆，它们将沉入杯底，分层排列。最后，再向杯里加入食用油少许，食油将浮于最上层。原理：比重即是该物质的重量与同体积的水的重量
40、之比。水的比重是 1。酒精的比重小于水，因此，当它与水混和后，混和液的比重小于 1。如果杯中各液体不相溶解的话，那么从杯底数起，较轻的液层总是浮在较重的液层上面。4 0 沙丘中的城堡 实验用品：沙滩一块或沙池一方。实验：使沙潮湿后，用沙建筑一座城堡。同时注意观察，沙粒在潮湿时是如何粘结在一起的；一旦干了，沙粒又是怎样分崩离析的。原理：水分子如果处于其他许多水分子的包围之中，那它对各个方向上的水分子都有相互的拉引作用。可是，如果和某一方相邻的不是水分子，那就会产生表面张力。这作用就象一张绷紧了的橡皮膜，使潮湿的沙粒粘结在一起。如果沙是干的，就没有了表面张力；如果沙全都浸在水里，也没有表面张力的效
41、应；因为此时分子间的引力在各方向上都相等。沙丘中的城堡之所以能造成，是因为所有沙粒都受到了水的表面张力的作用，相互依附、相互拉引。顺便说一下，通常所说的流体，往往是指气体或液体。但也有些固体物质，如干沙面、粉、甚至小石子，在从卡车上倾倒下来的时候，也能表现出流体的某些性质。4 1 晶莹的冰块 实验用品：电冰箱一台；制冰块用的盘子两只；冷、热水各若干；瓶子一只。实验（1）：在一只盘子里盛满自来水；在另一只盘内盛满几乎滚开的水。将两只盘子都放入冰箱。结果用热水制出的冰块清晰晶莹。实验（2）：将自来水注一瓶中，然后猛烈地摇动瓶子。将瓶里的水倒入盘子，你会发现摇动能使许多空气进入水中。实验（3）：让一
42、瓶热水冷却后再猛烈摇动，然后用这瓶水制冰。你会发现，制出的冰块里含有许多气泡。显然，摇动使水里溶入了不少空气。原理：一般来说，所有的水都溶有一些空气。自来水里的空气含量相当大，加热或煮沸能使溶解在水里的气体变成气泡跑掉。结冰也能排除溶解在水里的空气，但这些气体不是以气泡的形式冒出来，而是停留在冰中。就是这些包含在冰里的气体，使得冰块中显现出云雾状花纹。4 2 瓶中云雾 实验用品：牛奶瓶一只；火柴一盒。实验：将牛奶瓶口朝下拿着，擦一根火柴，放在瓶口燃烧几秒钟。然后用嘴紧贴着瓶口使劲吹气，尽量压缩瓶中空气。突然放松瓶口，这时，瓶里就会出现阵阵“云雾”，并能在瓶里持续相当长一段时间。原理：用嘴向瓶中
43、吹气，既能压缩瓶中空气，增加压强；又能增加瓶里空气的湿度。空气在被压缩时，要微微产生一点热量，这些热量大都被瓶壁吸收了。一旦放松瓶口，瓶内空气压强立即减小，体积立即迅速膨胀。空气体积膨胀需要吸热，使得瓶内温度下降，由于这些空气的温度较大，这时就必然会有一部分水蒸气要凝结成细小水滴，从而形成云雾。另外，点燃的火柴，一方面预热了瓶中空气，另一方面也增加了烟尘小微粒。小微粒能进一步促进水蒸气分子在其周围凝结，形成云雾。人们常常为此，把许多小微粒撒在大气中，这叫在空气中“播种”。那些人眼看不见的浮游于空气中的水蒸气分子，在这些固体微粒上冷却时，就凝结而形成云雾。如果反复压缩和放松瓶中空气的压强，每次实
44、验都能使瓶里的云雾变得更浓。但要注意每次间隙时间不要过长。这也就是人工降雨的基本原理。4 3 奇异的乒乓球 实验用品：清水两盆；乒乓球两只；肥皂一块。实验：让一只乒乓球浮在一盆清水的表面上，这只球会渐渐向盆的边缘移动，最终就依附在盆的边缘上。我们在另一盆水里加入一些肥皂，待肥皂溶解后，再把乒乓球放入水中，这时，乒乓球就会较稳定地浮于这盆水的中央。原理：由于表面张力的效应，水分子同时吸着乒乓球和盆壁，这种情况我们可以从水面上发生的弯曲现象看到。是表面张力的作用，最终将乒乓球拉到盆的边缘的。在水中加入肥皂，大大削弱了水的表面张力。在肥皂水的表面，几乎看不出水面的弯曲现象，水面显得很平坦。这时，水面
45、已经失去了把球拉向盆边缘的力量。4 4 浮力 实验用品：已除去两端底的空罐头听一只；正方形硬纸片一张；清水一桶；玻璃杯一只。实验：将已切去两底的空罐头听的一端用方形硬纸片堵严。然后，以这一端朝下，将罐头中同硬纸片一齐压进水里。水的浮力将使硬纸片紧贴在罐头听的一端不动。用玻璃杯朝罐头听里慢慢倒水，开始时，硬纸片仍紧贴在罐头听的底部。等到听内的水位上升到与听外水面相平时，或者是整个罐头听和纸片全都浸没在水中时，硬纸片就会脱离罐头听了。原理：在水面以下任何一个深度处的压强，在各个方向上都是相等的。当听内无水时，水的压强就向上推压硬纸片，使它贴紧听的底部。当水倒入罐头，纸片底面所受到的向上的压强就逐渐
46、减弱，直至听内外水位相等时，纸片下面已经不再有比上表面更多的压强了。这时，被浸透了的硬纸片就会在自身重力的作用下，脱离罐头听。第五章 电和磁 4 5 切开的水果为什么“生锈”？实验用品：电池组；土豆一个；导线若干。实验（1）：如图 5 1 中所示，将土豆切成两半，然后把两根导线的线头分别插入同一个土豆切面，其间相距约 2.5厘米。导线的另外两头分别接上电池组的正负极。不一会儿，就会在土豆切面的正极导线插入处出现绿斑；在负极导线插入处会冒出小气泡。实验（2）：用另半块土豆做同样的实验，但通电前预先在插在正极导线的地方滴几滴柠檬汁。通电后观察有没有色斑出现。原理：我们知道，在土豆汁液中存在着一定量
47、的阴离子和阳离子。它们在电流作用下发生了氧化-还原反应。正极插入处出现绿斑，就是阴离子被氧化后生成铜盐所特有的颜色；负极插入处冒出的气泡则是氢离子被还原后生成的氢气。这个实验还可以用来判别未知直流电源的正负极。如果改用化学性质很稳定的铂丝作导线来做这个实验，仍然可以看到色斑，只是颜色为较灰暗的粉红色。这说明土豆中某些化合物很容易被氧化，空气中的氧气或其它氧化剂都可以促进这种氧化作用，只不过速度不如通电来得快。除了土豆，其它一些水果，如苹果、桃等，切开后暴露在空气中，也都会变色。有人把这现象叫“生锈”。其实，“生锈”都是上面所讲的氧化作用引起的。为了防止冷藏水果“生锈”，通常在水果切口上喷洒一些
48、抗坏血酸溶液。所谓抗坏血酸就是维生素 C（V c），市场上也有采用其它名称的。维生素 C是一种良好的还原剂，并对人体无害。它比水果中那些易“生锈”的物质更容易氧化，它在水果切面上率先把氧“抢夺”过来，从而保护了水果。柠檬汁中含有大量抗坏血酸，平时也可以用它来防止土豆或水果在空气中“生锈”。4 6 地磁 实验用品：长短缝衣针各一根；软木塞一个；玻璃杯一个；永久磁铁一块。实验：如图 5 2 中所示，将两根缝衣针互成直角地插在软木塞上。用长针作为支杆，把软木塞横担在玻璃杯的口上。不断调整另一根针的位置和深度，使当软木塞平衡定位后，短针正好保持在水平方向上。然后，取下软木塞，用永久磁铁的一端不断磨擦短
49、针的针眼端，让其磁化。再按原样把软木塞横放在玻璃口上，并把小磁针的方向对准南北向。这时你就会发现小针的平衡位置发生了微妙的变化，它不再处于水平方向，而是略微向下倾斜。原理：磁针之所以向下倾斜，是因为地球的磁力线不是与地球表面平行，而是指向地球内部的某一点。在地球上的不同地方作这一实验，磁针的倾斜角度会不一样。只有在“磁赤道”上，磁针才保持水平。“磁赤道”，是一条环绕地球的不规则曲线，仅一小部分接近赤道，其余都在远离赤道的区域。一般来说，愈接近赤道，磁针的倾角就愈小；而愈靠近两极，倾角就愈大。如果处在地球的南北极，磁针的倾角应是 9 0，即指向地心。4 7 方便路灯 实验用品：双向双闸开关一个；
50、单向单闸开关两个；电池一节；装在灯座上的小灯泡一只；导线若干。实验：按图 5 3 中的下图所示，电路，联接好各开关、灯泡和电池。拨动电路中的任何一个开关，都能够单独控制灯泡，让它点亮或熄灭。但注意，每个开关既可以向左合，也可以向右合；但必须合上才行。图 5 3 中所画的是实用的室内照明接线图。如果把这个电路用于两层楼梯间的电灯照明，就成为方便路灯，既不论在楼上或在楼下，都可以自如地开闭电灯。注意事项：做实验时千万不能用普通家用电灯的交流电作电源，因为它的电压高，容易出危险。这个电路在用于实际电路灯时，要采用图中规定的开关。4 8 可亮可暗的灯泡 实验用品：手电筒小灯泡和灯座各两个；电压匹配的电
