趣味物理實驗6

奇妙的密封實驗變個魔術(shù)來阻止水溢出玻璃杯。你可以利用空氣壓力密封住玻璃杯，而水一直呆在里面——即使你將杯子口朝下！在洗滌槽上方操作。將玻璃杯裝滿水。邊緣一定不能有缺口。Uli曹Uli曹摸摸瓶子，瓶子確實變熱了。迅速而小心地將玻璃杯倒個個。用一只手控制杯子，另一只手控制卡片。小心地把手離開卡片，卡片仍貼著杯子，將水密封在里面。外部的空氣壓著卡片，力量大于里面水的重量。繩不打結(jié)也能提起一塊冰和朋友打個賭，用一根線不必打結(jié)，甚至手都不碰冰塊就能把它提起來，這似乎是不可能的但你卻很容易做到。把線浸入水中，然后放在冰塊上。把鹽沿著線撒在冰面上。等大約30秒?，F(xiàn)在提起線，看！冰塊被吊起來了！雪天的安全結(jié)冰或積雪的路是很危險的，因為路上很滑。把鹽撒在路上使冰或雪化成水，交通就安全多了。認(rèn)識中國的火箭活動內(nèi)容介紹中國的各種型號的火箭，主要介紹“長征二號E”.活動目的1、了解火箭的基本原理、作用.2、知道火箭起源于中國，了解中國的火箭及其技術(shù)成就.活動準(zhǔn)備1、實物模型：長征二號捆綁式火箭.2、照片圖集：中國運載火箭彩照集成.活動過程火箭起源于中國，是我國古代的重大發(fā)明之一，早在宋代就發(fā)明了火箭，在十三世紀(jì)以前，中國的火箭技術(shù)在世界上遙遙領(lǐng)先，火箭是熱機的一種，工作時燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化成火箭機械能.現(xiàn)代火箭用來發(fā)射探測儀器，以及人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等空間的飛行器.目前各種型號的中國火箭有：1、長征一號是我國第一枚三級運載火箭.它以兩級液體火箭為基礎(chǔ)，加固體第三級.固體發(fā)動機由固體發(fā)動機研究院研制.全箭由中國運載火箭技術(shù)研究院技術(shù)抓總.箭長29．46m，最大直徑2.25m，起飛質(zhì)量81.5t,起動推力達(dá)106N.二、三級有轉(zhuǎn)接錐殼相連.第三級與第二級完全分離后，起旋火箭點火，使第三級在空中自由起旋.整流罩用水平拋脫.長征一號火箭具有將300kg的衛(wèi)星射入傾角為70。、高為440km的圓軌道的運載能力.1970年4月24日，“長征一號”運載火箭在酒泉發(fā)射中心首次發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”，再次發(fā)射把實踐一號科學(xué)實驗衛(wèi)星送入軌道.“長征一號”的改型，“長征一號丁”，在原一二級基礎(chǔ)上，更換三級固體發(fā)動機，將使其近地軌道的運載能力達(dá)到700kg?750kg.2、 長征二號兩級液體運載火箭，全箭長約32m，最大直徑3.35m，起飛質(zhì)量190t,一級裝有4臺發(fā)動機，地面推力為2.8x106N,二級主發(fā)動機真空推力7.3x105N,還有4個可以遙控的游動發(fā)動機（總推力4.7x104N），能將1.8t的有效載荷送入近地軌道，1974年11月首次發(fā)射，由于一根導(dǎo)線有暗傷，導(dǎo)致飛行試驗失敗.1975年11月發(fā)射返回式遙感衛(wèi)星準(zhǔn)確入軌.接著，又發(fā)射兩次，均獲成功.隨著衛(wèi)星對火箭運載能力要求的提高，“長征二號”火箭也作了相應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)的修改，使技術(shù)性能和運載能力均有所改進和提高?近地軌道運載能力達(dá)到2.5t左右，命名為“長征二號丙”，多次發(fā)射均獲得成功.發(fā)射表明：“長征二號丙”設(shè)計方案正確，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，獲得國內(nèi)外同行的好評.3、 長征二號E即長征二號捆綁火箭，中國運載火箭技術(shù)研究院研制的第一枚推力捆綁式（也叫集束式）運載火箭，它是以經(jīng)過改進的“長征二號丙”火箭作芯級（一級加長4.6m，二級加長5.2m）第一級箭體上并聯(lián)4個長15.3m,直徑2.25m的液體助推火箭.上面級和衛(wèi)星都裝在直徑4.2m,高10.5m的整流罩內(nèi)，全箭長49.7m,芯級直徑3.35m，芯級一級發(fā)動機4機關(guān)聯(lián)，加上4枚助推火箭，總推力為6xl06N，可把8.8t有效載荷送入200km的圓軌道，1988年底獲準(zhǔn)研制，只用了18個月的時間，實現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)1990年7月16日首次發(fā)射，一舉成功，把一顆巴基斯坦的科學(xué)試驗衛(wèi)星和一模擬有效載荷準(zhǔn)確送入軌道.用如此短的周期，研制成功一個新型大推力運載火箭，這在我國是史無前例的，在世界航天史上也屬罕見，它為我國發(fā)展載人航天技術(shù)和滿足國際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場的需要奠定了基礎(chǔ).1992年為澳大利亞發(fā)射兩顆美制第二代通信衛(wèi)星.這種火箭，如配以中國的固體推進劑的上面級可將3t的有效載荷送入同步轉(zhuǎn)移軌道；如配以液氫液氧推進劑上面級，構(gòu)成“長征二號E/HO”，其同步軌移軌道的運載能力將達(dá)到4.8t.4、 長征三號是以“長征二號丙”為原型加氫氧第三級組成的三級運載火箭.由中國運載火箭技術(shù)研究院負(fù)責(zé)總設(shè)計和研制第三級，第一、第二級由上海航天局承制，全箭總長44.56m,起飛質(zhì)量202t，起飛推力2.8x106N,第三級氫氧發(fā)動機在高空失重條件下二次啟動.其同步轉(zhuǎn)移軌道推力為1.4x104N.1984年1月29日首次發(fā)射，由于第三級發(fā)動機二次啟動不正常，衛(wèi)星進入近地軌道運行.經(jīng)過70個晝夜的奮斗，4月8日再發(fā)射，獲得圓滿成功.1990年4月7日，“長征三號”為香港衛(wèi)星通信有限公司成功地發(fā)射了亞洲一號通信衛(wèi)星，標(biāo)志著中國的長征系列運載火箭開始步入國際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場.5、 “長征三號甲”“長征三號甲”是為發(fā)射新一代通信廣播衛(wèi)星而研制的新型運載火箭.它在“長征二號”運載火箭的基礎(chǔ)上，采用了多項先進技術(shù)，同步轉(zhuǎn)移運載能力由原來的1.4t提高到2.5t,它是一種大型三級液體火箭，全長52.5m,直徑和整流罩均超過長征三號,起飛質(zhì)量241t，起飛推力3x106N,火箭質(zhì)量近40t,自1986年2月開始研制，重大技術(shù)有30多項，其中火箭的三級推力氫氧發(fā)動機，冷氦加溫增壓系統(tǒng)，動調(diào)陀螺四軸平臺，低溫氫氣能源雙向搖擺伺服機構(gòu)等4項技術(shù)已屬世界一流.我國航天科技工作者傾注8年心血研制的這種運載火箭，至今發(fā)射3次，均獲成功，巍巍長箭涉三關(guān)，在我國航天史上寫下一頁新的篇章.首試鋒芒送雙星.1994年2月8日北京時間下午4時34分，最新研制的“長征三號甲”運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火起飛，將一顆“實踐4號”空間探測衛(wèi)星和一顆模擬衛(wèi)星送上太空.前功盡棄經(jīng)磨難.第二枚“長征三號甲”運載火箭于1994年11月30日凌晨1時2分在西昌衛(wèi)星中心發(fā)射成功，火箭點火升空后，經(jīng)過24分鐘飛行，把我國新一代通信衛(wèi)星“東方紅3號”送入近地點20.58km,遠(yuǎn)地點36220km的地球同步轉(zhuǎn)移軌道，衛(wèi)星完成第三次變軌,進入巡航姿態(tài).經(jīng)過三次變軌后，衛(wèi)星已在準(zhǔn)同步軌道上運行.由于星上姿態(tài)控制推力器燃料泄漏，未達(dá)到進入同步軌道的目的.1997年5月12日，“長征三號甲”運載火箭第三次發(fā)射，成功地將“東方紅3號”通信廣播衛(wèi)星送入預(yù)定軌道.6、 長征三號乙我國自行研制、目前運載能力最大的新型捆綁式運載火箭“長征三號乙”于1997年8月20日凌晨從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功地將菲律賓衛(wèi)星送入軌道，這表明長征系列運載火箭具備了能把5000kg有效載荷送入高軌道的能力?這是長征火箭第46次成功發(fā)射，也是中國長城工業(yè)總公司第12次執(zhí)行商業(yè)發(fā)射服務(wù)合同.“長征三號乙”火箭全長54838m，起飛質(zhì)量426t，可將5000kg的有效載荷送入傾角為28.5°的地球同步轉(zhuǎn)移軌道，它充分繼承了長征系列的芯級除貯箱加長，結(jié)構(gòu)加強及整流罩加大以外，與長征三號甲火箭相同，也具有在真空條件下二次啟動能力的氫氧發(fā)動機技術(shù)和同軸撓性平臺等技術(shù)?火箭一級周圍捆綁的4個助推器，與長二捆火箭完全相同?由于捆綁了助推器，其控制和遙測系統(tǒng)在長三甲的基礎(chǔ)上作了相應(yīng)的修改，是中國長征系列火箭中高軌道運載能力最大的火箭.馬部海衛(wèi)星是美國勞拉空間系統(tǒng)公司在fs1300平臺的基礎(chǔ)上設(shè)計的三軸穩(wěn)定地球同步通信衛(wèi)星，它共有30個C波段轉(zhuǎn)發(fā)器和24個KU波段轉(zhuǎn)發(fā)器，能向菲律賓、中國和東南亞地區(qū)提供語言、圖像和數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ欧?wù)?馬部海衛(wèi)星是亞洲地區(qū)功率最大的通信衛(wèi)星，其最大分離質(zhì)量約3770kg，在軌道壽命超過12年.它將定點在東經(jīng)144暗某嗟郎峽.1997年10月17日凌晨3點13分，長征三號乙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心又一次發(fā)射升空，將亞太二號R通信衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道，遠(yuǎn)地點47922km近地點201km,傾角24.4°，衛(wèi)星質(zhì)量3700kg，此次發(fā)射是長征系列運載火箭是48次發(fā)射.7、 風(fēng)暴一號是兩級運載火箭.由上海航天局研制，火箭長32.6m，直徑3.35m,起飛推力2800000N,起飛質(zhì)量191t,推進劑為四氧化二氮和偏二甲肼?一級發(fā)動機由四臺可切向搖擺的游動發(fā)動機組成，二級發(fā)動機由一臺主發(fā)動機和四臺可切向搖擺的游動發(fā)動機組成.制導(dǎo)系統(tǒng)采用平臺一計算機全慣性系統(tǒng)，姿態(tài)控制采用有源網(wǎng)絡(luò)校正裝置，貯箱采用主強度鋁合金材料，采用自然增壓方案?“風(fēng)暴一號”可把1500kg的有效載荷送入近地軌道.為了提高運載能力，采用了大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量，降低發(fā)動機混合比偏差，一級采用耗盡關(guān)機.二級主發(fā)動開機后采用游動發(fā)動機小推力飛行入軌等措施.為了提高軌道精度，采用了速度導(dǎo)引有機結(jié)合的制導(dǎo)方法，為了用一枚火箭發(fā)射三顆衛(wèi)星，攻克了結(jié)構(gòu)動力學(xué)和多星分離運動學(xué)的技術(shù)關(guān)鍵.1975年以來，“風(fēng)暴一號”先后發(fā)射了六顆衛(wèi)星.它們是三顆科學(xué)技術(shù)實驗衛(wèi)星和1981年9月20日用一枚“風(fēng)暴一號”運載火箭成功發(fā)射的三顆衛(wèi)星.8、長征四號是一種多用途三級常溫推進劑運載火箭，具有性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)可靠，成本低廉，發(fā)射場通用，使用方便等特點，由上海航天局研制.“長征四號”采用四氧化二氮和偏二甲肼推進劑，全長41.9m,改進的一、二級直徑為3.35m，新研制的三級直徑為2.9m,火箭起飛質(zhì)量249t，起飛推力3T06N.“長征四號”在總體上進行了優(yōu)化設(shè)計，加長一級推進劑貯箱4m，加大一級發(fā)動機推力200000N,三級采用兩臺50000N推力的發(fā)動機，減輕結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量約300kg，使火箭的運載能力大幅度提高，該火箭運送地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星的運載能力為1250kg，運送900km高度的太陽同步軌道衛(wèi)星的運載能力為1650kg.“長征四號”在國內(nèi)大型運載火箭上首次應(yīng)用了數(shù)字式姿態(tài)控制系統(tǒng).三子級全程氮氣壓力值增壓輸送系統(tǒng)，三子級雙向搖擺發(fā)動機.無水肼表面張力定箱，三級單層高強度鋁薄壁共貯箱等多項先進技術(shù).1988年9月7日和1990年9月3日，“長征四號”運載火箭兩次發(fā)射太陽同步軌道“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星均獲圓滿成功.“長征四號”具有兩種不同直徑的衛(wèi)星整流罩，可適應(yīng)不同質(zhì)量和尺寸的有效載荷，也可一箭多星發(fā)射，這為承擔(dān)多種衛(wèi)星的發(fā)射業(yè)務(wù)，特別是為發(fā)射同步軌道和極地軌道衛(wèi)星創(chuàng)造了有利的條件.主要數(shù)據(jù)長/m芯級最大直徑/m起飛推力/N運載能力/t軌道/km長征號29.462.251.04X1060.3400長征二號323.352.8X1061.8近地長征二E49.73.356X1068.8200長征三號44.563.352.8X1061.4同步軌道長三甲52.53.353X1062.5同步軌道長三乙54.8483.355.0同步軌道風(fēng)暴號32.63.352.8X1064.8200長征四號41.93.353X1061.25同步軌道活動小結(jié)作為科技活動課的一個內(nèi)容，應(yīng)注重和課本中的內(nèi)容相結(jié)合.活動過程中，要突出中國火箭事業(yè)、成就?介紹“長征二號E”火箭的同時，要突出中國科學(xué)家、工程技術(shù)人員的奉獻(xiàn)精神.可結(jié)合“神舟號”載人飛船，介紹中國的航天成就.參考文獻(xiàn)：1、《航天精華本》1991年10月15日出版2、《航天》雜志1994年第4期

煙為什么迎著氣流飄找一根筷子和一個火柴盒，把筷子插到火柴盒里，再點上一支香。請你用一只手把火柴盒舉起來，另一只手拿起那支點燃著的香（如圖），香要放在火柴盒的前邊。如果屋子里沒有風(fēng)，香冒出的煙柱是豎直向上的，這時候，你用嘴向著火柴盒吹出一股氣流，奇怪！香放出來的煙柱居然迎著氣流的方向，向著火柴盒的背后飄來了。這是怎么回事呢？煙柱向火柴盒的背后飄，說明火柴盒背后的氣體壓強比較小，因而，周圍的氣體就向那里涌過去，煙柱也跟著飄過去了。用物理學(xué)來解釋，就是：火柴盒背后形成了一個渦旋。如果你用比較小的力氣吹，吹出的氣流速度很小，煙柱就不向火柴盒后邊飄。只有用力吹氣才會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。這又說明一定速度的氣流才能形成渦旋。運動是相對的。氣流吹到火柴盒上和火柴盒在空氣里運動性質(zhì)上是一樣的。一個大方盒式的“面包車”在空氣中快速行駛，它的背后便會形成渦旋，弄得塵土飛揚。為什么會產(chǎn)生渦旋呢？當(dāng)物體快速運動的時候，它前面的空氣不能及時地繞到后面，使物體后邊暫時出現(xiàn)了一個接近真空的區(qū)域，這個區(qū)域一出現(xiàn)，四周的空氣便要爭先恐后地跑來填補，這樣便形成了渦旋。有渦旋的地方空氣壓強小，因此，對于運動著的物體來說，前面受到的壓強遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后邊渦旋處的壓強，這正象車子前邊有個大力士向后推，后邊卻是個小孩子向前推一樣，合起來形成了一個向后的力，這個力和渦旋有關(guān)，我們管它叫渦旋阻力。總之，在氣體和液體中運動的物體，它所受到的阻力包括摩擦阻力和渦旋阻力。有趣的噴泉

在講大氣壓強時，為了讓學(xué)生比較直觀形象的認(rèn)識到大氣壓的存在和利用大氣壓的現(xiàn)象，我們總是喜歡做一些既能說明問題又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的小實驗．以往我們做的各種噴泉實驗就是一例，這里筆者給大家推薦一種能連續(xù)噴水的噴泉實驗．1．儀器的裝置如圖所示．（1）上端封閉的玻璃管：管子越長效果越好，最好選用牛頓管之類的玻璃管．（2）噴水管：選用長度約20cm左右的尖嘴玻璃管，其一端接有橡膠管.（3）出水管：上端用玻璃管，下端用有一定硬度的橡膠管．（4）儲水槽：可與自來水嘴相連，用來提供持續(xù)的水源.（5）接水槽：盛接出水管流出的水，也可直接把出水口與下水道相通.（6）橡皮塞：用于封閉玻璃管口.安裝與調(diào)試（1）將噴水管和出水管插入橡皮塞，然后用止水夾夾住進水口和出水口.（2）將玻璃管裝適量的水后并蓋緊橡皮塞.將整個裝置倒置，然后固定在支架上.（3）將噴水管插入儲水槽后，再同時打開止水夾，這時噴泉就可以工作了.（4）如玻璃噴管中水面高于噴嘴時將對噴水高度有影響，這時可調(diào)整出水口到進水口的高度差.如果水面較低時由于管外空氣壓強要比管內(nèi)空氣壓強大，這時空氣容易通過出水管進入玻璃噴管，使整個裝置停止工作.工作原理當(dāng)水沿出水管流出時，封閉的玻璃管中空氣的體積增大，壓強減小，使管外大氣壓強大于管中空氣的壓強，所以水能從噴嘴噴出.噴射的水柱高度由儲水槽到接水槽水平面的高度差來決定.水柱噴射高度的計算方法如下：設(shè)空氣壓強為P0,玻璃噴管中的空氣壓強為P，接水槽到儲水槽的高度差為H,儲水槽液面到玻璃管中液面的高度差為s,噴射水柱高度為h.則儲水槽液面的壓強應(yīng)滿足P0=pgs+pgh+p接水槽液面的壓強也應(yīng)滿足P0=pgH+pgs+p由以上兩式可得H=h,即水柱高度等于出水口到進水口的高度差，由于水與管之間有阻力，因而實際上hVH.該實驗不僅說明了大氣壓的存在，同時也是利用大氣壓的一個很有趣的實驗.用自行車彈琴找一張舊年歷卡片（或者有彈性的硬紙板），一輛自行車。把自行車支起來，一只手轉(zhuǎn)動自行車的腳踏板，另一只手拿著硬紙片，讓紙片的一頭伸到自行車后輪的輻條中。（要特別注意安全，不要把手伸到輻條中）先慢慢轉(zhuǎn)，這時可以聽到紙片的“軋軋”聲；再加快轉(zhuǎn)速，紙片發(fā)出的聲調(diào)就會變高；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時，紙片就會尖叫起來了。