有趣的物理小故事

有趣的物理小故事 Ting Bao was revised on January 6, 20021

第一章?声现象

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这是八年级物理课的第一章，在这一章里我们将学习有趣的声现象．小溪里流水淙淙，树林里鸟鸣啾啾，剧院里琴声悠悠，工厂里机声隆隆，流水、小鸟、钢琴、机器为什么会发声为什么它们发出的声音各不相同，有的十分悦耳，有的却刺耳难听古代打仗时列兵布阵，为什么人们把耳朵贴近地面就能知道敌军队伍的远近现在用MP3欣赏音乐，为什么人们能一下子听出自己熟悉的乐器和喜爱的歌手的声音蝙蝠昼伏夜出，能在黑夜里自由飞翔，为什么却从不“迷路”或者碰壁地震发生前，为什么有些动物会有预感，并出现行为异常这些问题都会在这一章的学习中得到解决．

……

一、声音的产生与传播

警觉的士兵

你看过美国西部影片吗在一部反映古代战争场面的美国西部影片里，有这样一个情节，印第安人跪在地上，把耳朵贴近地面，倾听看不见的远处有没有敌军的骑兵在赶路．我国北宋时期的着名学者沈括，在他的着作《梦溪笔谈》里也曾记载：行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能及早听到夜间偷袭的敌人的马蹄声．这样做有道理吗耳朵通过地下的泥土能听到马蹄声，通过空气不是也一样能听到声音吗是不是因为声音在地下传播的速度比在空气中快呢

通过本节的学习我们将会明白，声音在地下传播的速度确实比在空气中快，但这里利用的并不是这一点，因为声音在空气中传播的速度比骑马的速度也要快得多．只要从空气中能听到远方敌军马队的声音，我军还是有足够时间作出反应的．这里最主要的理由是，因为声音在地下传播时，所碰到的使声音散射和衰减的障碍较少，所以能较清楚地传播到更远的地方．这样耳朵贴近地面倾听时，敌兵相距很远时就能听到；加上牛皮箭筒对声音的放大作用（共鸣，就像二胡等弦乐器的共鸣腔一样），听得会更清楚，而在空气中直接侧耳细听的话，等到能够听清时，敌军就已经快到跟前了．

二、我们怎样听到声音

鱼有听觉吗?

鱼有听觉吗人们谁也没有见到过鱼的耳朵，所以，鱼的听觉似乎无从谈起．但是，有一件事改变了人们的看法．

德国一家大鱼场里饲养了许多鳟鱼，鱼场附近的一座教堂每天早上8时都要打钟，鱼场的饲养员则在打钟之后去喂鱼，天天如此．有一天饲养员在教堂钟声响过半小时后才去喂鱼，却见一大群鱼仍聚集在池塘边，不断把头伸出水面在等食．这件事把饲养员惊呆了，也引起了科学家们的兴趣．经过一段时间仔细观察，发现鱼是有听觉的．它们在听到钟声后不久就能进食，久而久之就形成了条件反射．因此，那天饲养员虽然没有及时赶来喂食，鱼却因已经听到钟声仍然向岸边聚来．

鱼不但能听，还会“说”(叫)．渔民们都知道黄花鱼会叫，而且叫得很响．黄花鱼发声靠的是体内一种密闭的充满气体的囊，称之为

‘鳔”．鳔是黄花鱼的发声器官，还起着共鸣器的作用．在鳔的边上有一排鼓肌，它可以敲击鳔．每敲一次，鳔就发生一次振动，这振动的频率恰好等于鳔的固有频率，因而发生共振，把鳔因振动而发出的声音放大，形成了鱼叫．当然，鱼叫与人的叫声不同，它不是从鱼的喉咙里发出的，而是从鱼鳔里发出的．

三、声音的特性

谁帮了盟军的忙？

你知道吗第二次世界大战期间，纳粹德国海军与盟国海军在大西洋上进行过一场激烈的海战．为了达到既能炸毁敌军舰只，又确保德军舰只安全的目的，德国海军在一些重要航道旁，布设了大量新发明的“音响水雷”．这种水雷比磁性水雷灵敏得多，它能在对方舰艇发动机音响的诱导下自动爆炸，从而使盟军舰只在接近德军舰艇之前就被消灭．

正当德军自以为得计时，这些音响水雷却在盟军舰只尚未来到时，接二连三自动爆炸，连一条盟军舰艇也未炸着，这件事让德国人百思不得其解．若干年后，经水声学家和海洋生物学家的研究发现，在德国海军布设水雷的海域里，生活着一种小虾，它们能发出某些频率的音响．这些音响与舰艇发动机音响的频率一致，于是大量小虾发出的巨大音响，诱爆了德军的音响水雷，使他们想依靠这种新式武器打击盟军舰艇的希望成了泡影．

事实上，海洋中的生物大部分都能发声，只不过有些发出的是人耳听不到的超声或次声，上述这种小虾发出的则是与舰艇发动机响声相似的可闻声．因此，在设计、制造、使用海洋测量仪器时，必须周密地考虑海洋生物发出的种种声波，否则就会像德国海军那样功亏一篑．

四、噪声的危害与控制

新型反恐武器

“反恐”，是当今世界一个国际性的热门话题．利用高科技手段对付恐怖分子，保证人质的安全，用最小的代价，达到最好的反恐效果，已成为当今特警技术发展的重点目标．噪声炸弹，便是这方面的最新成就．

噪声炸弹与普通的炸弹不同，它不是利用爆炸后的弹片杀伤人员，而是利用爆炸时产生的超高分贝强噪声波，使歹徒丧失抵抗能力．在生活中，人们有时会碰到这样的现象，当人的听觉器官受到较大噪声刺激时，会感到周身不自在．随着噪声强度的不断增大，—些人会出现头昏、目眩，甚至昏迷的现象．噪声炸弹正是利用人的这种生理反应，把噪声增大到正常人无法忍受的程度，从而达到麻痹人的听觉和中枢神经系统的目的，使人在短时间内昏迷，又不伤害人体．比如，当劫机事件发生时，只要特警人员有机会接近被劫持的飞机，向机内发射噪声炸弹，飞机内的旅客与劫机者都会因此而暂时昏迷．然后，特警人员便可以从容不迫地进入机舱．当飞机上的乘客苏醒之后，一切归于平静，只是劫机歹徒已经束手就擒．

五、声的利用

高超的机械加工师

金刚钻、人造宝石等属于超硬材料，你知道它们是怎样加工的吗过去人们用激光来进行加工，但激光发生装置很复杂，加工成本很高，所以现在人们常用超声波来加工它们．

为什么用超声波呢因为超声波的波长短、频率高，具有较强的集束发射性能．这一特性使其具有了征服某些超硬材料的本领．当然，单纯的超声波是不能直接用于机械加工的，必须加上一些超声能量的承载物，才能进行加工．这种能量承载物就是磨粒．细小的磨粒在超声波能量的作用下，以极高的速度冲击加工表面，表面材料在磨粒冲击下，逐步被磨损，而达到加工的目的．这就是超声波加工的原理．

那么怎样才能在宝石上加工出不同形状的小孔呢这是由固定在超声振动头下端的工具横截面形状决定的．因为振动头作超声振动时，只有工具横截面下面的磨料承载超声能量，对工件表面材料作高速冲击，所以在被加工表面上也必然打出与工具横截面形状相同的孔来，如三角形、椭圆形、星形等非圆形孔．同时，也可以用来加工金刚钻模上或硬质合金喷嘴上的细孔(0．1～0．15毫米)．这在一般机械加工方法中，是很难做到的．你看，超声波的“手段”够高吧！

第二章?光现象

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这是八年级物理第二章，在这一章里，我们将学习有趣的光现象．清晨旭日东升，大地万物从暗夜中醒来，一切都恢复了原有的色彩：远处的山，青了；近处的水，蓝了；草丛中，露珠晶莹剔透；树林里，