愛華網(wǎng)第一章聲現(xiàn)象
非常導(dǎo)航
這是八年級物理課的第一章，在這一章里我們將學(xué)習(xí)有趣的聲現(xiàn)象．小溪里流水淙淙，樹林里鳥鳴啾啾，劇院里琴聲悠悠，工廠里機(jī)聲隆隆，流水、小鳥、鋼琴、機(jī)器為什么會發(fā)聲？為什么它們發(fā)出的聲音各不相同，有的十分悅耳，有的卻刺耳難聽？古代打仗時列兵布陣，為什么人們把耳朵貼近地面就能知道敵軍隊(duì)伍的遠(yuǎn)近？現(xiàn)在用MP3欣賞音樂，為什么人們能一下子聽出自己熟悉的樂器和喜愛的歌手的聲音？蝙蝠晝伏夜出，能在黑夜里自由飛翔，為什么卻從不“迷路”或者碰壁？地震發(fā)生前，為什么有些動物會有預(yù)感，并出現(xiàn)行為異常？這些問題都會在這一章的學(xué)習(xí)中得到解決．
……
一、聲音的產(chǎn)生與傳播
警覺的士兵
你看過美國西部影片嗎？在一部反映古代戰(zhàn)爭場面的美國西部影片里，有這樣一個情節(jié)，印第安人跪在地上，把耳朵貼近地面，傾聽看不見的遠(yuǎn)處有沒有敵軍的騎兵在趕路．我國北宋時期的著名學(xué)者沈括，在他的著作《夢溪筆談》里也曾記載：行軍宿營，士兵枕著牛皮制的箭筒睡在地上，能及早聽到夜間偷襲的敵人的馬蹄聲．這樣做有道理嗎?耳朵通過地下的泥土能聽到馬蹄聲，通過空氣不是也一樣能聽到聲音嗎?是不是因?yàn)槁曇粼诘叵聜鞑サ乃俣缺仍诳諝庵锌炷?
通過本節(jié)的學(xué)習(xí)我們將會明白，聲音在地下傳播的速度確實(shí)比在空氣中快，但這里利用的并不是這一點(diǎn)，因?yàn)槁曇粼诳諝庵袀鞑サ乃俣缺闰T馬的速度也要快得多．只要從空氣中能聽到遠(yuǎn)方敵軍馬隊(duì)的聲音，我軍還是有足夠時間作出反應(yīng)的．這里最主要的理由是，因?yàn)槁曇粼诘叵聜鞑r，所碰到的使聲音散射和衰減的障礙較少，所以能較清楚地傳播到更遠(yuǎn)的地方．這樣耳朵貼近地面傾聽時，敵兵相距很遠(yuǎn)時就能聽到；加上牛皮箭筒對聲音的放大作用（共鳴，就像二胡等弦樂器的共鳴腔一樣），聽得會更清楚，而在空氣中直接側(cè)耳細(xì)聽的話，等到能夠聽清時，敵軍就已經(jīng)快到跟前了．
二、我們怎樣聽到聲音
魚有聽覺嗎?
魚有聽覺嗎?人們誰也沒有見到過魚的耳朵，所以，魚的聽覺似乎無從談起．但是，有一件事改變了人們的看法．
德國一家大魚場里飼養(yǎng)了許多鱒魚，魚場附近的一座教堂每天早上8時都要打鐘，魚場的飼養(yǎng)員則在打鐘之后去喂魚，天天如此．有一天飼養(yǎng)員在教堂鐘聲響過半小時后才去喂魚，卻見一大群魚仍聚集在池塘邊，不斷把頭伸出水面在等食．這件事把飼養(yǎng)員驚呆了，也引起了科學(xué)家們的興趣．經(jīng)過一段時間仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)魚是有聽覺的．它們在聽到鐘聲后不久就能進(jìn)食，久而久之就形成了條件反射．因此，那天飼養(yǎng)員雖然沒有及時趕來喂食，魚卻因已經(jīng)聽到鐘聲仍然向岸邊聚來．
魚不但能聽，還會“說”(叫)．漁民們都知道黃花魚會叫，而且叫得很響．黃花魚發(fā)聲靠的是體內(nèi)一種密閉的充滿氣體的囊，稱之為‘鰾”．鰾是黃花魚的發(fā)聲器官，還起著共鳴器的作用．在鰾的邊上有一排鼓肌，它可以敲擊鰾．每敲一次，鰾就發(fā)生一次振動，這振動的頻率恰好等于鰾的固有頻率，因而發(fā)生共振，把鰾因振動而發(fā)出的聲音放大，形成了魚叫．當(dāng)然，魚叫與人的叫聲不同，它不是從魚的喉嚨里發(fā)出的，而是從魚鰾里發(fā)出的．
三、聲音的特性
誰幫了盟軍的忙？
你知道嗎？第二次世界大戰(zhàn)期間，納粹德國海軍與盟國海軍在大西洋上進(jìn)行過一場激烈的海戰(zhàn)．為了達(dá)到既能炸毀敵軍艦只，又確保德軍艦只安全的目的，德國海軍在一些重要航道旁，布設(shè)了大量新發(fā)明的“音響水雷”．這種水雷比磁性水雷靈敏得多，它能在對方艦艇發(fā)動機(jī)音響的誘導(dǎo)下自動爆炸，從而使盟軍艦只在接近德軍艦艇之前就被消滅．
正當(dāng)?shù)萝娮砸詾榈糜嫊r，這些音響水雷卻在盟軍艦只尚未來到時，接二連三自動爆炸，連一條盟軍艦艇也未炸著，這件事讓德國人百思不得其解．若干年后，經(jīng)水聲學(xué)家和海洋生物學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，在德國海軍布設(shè)水雷的海域里，生活著一種小蝦，它們能發(fā)出某些頻率的音響．這些音響與艦艇發(fā)動機(jī)音響的頻率一致，于是大量小蝦發(fā)出的巨大音響，誘爆了德軍的音響水雷，使他們想依靠這種新式武器打擊盟軍艦艇的希望成了泡影．
事實(shí)上，海洋中的生物大部分都能發(fā)聲，只不過有些發(fā)出的是人耳聽不到的超聲或次聲，上述這種小蝦發(fā)出的則是與艦艇發(fā)動機(jī)響聲相似的可聞聲．因此，在設(shè)計、制造、使用海洋測量儀器時，必須周密地考慮海洋生物發(fā)出的種種聲波，否則就會像德國海軍那樣功虧一簣．
四、噪聲的危害與控制
新型反恐武器
“反恐”，是當(dāng)今世界一個國際性的熱門話題．利用高科技手段對付恐怖分子，保證人質(zhì)的安全，用最小的代價，達(dá)到最好的反恐效果，已成為當(dāng)今特警技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)．噪聲炸彈，便是這方面的最新成就．
噪聲炸彈與普通的炸彈不同，它不是利用爆炸后的彈片殺傷人員，而是利用爆炸時產(chǎn)生的超高分貝強(qiáng)噪聲波，使歹徒喪失抵抗能力．在生活中，人們有時會碰到這樣的現(xiàn)象，當(dāng)人的聽覺器官受到較大噪聲刺激時，會感到周身不自在．隨著噪聲強(qiáng)度的不斷增大，—些人會出現(xiàn)頭昏、目眩，甚至昏迷的現(xiàn)象．噪聲炸彈正是利用人的這種生理反應(yīng)，把噪聲增大到正常人無法忍受的程度，從而達(dá)到麻痹人的聽覺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的目的，使人在短時間內(nèi)昏迷，又不傷害人體．比如，當(dāng)劫機(jī)事件發(fā)生時，只要特警人員有機(jī)會接近被劫持的飛機(jī)，向機(jī)內(nèi)發(fā)射噪聲炸彈，飛機(jī)內(nèi)的旅客與劫機(jī)者都會因此而暫時昏迷．然后，特警人員便可以從容不迫地進(jìn)入機(jī)艙．當(dāng)飛機(jī)上的乘客蘇醒之后，一切歸于平靜，只是劫機(jī)歹徒已經(jīng)束手就擒．
五、聲的利用
高超的機(jī)械加工師
金剛鉆、人造寶石等屬于超硬材料，你知道它們是怎樣加工的嗎？過去人們用激光來進(jìn)行加工，但激光發(fā)生裝置很復(fù)雜，加工成本很高，所以現(xiàn)在人們常用超聲波來加工它們．
為什么用超聲波呢?因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL短、頻率高，具有較強(qiáng)的集束發(fā)射性能．這一特性使其具有了征服某些超硬材料的本領(lǐng)．當(dāng)然，單純的超聲波是不能直接用于機(jī)械加工的，必須加上一些超聲能量的承載物，才能進(jìn)行加工．這種能量承載物就是磨粒．細(xì)小的磨粒在超聲波能量的作用下，以極高的速度沖擊加工表面，表面材料在磨粒沖擊下，逐步被磨損，而達(dá)到加工的目的．這就是超聲波加工的原理．
那么怎樣才能在寶石上加工出不同形狀的小孔呢?這是由固定在超聲振動頭下端的工具橫截面形狀決定的．因?yàn)檎駝宇^作超聲振動時，只有工具橫截面下面的磨料承載超聲能量，對工件表面材料作高速沖擊，所以在被加工表面上也必然打出與工具橫截面形狀相同的孔來，如三角形、橢圓形、星形等非圓形孔．同時，也可以用來加工金剛鉆模上或硬質(zhì)合金噴嘴上的細(xì)孔(0．1～0．15毫米)．這在一般機(jī)械加工方法中，是很難做到的．你看，超聲波的“手段”夠高吧！
第二章光現(xiàn)象
非常導(dǎo)航
這是八年級物理第二章，在這一章里，我們將學(xué)習(xí)有趣的光現(xiàn)象．清晨旭日東升，大地萬物從暗夜中醒來，一切都恢復(fù)了原有的色彩：遠(yuǎn)處的山，青了；近處的水，藍(lán)了；草叢中，露珠晶瑩剔透；樹林里，鳥兒穿紅戴綠跳躍枝頭；農(nóng)家小院走出了棕的牛，白的羊，灰的馬，黑的毛驢，紅的拖拉機(jī)和收割機(jī)，還有嶄新的電動車和摩托車，奔向田間地頭；傍晚夕陽西下，城市華燈初上，色彩各異的霓虹燈照著大小不一的牌匾，宣示著機(jī)關(guān)的名稱和職能、商家經(jīng)營的范圍和品牌……．光與人的生活和生產(chǎn)密切相關(guān)，晨起梳妝照鏡子，讀書寫字看黑板，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教室燈光亮度，……；太陽能，電視機(jī)，微波爐，還有驗(yàn)鈔機(jī)，……；海市蜃樓，日食月食，光纖通信，激光制導(dǎo)，等等……，無不與本章的光學(xué)知識有關(guān)．
……
一、光的傳播
古希臘的雕像與古埃及的浮雕
你知道人類歷史上有哪些文明古國嗎？你知道這些文明古國有哪些珍貴的藝術(shù)寶藏嗎？你知道為什么古希臘人留下了很多的雕像，而古埃及人則留下了很多的浮雕嗎？為什么同是文明古國，而古代藝術(shù)會有這么大的差異呢?
原來，這種差異與希臘和埃及兩地的地理位置、太陽光成影的情況不同有關(guān)．地球上到處都有影子，不過不同的地方太陽的影子也不相同：北極圈里是影子的大人國，那里的太陽總是斜照的，于是物體的影子總是輕輕的、在白茫茫的雪原上伸展得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)；赤道地帶則是影子的小人國，那兒的太陽總是高懸在頭頂上，于是物體的影子總是變得很小很小，但是看起來又濃又重，在正午的陽光下，人們好像踩著自己的影子在走路．
人們早就注意到，地球上不同地方的物體，在陽光下成影的情況不同，并在實(shí)際生活中加以不同的運(yùn)用．例如，在非洲強(qiáng)烈的陽光下，埃及地面上的一切東西都投下了明顯的影子．在這種照射情況下，浮雕就會顯得跟木刻畫一樣清晰．可是，若將古希臘的阿波羅雕像放到埃及去的話，在烈日照射之下，阿波羅的眼窩會黑得讓人可怕，鼻子下的黑影會使這位太陽神“長出”胡須來．但是在希臘，陽光透過地中海上空的薄云后會變得十分柔和，維納斯女神的雕像在柔和日光的照射下，顯得十分美麗動人．不過，你若是將古埃及的浮雕搬到希臘去的話，淡淡的影子卻會使浮雕變得模糊不清，白色的浮雕掛在白色的墻壁上簡直看不見了．
二、光的反射
阿基米德“光炮”是真的嗎？
相傳公元前3世紀(jì)，在古羅馬與古希臘交戰(zhàn)中，羅馬人的艦隊(duì)逼近了敘拉古．著名科學(xué)家阿基米德也參加了城市保衛(wèi)戰(zhàn)，他運(yùn)用自己的知識提出了一種新奇的戰(zhàn)術(shù)．即組織了許多婦女，讓她們每人手持一面鏡子，站在海岸邊，用鏡子把陽光聚焦到羅馬戰(zhàn)艦的篷帆上，最終在入侵的敵艦靠岸之前就把他們統(tǒng)統(tǒng)燒毀了．
阿基米德的戰(zhàn)術(shù)是真的嗎?這個傳說發(fā)生的年代在2300年前，已經(jīng)無從考證．但是在18世紀(jì)，法國科學(xué)家蒲豐專門研究了這個問題的可行性．他經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，至少要有1000面鏡子，每面鏡子的直徑起碼得有10米，才能把l千米外的船帆燒著．在當(dāng)時的技術(shù)條件下，要制作這么大的玻璃反射鏡是不可能的．因此蒲豐認(rèn)為阿基米德的戰(zhàn)術(shù)是不可能成功的．
后來，在法國有人根據(jù)蒲豐的設(shè)計真的制做了一架“光炮”．它由168塊玻璃反射鏡組成，每塊鏡子長15厘米，寬20厘米．這168塊鏡子組成一個5平方米左右的反射面，它所聚集的太陽光能把47米遠(yuǎn)處的松木板在幾分鐘內(nèi)點(diǎn)燃．但是，若要把1千米遠(yuǎn)的松木板點(diǎn)燃的話，整個反射面的面積要增大到1平方千米，這當(dāng)然是難以辦到的事．即使勉強(qiáng)湊到那么大，使用時還有困難，怎么使幾百萬塊小鏡子反射的陽光聚焦于一點(diǎn)呢?要使這么許多小鏡子同步轉(zhuǎn)動，那得動員多少人呢?由此更可以看出阿基米德的“光炮”在當(dāng)時只是個美妙的幻想．但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在宇宙空間安裝人造月亮或人造太陽已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)．
三、平面鏡成像
到底被遮住的是哪只眼睛?
當(dāng)你面對著鏡子，閉上你的右眼，然后用紙片將鏡子里那只閉著的眼睛遮住．請你保持頭部的位置不動，只是換一只眼睛(左眼)閉合，睜開你的右眼看看，這時鏡子里被遮住的是哪只眼睛?你能解釋它的道理嗎?
只要你實(shí)際觀察一下，就會發(fā)現(xiàn)：這時鏡子里被遮住的換成了閉合的左眼．為什么呢?通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道，平面鏡所成的像和物的連線跟鏡面垂直，并且它們到鏡面的距離相等．當(dāng)你睜著左眼看鏡中的右眼時，似乎是來自右眼虛像的射向左眼的光線與鏡面相交于一點(diǎn)：而這點(diǎn)正好是在左右兩眼的中垂線上，因此遮住右眼的小紙片應(yīng)當(dāng)貼在交點(diǎn)上．當(dāng)你換成左眼閉合時，小紙片又會遮住似乎是來自左眼虛像的射向右眼的光線，閉合的左眼就看不見了，也就是左眼被遮住了．
四、光的折射
高速公路上的“海市蜃樓”
暑假里，小明同學(xué)參加了團(tuán)市委組織的青少年夏令營．
一天上午，夏令營的專車從古都洛陽出發(fā)前往青島．車子沿著連霍高速公路向東疾馳，坐在前排的小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)，道路正前方不遠(yuǎn)處一片“水汪汪”，而且車走“水”也走，總是在前頭．小明很納悶：明明看到公路前方象水淋過一樣，可是車子行到近前，路面上卻一切正常，而且那“一汪水”一直在道路的前方．于是便向夏令營的領(lǐng)隊(duì)老師請教，老師告訴他，這種現(xiàn)象同海市蜃樓的道理是一樣的．
小明是個勤奮好學(xué)的同學(xué)，他從“十萬個為什么”里知道海市蜃樓是發(fā)生在大海邊或沙漠里的一種自然現(xiàn)象．可現(xiàn)在汽車還未到鄭州，離青島海濱還有好遠(yuǎn)，前方更沒有沙漠，這兩種現(xiàn)象怎么會聯(lián)系在一起呢？學(xué)完本節(jié)課的知識，你就能找到問題的答案了．
五、光的色散
六、看不見的光
為什么有些花會變顏色?
十幾年前，生物學(xué)家在歐洲進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)有一種會變顏色的花．這種花早晨呈乳白色，中午轉(zhuǎn)為粉紅色，傍晚變?yōu)樯罴t色，第二天清晨則變?yōu)樽狭_蘭色．這樣變來變?nèi)ィ敝粱ǘ涞蛑x為止．
無獨(dú)有偶，生物學(xué)家后來又發(fā)現(xiàn)了一種會變顏色的奇妙的花，這種花叫紅菖蒲．它的花朵原來是紅色的，但是隨著傳播花粉的動物的變化，花朵會從紅色變成白色．科學(xué)家們經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，傳播花粉的，起初主要是蜂鳥，后來主要是飛蛾．蜂鳥傳播花粉時，紅菖蒲的花是紅色的；當(dāng)蜂鳥飛走以后，很多花朵會從原來的紅色變成白色，后來就有許多飛蛾在白色的紅菖蒲花叢中飛來飛去，為紅菖蒲傳播花粉．
紅菖蒲的花朵為什么會變色呢?原來，紅菖蒲生長在美國西南部的山地，通常在7月中旬開花．當(dāng)高地上的紅菖蒲花大部分開放著鮮紅色的花朵時，其時正好是喜歡紅色花朵的蜂鳥從高地向低地遷移的時候．而飛蛾喜歡白色的花朵，所以紅菖蒲花就改變顏色，以招來新的花粉傳播者．據(jù)統(tǒng)計，那時的紅菖蒲花大約有40％變成了白花．紅菖蒲為了取得飛蛾的喜歡，主動改變花色來適應(yīng)環(huán)境．
第三章透鏡及其應(yīng)用
非常導(dǎo)航
這是八年級物理的第三章，在這一章里，我們將學(xué)習(xí)透鏡及其成像規(guī)律和用透鏡制成的光學(xué)儀器．生活中，人們用照相機(jī)拍照，可以把發(fā)生在一瞬間的情景留作永恒的記憶；課堂上，老師用投影儀來放大投影片，可以使教室里所有的同學(xué)同時看到投影片上的圖畫；醫(yī)院里，化驗(yàn)室的醫(yī)生在顯微鏡下可以看見血液中的各種細(xì)胞；家庭里，老爺爺、老奶奶帶著老花鏡、拿著放大鏡讀書看報；戰(zhàn)場上，指揮官手拿望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)方的敵情，根據(jù)敵方的動向，適時發(fā)出作戰(zhàn)命令．這些都離不開透鏡．世界有多大?宇宙是什么樣的?這些有史以來就困惑著人類，并一直為人類所探究不止的問題，也一定經(jīng)?？M繞在你的心頭．人類怎樣才能解開這個疑團(tuán)呢?科學(xué)家們使用的方法是，利用透鏡制成巨大的天文望遠(yuǎn)鏡來觀察、接收來自宇宙的信息．通過對這些信息的分析，人們對宇宙了解得越來越深入、越來越全面了．
……
一、透鏡
冰透鏡拯救了探險隊(duì)
有這樣一件事：用冰塊做透鏡曾拯救了一支南極探險隊(duì)．這支探險隊(duì)由于丟失火種，面臨寒冷、饑餓與死亡的威脅．一個聰明的隊(duì)員用冰塊琢磨成一塊凸透鏡，把陽光聚焦，點(diǎn)燃了引火物，重新得到了火種，挽救了這支探險隊(duì)的生命．
用冰制作透鏡的最早記載，見于一千六百多年前，我國晉代學(xué)者張華所著的《博物志》．書中有這樣的文字：“削冰命圓，舉以向日，以艾承其影，則火生．”這里的冰就是冰透鏡，艾是指引火物一一艾絨．
因?yàn)楸陉柟庀潞苋菀兹诨詫τ帽』鸬恼鎸?shí)性，你可能不大相信．其實(shí)清代時就有許多人懷疑，還有一些人帶著這個問題去請教當(dāng)時著名的科學(xué)家鄭復(fù)光，鄭復(fù)光開始也將信將疑，于是在1819年親自動手用實(shí)驗(yàn)研究這個問題．他用一個壺底微微向里凹的錫茶壺(底面直徑16厘米以上)裝熱水，放在冰塊上旋轉(zhuǎn)，把冰塊熨成兩個光滑凸面，做成一個大凸透鏡，在燦爛的陽光下，把它放在一個小桌上，對準(zhǔn)太陽并特別注意使它穩(wěn)定不動，另外一個人把紙捻放在其焦點(diǎn)上，過了一會兒，紙捻果真燃燒起來了．
冰透鏡拯救了探險隊(duì)絕非虛構(gòu)的故事，學(xué)完本課之后，你就能明白其中的道理了．
二、生活中的透鏡
浪費(fèi)了一路表情
小明爸爸給小明講了這樣一件趣事，說是小明很小的時候，爸爸和單位一幫同事出差去廣西南寧，公事辦完之后，回來的路上，途經(jīng)桂林．人常說，桂林山水甲天下，于是大家一商量，決定在桂林停留兩天．那時候照相機(jī)還比較少，不像現(xiàn)在照相機(jī)已經(jīng)普及，幾乎家家都有．幸好有位同事事先帶了照相機(jī)，只是這位同志也是借別人的，不懂照相機(jī)怎么玩兒．于是大家你一言我一語，出主意想辦法，集體擺弄起這架相機(jī)．大家一起游覽了七星巖、蘆笛巖，然后從象鼻山碼頭登船沿著漓江順流而下，直到陽朔．這一路上是你選場景，我對焦距，他調(diào)快門，一路歡笑一路歌，又是集體合影，又是單獨(dú)拍照，七手八腳，開心熱鬧．
兩天時間轉(zhuǎn)眼而過，游完了桂林風(fēng)光，照滿了一卷膠卷，大家是乘興而歸．回到單位，跟領(lǐng)導(dǎo)匯報完工作，然后上照相館（現(xiàn)在都改叫影樓了）沖洗膠卷，都想盡快目睹自己的光輝形象．等照相館老板打開相機(jī)，大家全傻了，也都樂了，你猜怎么著？膠卷壓根沒套上！
這一路風(fēng)景，一路表情，都成了美好的回憶了．
三、探究凸透鏡成像的規(guī)律
“魔杯”是怎樣顯像的？
市場上銷售一種有趣的酒杯—一“魔杯”．當(dāng)你向杯中注入酒時，杯底會呈現(xiàn)出栩栩如生的龍鳳畫面，但當(dāng)你飲完杯中酒后，龍鳳也跟著無影無蹤了．自然，龍鳳不會隨酒進(jìn)入君腹，那么這是怎么一回事呢?
我們不妨挑選一只底部內(nèi)壁有明顯突起的無色透明的小空瓶，讓瓶底對準(zhǔn)陽光，能證實(shí)它也有會聚作用！放一枚硬幣在桌上，把小空瓶移至硬幣上方，通過瓶口觀察瓶底外的硬幣，你會發(fā)現(xiàn)硬幣被放大了！空瓶成了放大鏡．逐漸加大瓶底與硬幣間的距離，硬幣的像不斷增大，一會兒硬幣的像不見了．保持瓶幣間的距離，往瓶內(nèi)注入少許清水．
隨著瓶底被水淹沒，一個清晰的硬幣像又復(fù)現(xiàn)了．
從本節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們知道：凸透鏡的成像規(guī)律是，物距小于1倍焦距，像為放大的虛像，且與物位于透鏡同側(cè)；物距等于或大于1倍焦距，透鏡不成像或成實(shí)像．但透鏡焦距并非一成不變，我們可以改變透鏡周圍的介質(zhì)，“拉長”或“縮短”透鏡的焦距．在上述實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)硬幣的像不見時，瓶底與硬幣間的距離大致與透鏡的1倍焦距相等，向瓶內(nèi)注入水后，猶如在瓶底凸面上加了一個“水凹透鏡”(如圖3-45中)，這一“水凹透鏡”對光線的發(fā)散作用“拉長”了瓶底凸透鏡的焦距，從而使原來位于瓶底透鏡焦點(diǎn)外的硬幣一下進(jìn)入“組合透鏡”的一倍焦距之內(nèi)，所以清水就能顯出硬幣的像了．
仔細(xì)觀察能顯像的酒杯——“魔杯”的構(gòu)成，可以發(fā)現(xiàn)它的杯碗底部有圓弧形的凸起，相當(dāng)于一個焦距很短的凸透鏡．在這一凸起的下方不遠(yuǎn)處嵌有一張比透鏡直徑小得多的龍鳳畫片……．對照上述清水顯硬幣的實(shí)驗(yàn)原理，我們就不難知道“魔杯”顯像的秘密了．
四、眼睛與眼鏡
護(hù)眼燈怎樣預(yù)防近視？
眼科專家經(jīng)過長期研究后發(fā)現(xiàn)，近視和斜視除了先天性生理遺傳因素外，絕大多數(shù)人是由于后天不注意用眼衛(wèi)生造成的．如坐姿不當(dāng)，眼睛與讀物的距離太近，或者照明亮度不足，以致使眼球的晶狀體和視網(wǎng)膜的距離過長，也可能由于晶狀體折光力過強(qiáng)而形成近視．
上世紀(jì)90年代初，科學(xué)家們研制成功了一種防近視電子臺燈，也叫護(hù)眼燈．
那么，電子護(hù)眼臺燈為什么能預(yù)防近視呢?
試驗(yàn)表明，使用護(hù)眼燈讀書寫字，可使青少年的坐姿、視距、照明亮度控制在國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)．一旦坐姿不正確或頭離桌面的距離太近，護(hù)眼燈就會自動發(fā)出警報聲，與此同時，燈光自動熄滅．坐姿一恢復(fù)正常，警報聲立即停止，燈光也馬上恢復(fù)正常．此外，由于傳統(tǒng)燈具的眩光很容易造成眼睛疲勞，為此，科學(xué)家們對電子臺燈的燈罩進(jìn)行了特殊設(shè)計，從而避免了眩光的不良影響，使青少年在護(hù)眼燈下讀書寫字時不易發(fā)生視覺疲勞．
電子護(hù)眼臺燈的外殼像機(jī)器人，伸出的兩只“手臂”給學(xué)生造成一種心理效應(yīng)，感覺有一名機(jī)器人關(guān)懷地注視著、強(qiáng)制自己規(guī)范讀書的姿勢．
五、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡
望遠(yuǎn)鏡拯救了荷蘭
利珀希是荷蘭的一個眼鏡制造商．有一天，他外出辦事，讓孩子照料他的那些透鏡（半成品鏡片）．好奇的孩子趁他不在，偷偷地拿著他的那些寶貝透鏡玩了起來．玩呀，玩呀，最后當(dāng)孩子把兩塊透鏡放在眼前，一塊離眼近一塊離眼遠(yuǎn)時，驚訝地發(fā)現(xiàn)：遠(yuǎn)處原來看不清的東西竟然變得又大又近了！利珀?；氐降赇仌r，孩子馬上把自己的這一發(fā)現(xiàn)告訴了他．利珀希沒有因?yàn)楹⒆拥呢澩娑?zé)怪他，因?yàn)樗靼缀⒆舆@一發(fā)現(xiàn)的重要性．
孩子走后，利珀希心里在琢磨，人不可能老是手里拿著兩塊透鏡眺望遠(yuǎn)方，這太不方便了．于是，他挑選了一根金屬管，把透鏡安裝在管子兩端適宜的位置上．于是，世界上第一個望遠(yuǎn)鏡誕生了，利珀希把它稱為“視管”．1612年，意大利紅衣主教的書記愛奧亞尼斯·狄米西亞尼建議用“望遠(yuǎn)鏡”來稱呼利珀希的發(fā)明．1650年左右，這個詞開始流行至今．
那個年代，荷蘭正在進(jìn)行著一場反抗西班牙的獨(dú)立戰(zhàn)爭，已經(jīng)苦戰(zhàn)了整整四十年．愛國的利珀希把自己發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了荷蘭政府，當(dāng)時荷蘭共和國的最高行政長官莫里斯是一位賢能的君主，他對科學(xué)很感興趣，因而立即看出這種儀器的重要性．他給利珀希撥了一大筆錢，命令他為政府生產(chǎn)一批望遠(yuǎn)鏡．荷蘭海軍使用了這些望遠(yuǎn)鏡后，能在西班牙人發(fā)現(xiàn)他們之前就發(fā)現(xiàn)敵人，提前做好迎擊敵人的準(zhǔn)備，把握住了戰(zhàn)爭的主動權(quán)，使得荷蘭最終贏得了這場曠日持久的獨(dú)立戰(zhàn)爭．
第四章物態(tài)變化
非常導(dǎo)航
這是八年級物理的第四章，在這一章里，我們將學(xué)習(xí)形態(tài)各異的物質(zhì)世界的狀態(tài)及其變化．早春，冰封的河面解凍，層層疊疊的流凌從黃河上游奔涌而下，氣勢之壯觀不亞于大海邊的驚濤拍岸；盛夏，晴朗的天空說變臉就變臉，狂風(fēng)推著烏云從天邊翻滾而來，轉(zhuǎn)眼間暴雨傾盆，直下得河滿溝平；晚秋，清涼的銀色早晨，太陽緩緩升起，南方秋葉上晶瑩的露珠悄悄散去，北方大地上銀色的霜衣漸漸消失；初冬，一夜之間，小城變成了冰清玉潔的銀色世界．落光了葉子的樹枝上掛滿了毛茸茸、亮晶晶的銀條，在陽光下，耀人眼目．樹上的枝條在風(fēng)中搖曳，不時飄下點(diǎn)點(diǎn)冰晶，宛如晨霧漫卷……．自然界中雨、霧、露、霜、雪、雹、冰等等自然現(xiàn)象的形成與消失，無不與水的狀態(tài)變化有關(guān)．
……
一、溫度計
衛(wèi)星的“體溫”
衛(wèi)星在太空中運(yùn)行時，太陽曬到的部分溫度可高達(dá)一二百攝氏度，而太陽曬不到的地方卻很冷，可冷到零下一二百攝氏度．地面上太陽曬得到的地方與曬不到的地方的溫差最多相差幾十?dāng)z氏度，在太空中為什么會相差幾百攝氏度？這是地球上有空氣，空氣對流對氣溫有一定的調(diào)節(jié)作用，而太空中沒有空氣，因此不存在由于空氣對流產(chǎn)生的氣溫調(diào)節(jié)作用．
在太空中，衛(wèi)星表面曬到和曬不到太陽的部分有著高達(dá)幾百攝氏度的溫差，要使衛(wèi)星上的儀器能夠正常工作，必須事先采取溫控措施，以保持衛(wèi)星有較恒定的“體溫”．在地面上人們可以用空調(diào)來制冷，或用電爐來加熱，然而在太空中卻行不通．因?yàn)樾l(wèi)星發(fā)射的費(fèi)用十分昂貴，所以由衛(wèi)星帶上天的各種儀器的重量必須“斤斤計較”．為了調(diào)節(jié)衛(wèi)星的“體溫”，而把空調(diào)或電爐送上天顯然是不合算的．通?？茖W(xué)家們采取一些被動的調(diào)溫方法．例如，在衛(wèi)星表面涂上一層“溫控涂層”，以限制衛(wèi)星受太陽曝曬時不吸收過多的輻射熱，同時又防止曬不到太陽的那部分向外輻射造成熱量損失．或者把安放有儀器的艙室做成像熱水瓶膽那樣的雙層真空隔熱艙，以保持艙內(nèi)儀器有一個常溫的工作環(huán)境．
一旦衛(wèi)星上的溫控裝置因意外事故而失靈，那將給衛(wèi)星帶來災(zāi)難性后果．1973年5月，美國的“太空實(shí)驗(yàn)室”發(fā)射63s后，它的軌道工作艙外涂有隔熱層的“微流星防護(hù)罩”，因提前打開而損壞，結(jié)果使得艙內(nèi)溫度劇升55°C，儀器無法工作．最后，美國宇航局只好再趕制一幅遮陽篷和一頂遮陽傘，并派宇航員送上太空安裝，這樣才治好了“太空實(shí)驗(yàn)室”的“冷熱病”．
二、熔化與凝固
奇妙的凍雨和雨淞
在我國北方，還有南方的貴州、湖南的湘西山區(qū)，冬天里可以看到一種奇怪的雨，天上掉下來明明是雨滴，可在地上卻看不到雨的痕跡，見到的到處都是冰，這種滴雨成冰的雨稱為“凍雨”．這種雨掉在樹枝上、電線上迅速結(jié)成一層晶瑩透明的冰層，逐漸掛下來成了一條條冰柱．雨滴落在樹上所成的冰稱為“雨淞”．初冬時節(jié)發(fā)生凍雨或雨淞現(xiàn)象時，到處是晶瑩剔透，景色十分誘人．置身于純潔透明的大自然里，會使你忘卻天氣的寒冷，忘卻生活中的煩惱，精神境界得到升華和提高．
“凍雨”和“雨淞”的形成都與水的凝固有關(guān)．氣象學(xué)家在觀測云層時還發(fā)現(xiàn)了一種“混合云”，云的中上部溫度已降到—20～30℃，甚至—40℃，但其中還有許多的雨滴并沒有凍結(jié)．據(jù)說有的科學(xué)家成功地使純凈無瑕的水靜置冷卻到—70℃仍不結(jié)冰，這種溫度低于0℃還不凍結(jié)的水叫“過冷卻水”．
原來水分子結(jié)冰，除溫度條件外，還要求在水中必須有凍結(jié)核，有了它，做無規(guī)則運(yùn)動的水分子才能按冰的晶體結(jié)構(gòu)排列起來．江河湖海里的水，自來水中都含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)就是凍結(jié)核．于是這些水在0℃時就結(jié)冰了．
三、汽化與液化
用冰也能“燒”開水
看了這個題目，你也許會大惑不解，冰只能冷卻水，怎么能“燒”開水？的確，通常情況，冰只能使水冷卻，不能使水沸騰．但在特殊條件下，冰的確能使水沸騰．
在燒瓶內(nèi)灌半瓶水，放在火上加熱，待水沸騰后將燒瓶從火上取下并用塞子將瓶口塞住，這時沸騰停止了，把瓶倒過來在瓶底上放一些碎冰時，會看到水又重新沸騰起來．如圖4-17所示．
液體的沸點(diǎn)與液面上方的氣體壓強(qiáng)有關(guān)．壓強(qiáng)大，沸點(diǎn)高，壓強(qiáng)小，沸點(diǎn)低．瓶口敞開時，瓶內(nèi)壓強(qiáng)等于大氣壓；把瓶口塞住時，瓶中除了空氣以外，還有滾熱的水產(chǎn)生的水蒸氣，瓶內(nèi)氣壓大于一個大氣壓，水的沸點(diǎn)將超過100℃，當(dāng)我們?nèi)∽呋鸱N，不再加熱，瓶內(nèi)的水的沸騰自然要停止了．當(dāng)我們在瓶底放上碎冰后，瓶底冷卻使瓶內(nèi)水蒸氣凝結(jié)為水滴，因此水面上的氣壓迅速下降，沸點(diǎn)也降低（低于100℃），所以水又重新沸騰起來了．
四、升華和凝華
雪花的形狀與顏色
雪和雨一樣，都是云中的水蒸氣凝結(jié)而成的．當(dāng)云層的溫度在0℃以上時，云中沒有冰晶，只有小水滴，這時只會下雨．如果云層和云層下面空氣的溫度都低于0℃，小水滴就凝結(jié)成冰晶、雪花，下落到地面．
雪花是一種美麗的結(jié)晶體，它在飄落過程中成團(tuán)地攀聯(lián)在一起，就形成雪片．單個雪花的大小通常在0．05～4．6毫米之間．雪花很輕，單個的重量只有0．2～0．5克，無論雪花怎樣輕小，怎樣奇妙萬千，它的結(jié)晶都是有規(guī)律的六角形，所以古人有“草木之花多五出，獨(dú)雪花六出”的說法．
雪花的形狀與它形成時的水氣條件有密切關(guān)系．如果云層中水氣不太豐富，只有冰晶的面上達(dá)到過飽和，凝華增長成柱狀或針狀雪晶；如果水氣稍多，冰晶邊上也達(dá)到過飽和，凝華增長成為片狀雪晶；如果云層中水氣非常豐富，冰晶的面上、邊上、角上都達(dá)到飽和，其尖角突出，得到水氣最充分，凝華增長得最快，因此大都形成星狀或枝狀雪晶．
我們常見的雪是白色的，但有時也會出現(xiàn)紅雪、黃雪、黑雪、綠雪等，它們都是在特殊的環(huán)境條件下形成的．例如，在那些終年冰封和永久性冰雪地帶，生長著大量的含有紅色素的藻類，白雪就被紅藻粘染而成紅雪；綠雪常見于北極、西伯利亞和阿爾卑斯山等地，它主要是由綠藻類的雪生衣藻和雪生針聯(lián)藻大量繁殖而形成的；在我國天山東段與沙漠相鄰的地區(qū)，有時會出現(xiàn)因夾著黃色塵土而使白雪變成黃雪．
第五章電流和電路
非常導(dǎo)航
這是八年級物理課的第五章，在這一章里我們將學(xué)習(xí)電流和電路的有關(guān)知識．為什么收音機(jī)、CD機(jī)、MP3通上電就能放出音樂?為什么電視機(jī)、電腦顯示器、MP4通上電就能看到影像?為什么電飯鍋、電磁爐、電熱水器通上電就能燒水煮飯?為什么洗衣機(jī)、電吹風(fēng)、豆?jié){機(jī)通上電就能轉(zhuǎn)動？……你去過家用電器修理部嗎？你參觀過電子設(shè)備制造廠嗎？你看到過后蓋打開的收音機(jī)、錄音機(jī)或者電視機(jī)嗎？你見到過正在加工過程中的電子產(chǎn)品嗎？你一定會對展現(xiàn)在你面前的電路板感到眼花繚亂吧！……實(shí)際上，這些看似復(fù)雜的東西都是由最簡單的電路組合而成的．通過本章的學(xué)習(xí)，我們將初步認(rèn)識簡單的電現(xiàn)象和簡單電路．
……
一、電荷
誰是縱火犯？
北方的冬天，天氣干燥，時常會聽到一些人體放電的怪事．某公司一職員，腳穿橡膠底鞋從鋪有化纖地毯的屋子里走出來，在握門上的金屬把手時，手指尖突然向金屬把手放電，把他狠狠地打了一下，手臂麻木了好半天．據(jù)說，在西伯利亞的冬天，有時會遇到極少數(shù)身上帶電的人，人們與他們握手時就會產(chǎn)生放電，而遭電火花打擊．
在通常環(huán)境中，人體放電時最多挨一下電火花的“打”．在某些特殊環(huán)境，人體放電就可能釀成慘?。幸荒甓?，北京某液化石油氣供應(yīng)站，兩名工人正在充氣，其中一名女工頭戴尼龍紗巾，她感到頭巾礙事，轉(zhuǎn)身進(jìn)室內(nèi)用手拉下尼龍織物，這時，突然冒出火花并引起爆炸，這名女工被嚴(yán)重?zé)齻潞笳{(diào)查發(fā)現(xiàn)，該液化氣站漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，室內(nèi)又無通風(fēng)設(shè)備，以致室內(nèi)液化氣與空氣的混合氣體處于爆炸濃度范圍內(nèi)．該女工的頭發(fā)比較于燥，與尼龍紗巾摩擦產(chǎn)生靜電．當(dāng)她很快將頭巾拉下時就產(chǎn)生了電火花，引爆了房間中的混合氣體．
為什么一條尼龍紗巾竟會導(dǎo)致液化氣站著火爆炸呢？學(xué)完本節(jié)的摩擦起電以后，你就能找到問題的答案了．
二、電流和電路
第一個讓電荷流動的人
故事發(fā)生在278年前的1729年．一天，大霧籠罩著英國首都倫敦．一個衣著寒酸的人在街道上急急忙忙地奔走著，他好像在專心地想著什么，以致完全沒有注意到周圍的車馬和行人．幾個月來他一直都在想著如何讓電荷通過一條長金屬線流動，結(jié)果都沒有成功．這次，他終于想出了一點(diǎn)眉目，決定馬上到好朋友惠勒家里去完成一個實(shí)驗(yàn)．
一見到惠勒，格雷就興奮地說：“問題找到了，答案找到了，讓我們再試一次吧．”他急忙打開包袱取出一捆金屬線，于是就在客廳里把金屬線從這一頭拉到另一頭，又在金屬線的一端系上一只象牙球．這才對惠勒說：“你把羽毛放在象牙球附近，注意觀察．
格雷走到另一端，然后用力摩擦玻璃棒．當(dāng)他把帶電的玻璃棒與金屬線相接觸時，守在另一端的惠勒立即大聲喊道：“電傳過來了，象牙球吸住羽毛啦!”
于是，格雷成為科學(xué)史上第一個使電荷沿著270多米長的導(dǎo)線奔跑，從而獲得電流的人．
三、串聯(lián)和并聯(lián)
電烙鐵和電吹風(fēng)機(jī)是怎樣工作的?
維修電子設(shè)備或家用電器常用到電烙鐵．電烙鐵使用前需要一定的預(yù)熱時間，因而即使暫時不用也要將它接到電源上，但這樣既費(fèi)電又會造成烙鐵頭氧化而不易沾錫．怎樣解決這個問題呢？
電器維修師們經(jīng)過長期摸索，設(shè)計了如圖5-24所示的電路，在暫時不需要焊接時，斷開電鍵S，這時燈泡和電烙鐵串聯(lián)連接，既可以用燈泡照明，還能使電烙鐵處于預(yù)熱狀態(tài)；當(dāng)需要焊接時，閉合電鍵S，電烙鐵單獨(dú)接入電路進(jìn)行加熱，很快就能達(dá)到焊接溫度．
大家都知道，理發(fā)師傅在理發(fā)時，為了盡快把頭發(fā)吹干，常利用電吹風(fēng)機(jī)．那么電吹風(fēng)機(jī)是怎樣工作的呢?
原來，電吹風(fēng)機(jī)里有電熱絲和電動機(jī)，它們的連接方式是并聯(lián)的；電熱絲通電后可以發(fā)熱，電動機(jī)通電后可以送風(fēng)．它們連接的電路如圖5-25所示，當(dāng)開關(guān)接到“?！钡奈恢蒙蠒r，電動機(jī)和電熱絲均未接入電路，都不工作；當(dāng)開關(guān)按到“冷”的位置上時，只有電動機(jī)接入電路，電動機(jī)工作，吹出冷風(fēng)（同室溫一樣）；當(dāng)開關(guān)接到“熱”的位置上時，電動機(jī)和電熱絲并聯(lián)接入電路中，電熱絲發(fā)熱，電動機(jī)吹風(fēng)，此時電動機(jī)吹出的是熱風(fēng)，從而加快頭發(fā)里水分的蒸發(fā)，頭發(fā)很快就干了．
四、電流的強(qiáng)弱
用牛群來捕魚
大千世界，無奇不有．有些事聽起來好像子虛烏有，但卻是實(shí)實(shí)在在的．非洲某地有一種奇特的捕魚方式：人們只要把牛群趕入池塘，然后就看見牛在水中受驚狂奔，魚兒自動浮出水面，束手就擒．這是怎么回事呢?原來這些池塘中有一種電魚．它們在感到危險時，會釋放電流攻擊入侵者．牛就是因?yàn)樵獾诫姄羝疵寂?，而牛的瘋狂奔跑又進(jìn)一步刺激了電魚放電，最終兩敗俱傷，捕魚人坐收漁翁之利．
其實(shí)，不僅僅魚兒會放電，電現(xiàn)象是普遍存在于生物體中的一種現(xiàn)象，只是生物體中的電流一般都很小，只有用非常靈敏的儀器才能檢測出來．這種電現(xiàn)象就是所謂的生物電．生物電是怎么產(chǎn)生的，它又有什么作用的呢？
我們在生物課上學(xué)過，人體受到“刺激”后，感受器會產(chǎn)生興奮．興奮沿著傳入神經(jīng)傳到大腦，大腦便做出“反應(yīng)”，發(fā)出指令．然后傳出神經(jīng)將大腦的指令傳給相關(guān)效應(yīng)器，效應(yīng)器根據(jù)神經(jīng)帶來的指令完成相應(yīng)的動作．其實(shí)，這一過程中傳遞的信息——興奮，就是生物電．也就是說，感官和大腦之間的“刺激”——“反應(yīng)”主要是通過生物電的傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的．可見，生物電最重要的作用之一就是為生物體傳遞信息．
五、探究串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律
電流的單位為什么要命名為安培？
安培1775年1月20日生于法國里昂，是法國著名科學(xué)家．
安培一生酷愛學(xué)習(xí)．1799年他開始系統(tǒng)地研究數(shù)學(xué)，當(dāng)過數(shù)學(xué)分析教授，寫了一部《學(xué)問研究導(dǎo)論》．他為了研究數(shù)學(xué)問題經(jīng)常廢寢忘食，苦思冥想．有一天，他走在大街上，忽然來了靈感，從口袋里掏出筆便在一塊木板上寫了起來．寫著寫著，這塊木板突然向前方走去，而且越走越快，安培就追著木板繼續(xù)寫下去，直到木板飛奔而去，安培還遺憾的叫著……別動，我還沒寫完呢！……原來，那木板是路邊的一輛馬車的車廂板．
安培為電學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)．僅1820年，他就完成了五項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)．在奧斯特實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過深入研究，揭示了電和磁之間的關(guān)系．他還發(fā)現(xiàn)磁鐵能用導(dǎo)線來代替，當(dāng)兩根平行導(dǎo)線的電流方向相同時，彼此吸引；電流方向相反時，彼此相斥．他還發(fā)現(xiàn)繞成螺旋管的導(dǎo)線中有電流通過時，各方面的作用同一根條形磁鐵一樣．
安培1822年提出“電動力學(xué)”和安培定律．1827年他首先推導(dǎo)出電動力學(xué)的基本公式．安培并不滿足于他已經(jīng)取得的成就，在晚年寫了一部《人類知識自然分類的分析說明》，1836年10月6日在馬賽逝世．
安培在電學(xué)方面的研究成果十分突出，被后人譽(yù)為“電動力學(xué)的先創(chuàng)者”，“電學(xué)中的牛頓”．為了紀(jì)念他，物理學(xué)界用安培的名字作為電流的單位名稱．
