趣味物理期末考试试题及答案

2009-2010年第2学期《趣味物理》开卷试卷

（卷面总分： 40分）

专业汽车服务工程姓名蔡健文学号06081110

一：回答课堂上给出的思考题。（30分）

1.足够灵敏的电子秤上放置一个封闭的玻璃瓶，玻璃瓶中有一只苍蝇停留在瓶底。问当苍蝇飞起来后电子秤的读数有无变化？

答：没有,从密闭来说,飞起会给空气压力,空气传给瓶子,刚好等其体重1.苍蝇一开始拍翅膀起飞的瞬间，玻璃瓶重量反而是比平时重的，因为苍蝇通过蹬地或拍翅膀向下加力超过自重才可能飞起来，这样玻璃瓶承受的力就比平时更重。换个角度从总体上来说，“玻璃瓶+玻璃瓶内空气+苍蝇”这个整体的重心往上移了，那肯定是受到地面向上的力超过自重啦！瞬间的反作用力也超过自重，所以会更重。2.当苍蝇飞起来达到一个平衡的时候，又回复到平时的重量。因为苍蝇受到的浮力等于苍蝇的自重，直接或间接向玻璃瓶施加的压力跟平时一样。从总体上来说，重心没有上下动。玻璃瓶对地面的压力跟苍蝇停着是一样的。

2.一个容积为100L的水箱装满水，把一个容积为一升的水杯放在水箱的水箱的龙头上，接满一杯水的时间为一分钟，接满100杯水的时间是多少？

答：大于100分钟，一杯一杯的接完后，水箱里的水越来越少了，水的高度（相对于地面）越来越低。重力势能越小转化为动能就越小，速度越小，后99杯每杯蓄满的时间大于第一杯的一分钟

3.天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔，但天然气为何不从小孔喷出，而只从喷口喷出？

答：这是由于喷嘴处天然气的气流速度大，根据流体力学原理，流速大，压强小，气流表面压强小于侧面孔外的大气压强，所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。

4.两个完全相同的玻璃瓶，一个装满沙，另一个装满水，放在同一斜面上滑下，两个会同时到达底端吗？

答：不会同时到达，装沙子的瓶更快到达底端，装满沙子的瓶，沙粒间磨擦力很大，不能相对移动。就成一个整体，看作是一个“固体”。装满水的玻璃瓶，是流体。滚动时，内部的水由于惯性，与靠外壁的水层间有相对滑动。这就是内磨擦，要消耗能量（叫“内耗”），动能减小速度就小了

5.挂在壁墙上的石英钟，当电池的电能耗尽而停止走动时，其秒针停止在几点位置的概率最大？

答：其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置概率最大。这是由于从6点到12点，需要克服指针的重量，对指针做功，时钟才能继续运行。而9点的位置，通过指针重心的直线到旋转中心的距离最大，秒针在“9”位置处受到重力矩的阻碍作用最大。

6.摩托车做飞跃障碍物的表演时，其车身在空中为什么会旋转？如何控制这种旋转？

答：①车身之所以会在空中旋转，是因为摩托车在完全飞起来之前，是前轮先离地，后轮再离开地面的，在这个过程中，后轮还是在高速转动的，这样就给了车身一个运动的趋势，使车在完全飞起来后车身转动了起来。②要控制这种旋转，应该让后轮先着地。如果前轮先着地的话，由于车惯性的力矩是顺时针的，后轮会翻滚。而后轮先着地时，后轮是支点，前轮翻滚，这时当前轮翻滚到与地面接触时会有地面的力的作用，使其不会再继续翻。

7.当人造卫星进入预定轨道后，最后一级火箭燃料燃尽，结束推进工作，此时火箭和卫星的速度相同，之后两者逐渐分离，既然两者速度相同，为何还会分离呢？

答：最后一级火火箭发动，很快加速到第一宇宙速度，并把卫星弹出。卫星弹出后，运动速度很快，产生向后的推动气流阻碍火箭的前进，火箭速度慢慢下降直至分离

8.还有那些与摩擦力有关的现象？

答：冬天室外很冷，人的双手总是裸露，而人口呼出的气温近于人的体温，对手哈气，可使手吸收口中呼出的气的热量；双手互相摩擦，摩擦力做功，增加手的内能，都可以使手变得温暖。

9.体操运动员在上单杆之前总要在手上涂些镁粉，是为什么？

答：体操运动员在单杠上做运动时手心会出汗，镁粉有很强的吸湿作用，在吸湿的同时增大了体操运动员手掌与单杠的摩擦力，使运动员不至于因为手心的汗而从单杠上滑落。

10.两个气球套在一起，外面颜色是白色，里面颜色是黑色，怎样弄破里面的气球而使外面的气球完好如初？

答：只要用红外光照射在气球上就可以了。因为红外光的热效应，而黑颜色会把所有的光都吸收了，这样的话黑颜色的气球就会慢慢热起

来，里面的空气热胀冷缩，慢慢地会把气球撑爆。而白颜色会反射所有的光，所以不会破。

11.一个真空的瓶子中有一个轻巧的小风车，其叶片一面是金属铝的本色，另一面是涂过碳黑的，如何让小风车转动起来？

答：只要把一簇光投射在涂有炭黑的那一面小风车就会转动起来。因为黑色会吸收所有的光，因此涂有炭黑的那一面就会热起来，而其周围的空气就会因为热胀冷缩而产生了一定的流动，相当于形成了一阵“风”，所以风车会转动起来。

12.对于一个实心球体如何判断其是否质量均匀？

答：在一个水平面上，让球轻轻地滚动，当球停止滚动时，用笔标记球面正上方的那一点，然后再以不同的力量推动实心球体几次，看看标记的那一点是否还是在正上方，如果是的话说明球体的质量分布是不均匀的，上半部分比下半部分较轻。

二：谈谈你对本课的感受及建议？（10分）

新奇+惊奇+神奇=《趣味物理》

歌中唱的七色阳光，怎么看到的却是白色？为什么湿衣服会晾干，水到哪里去了？为什么说“水缸穿裙子，天就要下雨”？如何用

冰取到火？

物理现象本身是丰富多彩的，用生动有趣的图片、简单神秘的实验、简洁明快的语言描述一下它的道理，不仅通俗易懂，也激发了学习物理的兴趣。这正是“趣味物理”这一选修课带给我的益处，而且它正是通过这样的手段来帮我了解各种物理现象，感受物理学的进步和发展历史。

看似枯燥的阿基米德定律、万有引力定律、牛顿三定律、重力加速度、共振和光的折射等物理规律变成了奇异的日常生活现象：“针浮水面”、“可乐变雪碧”、“电梯里的特殊感觉”、“不奏而鸣的磬”和“用冰取到的火”等。

趣味物理是非常有用的一个学科，从某种程度上讲，比数学还要实用，它可以很好的描述我们生活中的许多现象，甚至从某种程度上讲可以预测未来。

通过学习趣味物理这一选修课使我对物理的认识得到飞跃的提高,加上多与生活联系,上起课特别用心和开心。

1.让我感受到物理世界的美妙和神奇，从而激发我学习物理的积极性，从而为我的终身学习打下良好的基础。

2.通过对趣味物理现象的剖析，让我知道物理现象并不神秘，它所隐藏的只不过是一些人们日常难以明白的简单物理规律。

3.剖析每个精彩物理现象中的物理规律，习得日常生活奇闻怪事研究技巧。

4.让我从物理现象中折射出人生启示。

对本课的建议：

开展教学、活跃课堂气氛、吸引同学听课等方面，老师可谓用心良苦，但我个人认为课堂的主动应该交给学生，课上的情况是老师生动活泼地在上面讲，但下面反应不够。

建议老师演示和师生共同完成，可以布置一些较小的任务，抽一小段时间给学生上台讲出自己的工作，这样既能解学生的听课和感受

【活动方式】

老师演示和师生共同完成。

【活动准备】

气球10个左右；钢针7、8根；长试管和短试管各1只，长试管的内径略比短试管的外径大；弹簧1根；长2m以上的木板1块；做好的“魔桶”1个；玻璃杯1个；水1桶；色子20个；摇动色子用的大小高度不同的3个圆柱盒。

【活动过程】

同学们，物理这门学科是建立在实验基础之上的，所以很多人觉得：

物理世界是美好的！

物理现象是神奇的！

有些物理实验是刺激而又惊险的！其实，物理规律是非常简单的！同学们要想学好物理就得会做实验。今天我们就用同学们已经学过的一些物理知识来做几个有趣的实验，请同学们仔细观察和欣赏，并希望欣赏过后能尽量剖析出其中的物理规律来。

钢针扎气球

【实验】

将七八个事先吹胀并用线扎紧的气球分发给六个前排的男、女生，再给拿气球的同学每人发一根缝衣针，请他们面向后面的同学。这时我说：“同学们，请将你们手里的钢针慢慢插入气球。你们想从哪里插入都可以，不过尽量不要让气球爆裂，请全班同学认真观察所发生的现象。想想看，这些气球会爆裂吗？”

【现象】

有两位同学将钢针全部插入了气球内部，气球却没有爆裂，其余同学的气球全部爆裂了。

我兴奋地说：“同学们，有两个同学把针插入空球内部了，可气球没爆裂，真厉害！杨老师也来试一试怎样？”

“好！”同学们齐声回答。于是，我叫一个学生从讲桌旁边的大桌上随手递了一个吹胀的气球给我。然后拿起一根同样的钢针，慢慢刺入气球。我将针插入了一半，气球竟然没有爆裂。我又将气球在空中摇晃了几下，插在气球上的钢针也在空中摇晃，可气球还是没有爆裂。接着，我又将钢针慢慢拔出，气球仍没有爆裂。我又将钢针尽量从原插入孔插入，气球还是完好无损。

全班同学都看呆了，好奇心也上来了。有的同学说：“杨老师，你好厉害！你用的是什么物理规律？”我说：“其实杨老师一点也不厉害，只是比大家多了一个心眼，善于观察罢了。大家想知道这只气球为什么没有爆裂吗？”“想！”“那就请同学们先思考一下，老师等会儿再告诉答案。”【剖析】

大家只要细心观察便可发现，吹胀的气球顶部（吹口的对面）的壁要比周围其他任何一个部位都要厚得多，因此，这个部位的壁所能承受的最大张力也比其他位置大得多。当我们用钢针从此处慢慢插入时，尽管此处的壁发生了形变，但它的厚度仍比周围的厚，所以，气球不会从此处爆裂；当针刺穿之后，针扎周围的橡皮由于弹性会很快挤拢来将针包住而不至于漏气。钢针拔出不漏气也是同样的道理。

【启示】

在生活和学习中，不要像刚才那些爆裂的气球，受到一点刺激就泄气了。而应该像我手里拿着的这只气球，尽管钢针扎在“胸口”，也绝不泄气。

试管学游泳

【实验】

活动A将大试管里装满水。然后，将管壁上贴有小人画的小试管底朝下插入大试管中，再用手堵住大试管的管口，将其管口翻转朝下。这时，大家观察到小试管会慢慢向上运动。

活动B重复做甲图的实验，只是在将小试管底朝下插入大试管中之前，小试管里面也灌满了水。由于水是无色的，所以，两次操作过程中，小试管中是否有水，学生是看不到的。我同样用手堵住大试管的管口将其翻转朝下，这时学生观察到小试管并不向上运动。当我将堵住大试管口的手移开，试管里面的水慢慢流出时，小试管就开始向上慢慢运动了。

【剖析】

先让学生讨论两分钟，老师再结合学生的讨论情况做了剖析。甲实验中，小试管所排开水的体积等于小试管及里面空间部分（空气）所占的体积，这样小试管所受浮力就大于它所受的重力，小试管就向上运动。乙实验中，小试管所排开水的体积就等于小试管的玻璃部分所占的体积，因小试管的空间部分的水与外面大试管里面的水是连通的，这样小试管所受到的浮力就小于它所受的重力（因为玻璃的密度大于水的密度）。所以，在手未移开管口之前，小试管不会向上运动。当手移开之后，大、小试管中的水就往下流出，这时大气向上的压力大于小试管受到的重力，小试管就开始向上运动。

这里，小试管两次向上运动，但成因却不同。

【启示】

从刚才的实验我们可以悟出这样一个道理：一个人，无论他是处于顺境或逆境中，都要拼命学习，奋力上进。

弹簧翻跟斗

【实验】

在事先调整好斜面角度的木板上端，按图示旋转一根劲度系数很小的塑料弹簧，然后用手提着弹簧的上端，沿图中的第一个虚线路径轻轻一拉，放手后，整根弹簧就会沿着图中的第2个、第3个、第4个……虚线路径不停地翻转下去，就像杂技演员在地面上翻筋斗一样。

【剖析】

先由学生分析，再由老师剖析。当用手沿第1个虚线路径拉时，弹簧处于“∩”形状。这时，弹簧发生伸长形变，储存了弹性势能，于是弹簧便产生收缩的弹力，拉动后面部分沿着虚线路径运动，当前端接触到斜面时，后端变成了上端，即变成了下一个动作的前端，在惯性的作用下弹簧继续往下翻。整个运动过程中，弹簧的重力势能、弹性势能和动能三者之间不断发生相互转化。这样，弹簧就不停地翻转下去了。

【启示】

在学习过程中，同学们组成一个个学习小组，形成一股合力，相互帮助，相互鼓励，就可以共同进步。如果缺少这种合力，你就会像这个弹簧一样，只会栽筋斗，最后一事无成。“魔桶”的回报

【实验】

我将一个事先准备好的“魔桶”搬上讲台。其实是一个遮蔽得很严，学生看不到内部结构的容器。“魔桶”的上端有一个内径为3cm～4cm的孔，下端接近底部的位置有一根内径0.5cm左右的塑料管穿出。我将一小杯水从上面的小孔倒入，下面的管中就开始源源不断的流出水来了，我急忙用刚才的那只小杯子去接管里流出的水。不过，接了七八杯水倒在盆子里了，管中还有水流出，只好将“魔桶”里的水倒入另一个空桶里面。学生们大多百思不得其解，议论纷纷：“真神！是怎么回事？”

【剖析】

其实桶中的水有15～16杯。桶的内部结构如右图所示，里面有一根弯的塑料软管，软管右端穿出桶外，另一端的管口在桶内靠近底部的位置。桶内的水面距弯管顶部0.5cm 左右，桶内的水面.不会超过弯管的顶部。弯管的左半部分的水面与桶内的水面一样高，右半部分的管内没有水。根据连通器的原理，当往桶里倒入一小杯水后，桶里的水面就超过了弯管的顶部，管内的水注入右边的管子，水就从右边的管口流了出来。在大气压的作用下，桶内的水就源源不断的流出。

【启示】

俗话说，好心一定会有好报的，如果在别人需要关心和帮助的时候，你能向他人伸出援助之手，说不定你会得到源源不断的回报。

色子的“秘密”

【实验】

“前段时间可能有的同学在电视上看到，有人能将无数颗色子摇来重叠起来，且可以重叠成一列、二列、三列、四列。现在杨老师也想来探索一下其中的秘密。”话音刚落，掌声一片。

演示1 在桌上放8粒色子，再用一个内径大小为5cm左右的玻璃杯口朝下罩住所有色子，所用的杯子的内部高度相当于8粒色子重叠的高度。我一只手握住杯子使其在桌上慢慢地左右做弧线运动，并逐渐加快速度，然后大喊一声“起”，杯子和里面的色子都离开了桌面。杯子在空中仍然口朝下，在空中不停地晃动，色子在杯中“哗啦啦”

地始终没有掉下来。最后，慢慢将杯子倒扣在桌上。演示2 握住刚才倒扣在桌上的杯子，提醒学生仔细观察老师的动作，杯子在桌上快速左右运动几次后停住，接着慢慢将杯子向上提起，8个色子重叠成了一列。

演示3 换一个内径6cm左右的杯子，内部高度为6个色子重叠起来的总高度。在里面放入6颗色子，重复上面演示2的实验，将杯子慢慢向上提起后，把6颗重叠的色子推到桌子的一边。再在杯子里重新放入6粒色子，同样摇成一列。最后将这12颗色子全部装入杯子中，重复上面演示2的操作，12个色子重叠成了两列，每列正好6个。这一步，我操作了两次才成功。

演示4 将前面的12颗色子装入一个由两个“红毛丹”饮料重叠而成的杯子里，重复演示2的操作使12个色子叠成了一列。

【剖析】

1.杯子在桌上运动过程中是倾斜的，杯底也朝外侧倾斜。由于惯性，在杯子倾斜时，色子就会沿杯子壁向上运动。当色子离开杯口后，杯子以杯口为圆心做不完整的圆周运动，由公式F=mrω的二次方知道，在m、ω一定的情况下，R越大的，所需的向心力就越大。这样，R大的离心现象就越明显，这些色子也就爬得越高。如果转速特别大，所有的色子全部都会涌向杯底方向（如上图所示）。

2.色子除了做演示1中的运动，杯子和里面的色子还一起又以人的肘为圆心在桌上做圆周运动。这样，色子在随杯子做圆周运动时会受到杯壁的摩擦力作用在杯子中旋转，增加了色子的稳定性。同时，色子又会做离心运动，所有色子都会靠向杯壁，逐渐重叠成一列。全过程如下图。

3.第三、四种情况的物理规律基本上与第二种相同，只是由于杯子高度的限制，当色子向上重叠碰到杯

顶后，其余的色子就会重新叠成另一列。

【启示】

只要大家喜欢尝试，认真钻研，仔细观察，相信你们能领悟更多精彩的生活现象和人生哲理。

【效果评价】

上面精心地设计了五个有趣而又惊险的实验，并努力从身边找到了一些最佳的废旧物品，适当加工后使它们变成实验中要用的最好的实验器材。这样，也是为了给学生做示范，让他们知识，只要肯动脑筋，用我们身边随处可找到的东西一样能演示很多精彩的物理实验。

为了确保成功，课前对每个实验都做了多次的演练。其中包括实验的顺序和实验技巧，以及各个实验前后和实验之间用什么样的语言或幽默故事衔接等。特别是最后一个实验，展示了相当的熟练程度和表演技巧。

为了将对学生的德育教育渗透到物理学习中，选择的每一个物理现象都能折射出一定的道理，从而顺水推舟地对学生的学习、生活以及做人等方面给以启示。

在大家心目中，这可能是一堂不大规范、对升学无甚意义的实验课。因为，对于实验在物理学及物理学习中的重要性，大家都有充分的认识，以至于觉得物理实验课都应很正规地在实验室中利用实验仪器来完成。但在现实的中学物理教学中，实验常常处于从属地位，甚至是走过场，在很多师生眼中，实验就是为了应付考试的一道道习题。“理论上重要，实践中忽视”，是当前中学物理实验教学中普遍存在的问题。

本节课针对这一问题进行了大胆的尝试。实验简单易操作，趣味性极强，实验情景和所用的材料是学生所熟悉的，富有亲切感，实验结果却出乎学生意料，对学生而言与其说是物理实验，不如说是学游戏或魔术。但通过老师的引导、剖析，使得其中的物理原理听起来通俗易懂，看起来明白容易。让学生在实验中巩固了所学物理知识，消除了对物理实验的畏惧心理，建立起对物理学的兴趣，这正是本节课的闪光之处。

只要激发学生保持对物理知识的渴求，主动关注身边的各种物理现象，运用所学物理知识和实验方法探究解决生活中的物理问题，就能充分体会物理本身奇妙和学习物理的愉悦，进而对物理产生浓厚兴趣，达到“学海无涯乐作舟”的境界。

也许有人会认为课中的“启示”所蕴含的德育教育略显生硬，会议论选材是否合理、讲解有无缺陷，但授课教师敢于撇开教材重点内容上这样一堂全具性的物理示范课，并获得在场领导、师生的一致好评，就体现了授课教师对新课改理念的认识，体现了物理

实验的魅力，达到了“让学生感受到物理世界的美妙和神奇，从而激发学生学习物理的积极性，使学生爱上物理学科”的目的。