初中物理趣味故事

苹果与牛顿，不但有故事，而且还异常丰富，其中脍炙人口的“苹果落地”启发牛顿发现万有引力故事就有若干个版 本：（来源：科学网蒋高明博客） 25日生于英国林肯郡伍尔索普村的一个农民家庭。12 岁他在格兰撒姆的公立学校读书时，就表现了对实验和机械 发明的浓厚兴趣，自己动手制作了水钟、风磨和日晷等。苹 果落地引起他的注意是偶然的。一个炎热的中午，小牛顿在 他母亲的农场里休息，正在这时，一个熟透了的苹果落下来， 这个苹果不偏不倚，正好打在牛顿头上。牛顿想：苹果为什 么不向上跑而向下落呢？他问他的妈妈，他妈妈也不能解 释。大凡科学家都保留一颗童心，牛顿更不例外，当他长大 成了物理学家后，他联想到了少年的“苹果落地”故事，可能 是地球某种力量吸引了苹果掉下来。于是，牛顿发现了万有 引力。 1347 1345年间，欧洲爆发的“黑死病”夺取了近四分之一的 欧洲人口，300 年后，黑死病卷土重来，欧洲紧急疏散城市 人口。正在剑桥大学三一学院读书的牛顿回到了他出生的家 乡林肯郡的小村庄。为了排遣心中的苦闷，他经常到他父亲 的庄园里读书和散步，有一天，一颗苹果从他经常散步的苹 果树上落下来，引起了他的思考，苹果为什么会落地呢？他 怎么不朝天上去呢？很定是有什么力在牵引着它。在苹果落 地的启发下，他发现了万有引力。这大约是1666 年的事情。 版本三，老年时期的牛顿发现苹果落地。目前流传较广的是经过大名鼎鼎的格林和伏尔泰之口说过的苹果落地故事， 在读者心目中产生很大的影响，并广为流传。格林是在牛顿 去世那一年在《哲学原理》一书中谈到苹果落地的故事的， 他说：“有一天，牛顿在花园中思考问题，突然有一个苹果 从树上落下，使得牛顿想到万有引力定律。”可是格林却是 从福克斯那儿听到牛顿苹果落地的故事。法国的伏尔泰也是 从牛顿的外甥女凯瑟琳巴沃那儿听来的。在伏尔泰所著的 《哲学通信》中，对苹果落地的故事这样写道：“牛顿回到 剑桥大学附近的故居。有一天，他在花园中散步，看到一个 苹果从苹果树上落下，这样使得牛顿想到许多科学家所研究 而未获突破的重力起源问题。”这时的牛顿已经到了老年了。 最详细记载这个故事的人是英国人布雷斯特，他于1831年在《牛顿的生平》一书中又提到这一件事。后来，他在1855 年又在《牛顿的生平、著作和发现的回忆》一书中提出此事。他是这样记载的：“苹果从沃尔斯索普的树上落下来，因而 使牛顿想到这个问题。1814 到这一棵苹果树，树的一部分已经开始枯萎，一部分树干已经脱离树根。到 1820 年，这一棵树已经完全腐朽而倒下去 了。这一棵树的标本后来由伊特纳小心地保存着。”关于 伊特纳保存这一棵树的标本的故事，是他的曾孙在 1939 告诉塔仑兹的。他的曾孙说，他的曾祖父伊特纳到沃尔斯索普村牛顿的故居时，看到在原来枯死的苹果树的地方又补栽 了新的苹果树， 而且补栽的苹果树已经结果了。至今，在英国仍有许多观光客到牛顿故居瞻仰这棵苹果树。 布雷斯特在牛顿的传记中，一方面记述了苹果落地启迪产生万有引力的思想，同时又对此表示怀疑。布雷斯特不相信 苹果落地的故事是真实的，他认为在牛顿之前，已有不少科 学家具有万有引力的观念，牛顿对此也应当知道的。也就是 说，牛顿的万有引力观念可能来自前人。苹果落下是平常的 现象，牛顿也可能看到苹果下落，但是苹果下落现象并不一 定是启发牛顿发现万有引力定律的来源。布雷斯特在书中还 指出：苹果落地的故事又经过大名鼎鼎的格林和伏尔泰之口 说过，在读者心目中产生较大的影响，并广为流传。 落地的故事，他说：“有一天，牛顿在花园中思考问题，突然有一个苹果从树上落下，使得牛顿想到万有引力定律。” 可是格林却是从福克斯那儿听到牛顿苹果落地的故事。法国 的伏尔泰也是从牛顿的外甥女凯瑟琳巴沃那儿听来的。在伏 尔泰所著的《哲学通信》发表于1733 年中，对苹果落地的 故事这样说：”1666 年，由于瘟疫流行，牛顿回到剑桥大学 附近的故居。有一天，他在花园中散步，看到一个苹果从苹 果树上落下，这样使得牛顿想到许多科学家所研究而未获突 破的重力起源问题。” 伏尔泰认为牛顿在自然科学方面有很多贡献，而且对法国有很大的影响，所以应该把牛顿的创见介绍到欧洲大陆来。 这就是伏尔泰在《哲学通信》和《牛顿的哲学思想》两本书 里，以大量的篇幅介绍引 力理论的道理，同时也转述了苹果落地的故事。因此，苹果落地的故事也由英国传到欧陆，成为家喻户晓的科学佳 在牛顿逝世后不久，斯图克莱在他所著的《牛顿的生平传记》一文中写道：在1726 月15日，我到牛顿的寓所去 拜访他，和他在一起待了一整天。在谈话中，他向我谈起苹 果落地的事。他说：“有一天，他在花园里思考引力问题的 时候，一个苹果从树上落下来。这时候，他就想，为什么苹 果总是垂直落向地面呢?为什么苹果不向外侧或向上运动， 而总是向着地球中心运动呢?无疑地，这是地球向下拉着它，有一个向下的拉力作用在物体上，而且这个向下的拉力总和 必须指向地球中心，而不是指向地球的其他部分。所以苹果 总是垂直下落，或者总是朝向地球的中心。苹果向着地球， 也可看成是地球向着苹果，物体和物体之间是相互朝着对方 运动的。物体之间的作用力必须正比于它们的质量。这个力， 我们称之为引力。” 斯图克莱是牛顿的好朋友，他所记述有关苹果落地的故事比较完整，而且和格林、伏尔泰不同的是，斯图克莱是直接 从牛顿那儿引述的，而格林和伏尔泰则是从别人那里听来 的。这是科学史上第一次直接来自牛顿的苹果落地故事，因 此具有很大的权威性。 传说古希腊的国王，想制一顶与泰尔的王冠一模一样的纯金王冠，便召见一位高明的首饰匠，向他说明了旨意，并如 数让他称走了黄金。 过了一段时间之后，首饰匠如期将王冠交来，外表金碧辉煌，确实与泰尔的王冠完全相同，重量也恰如取走的黄金。 国王按照自己原先的许诺，给了首饰匠重重的奖励。 但是那个首饰匠的举止行动像个骗子，被取去的黄金会不会偷换下来而掺进了别的金属？面对这个金色的王冠，国 王的心一下子冷了！但是不把王冠熔化，又怎能判定黄金中 是否掺了假？这么美丽辉煌的王冠，又怎么舍得再熔化？国王被这个难解的疑团日夜缠绕，寝食不安，终于卧病不起。 最后，他召见了阿基米德。阿基米德是当时最著名的智者。国王把这个难题交给了他：必须检验王冠是不是纯金制 造，却又不准损坏王冠的一丝一毫。阿基米德苦思冥想，把 所有想到的办法，都作了尝试，然而仍不能揭开王冠的秘密。 他忘记了饮食、睡眠，忘记了洗澡、治病，痴痴迷迷，连梦 中都叨念着：“王冠?国王?首饰匠?银子?金子?”几个星 期以后，阿基米德蓬头垢面，妻子把他赶进了浴室里。当阿 基米德浸入水中之后，突然感到自己的体重减轻了，只要轻 轻用力，身体就能浮起?此时，他满脑袋的仍是王冠?国王? 首饰匠?金子?银子?。身体一会儿沉下，一会儿浮上，浴 盆的水位也一会儿升，一会儿降? 传说古希腊的国王，想制一顶与泰尔的王冠一模一样的纯金王冠，便召见一位高明的首饰匠，向他说明了旨意，并如 数让他称走了黄金。 辉煌，确实与泰尔的王冠完全相同，重量也恰如取走的黄金。国王按照自己原先的许诺，给了首饰匠重重的奖励。 但是那个首饰匠的举止行动像个骗子，被取去的黄金会不会偷换下来而掺进了别的金属？面对这个金色的王冠，国王 的心一下子冷了！但是不把王冠熔化，又怎能判定黄金中是 否掺了假？这么美丽辉煌的王冠，又怎么舍得再熔化？国王 被这个难解的疑团日夜缠绕，寝食不安，终于卧病不起。 最后，他召见了阿基米德。阿基米德是当时最著名的智者。国王把这个难题交给了他：必须检验王冠是不是纯金制 造，却又不准损坏王冠的一丝一毫。阿基米德苦思冥想，把 所有想到的办法，都作了尝试，然而仍不能揭开王冠的秘密。 他忘记了饮食、睡眠，忘记了洗澡、治病，痴痴迷迷，连梦 中都叨念着：“王冠……国王……首饰匠……银子……金 子……”几个星期以后，阿基米德蓬头垢面，妻子把他赶进 了浴室里。当阿基米德浸入水中之后，突然感到自己的体重 减轻了，只要轻轻用力，身体就能浮起……此时，他满脑袋 的仍是王冠……国王……首饰匠……金子……银子……。身 体一会儿沉下，一会儿浮上，浴盆的水位也一会儿升，一会 阿基米德忽翻身跳起，大声高呼：“有办法了，有办法了！”连衣服也没穿，光着身子直向王宫奔去，路上留下一条湿漉 漉的足迹…… 解：阿基米德根据身体在浴缸中沉浮引起了水位升降的道理，取了一只盛满水的容器，将王冠放进水中，容器里的 水必然溢出。他把溢出的水收集在另一个容器里。 接着他 将一块与王冠同样重的纯金，也放进那个盛满水的容器中， 再把溢出的水收集起来。如果王冠是纯金制成的，那么两次 溢出的水应该同样多，可是王冠排出的水，与纯金排出的水 并不同，说明王冠中掺进了比重与纯金不同的材料，从而断 定金冠中被掺了假。阿基米德终于解决了难题。狡诈的金匠 因此受到了惩罚。 蹦极跳作为一项勇敢者的运动，能极大锻炼您向困难与恐惧挑战的勇气，将倍增您事业成功的信心。蹦极跳作为一项 娱乐健身活动，安全可靠，只要您心理健康，身体状况良好， 男女老幼，均可参加。当您完成这勇敢的一跳，那种成功后 的满足、自豪与喜悦之情，早已溢于言表。 公元500年前后，西太平洋瓦努阿图BUNLAP 部落。一 位土族妇女为逃避丈夫的虐待，爬上了高高的可可树，用一 种当地具有弹性的蔓藤牢牢帮助脚踝，她威胁其丈夫要从树 上跳下来，随后爬上来的愚蠢丈夫也说要跟着跳下去。于是， 柔嫩的蔓藤救了女人的命，而暴虐的丈夫则命桑黄泉。该部 落为了纪念这位勇敢的妇女，将绑藤从高处跳下发展为一种 风俗习惯。他们依山建起一座由树桩和蔓藤捆扎而成20 30米的高塔，年轻的男子从上面俯冲而下，象征他们的成熟， 成为了他们得成年礼。并向他们信奉的图腾祈愿部落的平安 和丰收。 日，英国牛劲大学冒险俱乐部成员从当地245 英尺高的克里夫顿桥上利用一根弹性绳索飞身跳下，拉 开了现代蹦极运动的帷幕。随后风靡欧美和太平洋地区，近 一两年才被引进中国。 阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。阿基米德曾讲：“给我一个立足点和一根足够长的杠 杆，我就可以撬动地球”。他首先把杠杆实际应用中的一些 经验知识当作“不证自明的公理”，然后从这些公理出发，运 用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。 这些公理是：（1）在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量，它们将平衡；（2）在无重量的杆的两端 离支点相等的距离处挂上不相等的重量，重的一端将下倾； （3）在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾；（4）一个重物的作用可以用几 个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不 变。相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重 心处的重物来代替（5）相似图形的重心以相似的方式分 10 正是从这些公理出发，在“重心”理论的基础上，阿基米德发现了杠杆原理，即“二重物平衡时，它们离支点的距离 与重量成反比。阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方 面，而且据此原理还进行了一系列的发明创造。据说，他曾 经借助杠杆和滑轮组，使停放在沙滩上的桅般顺利下水，在 保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中，阿基米德利用杠杆 原理制造了远、近距离的投石器，利用它射出各种飞弹和巨 石攻击敌人，曾把罗马人阻于叙拉古城外达3 年之久。 杠杆原理广泛应用在许多领域中。阿基米德曾讲：“给我一个立足点和一根足够长的杠杆，我就可以撬动地球”。在 常规的管理活动中,能够显现和发挥作用的杠杆原理，其着眼 点被浓缩和概括为，责权利关系在平衡与失衡状态下的种种 表现。 三国时代有个魏国,都城是当今的洛阳, 奂在位．一天,曹奂正在宫里与他的文武大臣商讨攻打蜀国 的事情, 突然宫门口的大钟了出了‘嗡、嗡’的声音, 元帝 此时正为蜀、吴联合抗魏大伤脑筋, 听到钟声后很生气, 即让太监去查看,究竟是谁如此大胆． 太监忽忙赶到宫门口询问守钟士兵,士兵回答说: 有人敲钟,是它自己响的．’ 11 太监一听,吓得浑身发抖, 急忙向元帝禀告了这一怪事．这 在当时被认为是灾难的预兆．元帝与众文武大臣立刻惶恐不 安起来, 不知道会有什么灾难要降临到魏国了． 元帝立即下旨召见博学多才的太傅张华,并把刚才的怪 事向张华述说一遍, 最后问到: ‘张爱卿, 依你看会有什么 灾难降在魏国呢? 张华已经知道了这件事,于是不慌不忙地向元帝及众文 武解释了大钟不敲自鸣的原因, 听完张华的话, 众人都松了 一口气, 气氛又一下子活跃起来了． 原来,前不久四川地 区发生了地震,连铜山也崩裂了, 地震波传到洛阳时, 好与宫门口的大钟产生了共振,大钟就不敲自鸣了．我们知 声音是由于物质振动产生的,声音有一定的振动频率, 如果两个物体振动频率相同就会发生共振, 即‘共鸣’．如两 个固有频率相同的音叉, 当其中一个振动时, 另一个也会产 生共鸣．当地震波频率正好与宫门口大钟的固有频率一致时, 大钟也会发生共鸣, 于是大钟就不敲自鸣了． 2000多年前，我国学者韩非在他的著作中记载了这么一件 事：有一个人请一位画匠为他画一幅画。3 年之后，画匠完 成了“作品”。他一看，这是什么画呀，只是一块大木块。他 正要发脾气，画匠慢条斯理地说道：“请你修一座不透光的 12 房子，在房子一侧的墙上开一扇大窗户，然后把木板嵌在窗 上。太阳一出来，你就可以在对面的墙上看到一幅美妙的图 画了。” 这个人听画匠说得那么有板有眼，只好半信半疑地照画匠说的去做。果然，房子盖好，并照画匠说的那样安上木板后， 在房子的墙上出现各式各样的景致。不过所有图像都是倒着 这确实是有科学道理的。房子外的景象可以通过小孔反映在对面的墙上。这在物理学上叫“小孔成像”。照相机就是 根据这一原理研制的。 16世纪初，意大利画家根据“小孔成像”的原理，发明了 一种“摄影暗箱”。著名画家达芬奇在笔记中对它做了记载。 他写道：光线通过一座暗室壁上的小于L，在对面的墙上形 成一个倒立的像。当然，它只会投影，要用笔把投影的像描 绘下来。 接着，又有人对“摄影暗箱”进行了改进。比如：增加一块凹透镜，使倒立着的像变成了正立像，看起来舒适多了； 增加一块呈45。角的平面镜，使画面更清晰逼真…… 然而，这时候的“摄影暗箱”虽具有照相机的某些特性，但仍不能称为照相机，因为它不能将图像记录下来。 18世纪初中期，人们发现了感光材料，特别是达孟尔发 13 现的感光材料碘化银，仿佛给照相机的问世注入极有效的催 产剂。于是，在“摄影暗箱”上装上达孟尔的银版感光片，就 诞生了人类历史上第一架真正的照相机。 照相机的问世轰动了世界。许多高官达贵要求拍摄自己的肖像照，尽管那时候要照一张相就像受一场刑罚一样。 初期的照相机体积庞大，十分笨重，携带十分不便。且照相时要选择好天气因为那时候还没有发明电灯，必须在 晴天的中午，让照相的人在镜头前端端正正地坐半小时左 右。为了让自己的姿容永留人间，养尊处优的老爷、小姐们 只好耐着性子忍受这一苦楚。 新事物的产生，对世界必定产生一定的冲击力。照相机诞生伊始，有一段小小的插曲：巴黎一批靠画肖像画为生的画 家，联名上书法国政府，要求取缔照相术。他们的理由十分 简单：怕摄影师抢走他们的饭碗。 然而，新生事物的成长是任何力量都抵挡不住的。不久，随着感光技术的发展，曝光所需的时间大大缩短，照相机显 得更为实用了。 1858年，英国的斯开夫发明了一种手枪式胶板照相机。 由于其镜头的有效光圈较大，因此只要扣动扳机，就能拍摄。 有趣的是，一次，维多利亚女王在宫廷内召开盛大宴会，邀 请各国使节。斯开夫作为记者也应邀出席了宴会。当斯 开夫用他的照相机对准女王拍照时，被蜂涌而上的警卫人员 14 扑倒，一时会场秩序大乱。事后，警卫人员才弄懂，那“凶 器”原来是照相机。 之后，随着感光材料及摄影技术的进一步发展，照相机也不断地得到完善。 1946年，兰德和宝利金发明了新型照相机。这种照相机可 以“一次成像”。具体地说，拍摄以后，只需要短短的几十秒 钟时间，一张照片就会从照相机内慢慢地“吐”出来。 科学的发展是没有止境的。在未来，将会有更令人称奇的照相机问世。 亚里士多德的学说在十六世纪仍然如日中天，人人都奉为经典，没有人提出任何的怀疑。亚里士多德关于「自由落体」 的学说是：物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就 是说，一个十磅重的物体，下坠的速度会比一磅重的物体快 十倍。这个学说在大小的外表上看来，似乎非常的合理，而 且人人也都相信学说的真确性，教授们严肃的把这个学说教 给他们的学生，学生们也都敬谨的接受这个学说，只有伽利 略表示怀疑。 伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹，同时一起掉落到地。根据常识判断，它们似乎是从同一高度一起下坠的，但 是按照亚里士多德的学说，较大的冰雹应该先落到地面上， 小冰雹在接着掉来，伽利略观察到的并非如此。 15 他做了许多实验，发觉亚里士多德的学说是错误的，他决心指出这项错误。传说有一天，他邀请有关的教授到比塞 塔前，拿出一个一百磅的重体，和一个一磅的重体。 教授们议论纷纷，谁也没有做过这样的实验，没有人敢预料结果如何。 以往，他们按亚里斯多德的学说照本宣科，从来没有怀疑过。现在，居然有一位二十五岁的青年，提出了要求证据 的疑问。结果呢？要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地 面，教授们可以松一口气，证明亚里士多德的学说是正确的， 伽利略将被冠上「说谎者」、「搅局者」的罪名。要是两个重 体同时坠落地面？又将如何解释呢？是扬弃奉行多年的亚 里士多德学说，接受伽利略实验所证明的事实，还是对伽利 略的实验视若无睹？ 两个重体砰然而下，小的重体始终和大的重体并行，而且同时落地。这两个重体的砰然一声，并不表示亚里士多德 的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物 的时候，根本不去看一看、摸一摸，无论如何也不愿意承认 亚里士多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利 16 略为了证实速度相同，而在重体内隐藏了「魔术」。 早在战国时期,我们的祖先就发明了指南针．自那以后, 人类就开始利用磁的性能为人类服务了．但是, 在十七世纪 以前, 人们并不知道电和磁之间有什么关系, 只是在一次偶 然的事件中, 人们发现电可以生磁． 在十七世纪的时候,有一天, 狂风大作, 雷电交错, 一家 皮鞋作坊不幸被雷电袭击．暴风雨过后, 作坊主回到作坊里, 他很惊奇地发现, 鞋钉和缝针都粘到铁锤和砧子上去了, 象磁石能把钉子和钉吸起来那样．当时科学家仔细地研究了这一奇怪的现象, 发现这种现象是雷电使铁锤和砧子等磁化 所造成的．后来, 人们就把电线绕到铁块上, 制成了电磁 铁．到了十九世纪, 法拉第用实验证明；电可以产生磁, 也可以产生电．从此,科学家们把电和磁完全联系起来了． 电磁铁具有广泛的应用,最早也是最简单的一种应用可 能要数电铃了．下图是一张简单的电铃结构图, 主要部件是 一个马蹄形电磁铁, 电磁铁上有一块衔铁, 它和弹簧片相连 接；衔铁的一端有一个小锤, 锤和铃盖之间有一个小空隙．按 钮就是电铃的开关, 按下按钮接通电流, 铁芯被磁化, 铁向下吸,小锤就会碰击铃盖, 发出叮呤的声音．在衔铁被 吸向下的同时, 接触螺钉与弹簧片断开, 电流中断, 电磁铁 失去磁性, 衔铁又被弹回原处, 电流再次接通, 小锤又敲击 17 一下铃盖．这样, 在按下电钮期间, 清脆的门铃声就响个不 停了．当然, 随着技术的发展, 五花八门的电铃就应运而生 电磁铁的应用相当广泛,例如, 你每天都能欣赏到美妙 的音乐, 还得靠电磁铁这玩艺儿呢, 因为电视机, 收音机等 的扬声器中, 就是由一块电磁铁和一个小振片来产生动听的 声音 第一章声现象 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 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．我国北宋时期的著名学者沈括，在他的著作《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 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19 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． 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． “反恐”，是当今世界一个国际性的热门话题．利用高科技21 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． 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． 22 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

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