中国古代趣味物理实验十摘.docVIP

中国古代趣味物理实验十摘 粟新华 唐玉喜 （邵阳学院 湖南 邵阳 422000） 摘 要 该文从中国若干典籍中采撷了十个趣味性较浓的物理实验．这些实验构思奇特，设计巧妙，且大多可用于课堂演示．对了解中国古代物理实验发展的历程具有一定参考价值． 关键词 古代，物理， 趣味实验 中图分类号：o4 文献标识码：E Ten items of interesting Physics Experiment in ancient China SU Xin-hua TANG Yu-xi （Shaoyang College, Shaoyang, Hunan 422000） Abstract: In this paper, ten items of physics　Experiment are selected from ancient References in China． These experiments were designed very well and could still be used for demonstration in class now． The material in this paper will be Helpful to investigate the history of Physics experiment in china． Key words: ancient, physics, interesting experiment ”[1] 这个实验是在主张对黄河决口进行筑堤堵塞还是疏决开支河的矛盾冲突下进行的，徐有贞主张分河疏流,认为这样易于排水,但遭到部分人的阻拦．于是，徐有贞当着钦差大臣的面演示了壶窍泻水实验，用事实说明分河疏流的正确性，这一主张得到了皇上的支持． 实验是这样进行的：取两个形状一样、容积相等的水壶，在一个壶中开一个大孔，在另一个壶中开五个小孔，五个小孔开孔总面积等于大孔开孔面积，将两壶灌满水后同时让水从壶中开孔处流出．实验结果是：开有五个小孔的那壶水先流完． 这个实验的趣味性在于：人们通常认为只要两壶开孔面积相等．其流量必然一致．但事实并非如此．因在两壶横截面积、起始时水的深度和开孔面积相等的情况下，壶中水流尽的时间决定于孔的水流量系数．若两壶开孔形状相同、孔缘锐利程度和水温一致，则水流量系数决定于流速系数．在一定范围内，流速系数是随水的深度减小和孔径减少而增大的，这就是五窍之壶中的水先涸的原因． 有关壶窍泻水的记载，还可在《明经世文编》、《物理小识》、《明通鉴》中见到，只是在实验起因、壶的开孔数目、窍口截面大小是否确定等叙述上稍有差异，但实验结果完全相同这个实验也是迄今为止所发现的世上同类流体力学实验中最早的一个． ２　结环飞木 《抱朴子》载：“用枣心木为飞车，以牛革结环剑以引其机，……交罡而乘之，上升四十里……．” ［２］ 飞车，即“竹蜻蜓”，它是一种飞行玩器．这种玩器通常用竹片或木片作飞翼，飞翼下安一转柄（环剑），转柄套入用竹筒做成的手柄中．在手柄一侧开孔，将绳索穿过小孔后缠绕在转柄上，绳的一端露在手柄外，用力抽出绳索，翼片即向空中飞去． 飞车的飞行原理是：拉动绳索，转柄飞速转动，并带着飞翼作圆周运动．由于飞翼做成螺旋桨状，它对空气产生向下的作用力．把绳索从竹筒中全部抽出后，飞翼在空气的反作用力的推动下飞向高空． “竹蜻蜓”这种玩具，千百年来一直为人们所喜爱，它与风车一样，至今仍在民间流传．值得注意的是，古代也有人称风筝为飞车．张华在《博物志》中就曾提到：“奇肱国，其民善为机巧，以杀百禽，能为飞车，从风远行．” ［３］此处所指飞车，当为风筝，其飞行原理与“竹蜻蜓”不同． ３ 燧尊吐酒 《渊鉴类函》载，晋代孙绰（公元３１４年—３１７年）有一个阳燧尊，该尊以瓷制成．“详观兹器，妙巧奇绝．酌焉，则注受．满，则吐泻，是会未见其竭．” ［４］ 这一酒尊太神奇了：当你向尊内注酒时，只要不是装得太满，酒一滴也不会流出来；但如果装酒超过其限度，哪怕只要多一点点，酒就会从杯子里面流出来，直至流完为止．这种器具常用来告诫人们不要贪酒好杯，做人要“兴之无若，施而有节”． 上述酒尊，有人称它为 “酒龙杯”`“劝世杯”或“公道杯”，今天有人也称“魔杯”．人们一直认为，它是北宋程某研制出来的．从上述记录来看，这一说法并不正确． 魔杯虽神奇，但构造却十分简单：只要在尊中安一虹吸管（渴乌），使管的一端通向尊底或尊侧即可．因魔杯失传已久，人们很难猜透其原理．新中国建立以后，江西景德镇研制瓷器的科技人员才根据古籍记载重新研制出这种酒尊，并在国外展销会上引起轰动． 魔杯的工作原理是：向尊中注酒，使尊内液面略低于虹吸管的顶部，此时，虹吸管管内液面与尊中液面处在同