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改變世界的實驗——實驗與發現館 版權信息
- ISBN：9787030684998
- 條形碼：9787030684998 ; 978-7-03-068499-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
改變世界的實驗——實驗與發現館 本書特色
本書是廣東科學中心核心自主科普展覽研發能力的二次應用，能幫助到過或者沒到過廣東科學中心的觀眾深入了解展覽的科學知識、原理、應用，更好地理解展覽"是什么" "為什么" "做什么"。
改變世界的實驗——實驗與發現館 內容簡介
本書選取了一些具有紀念意義、標志性的科學發現, 并介紹科學發現的歷史過程和實際應用, 讓觀眾身臨其境地體驗那些對我們的生活影響至今的科學實驗。正是這些實驗的設計者以*精巧的實驗構思、*簡單的實驗裝置發現了*基本的科學概念和科學定律。這些實驗涵蓋力學、電磁學、光學和生命科學等學科領域。
改變世界的實驗——實驗與發現館 目錄
目錄
前言
**章 力學實驗 1
如何證明地球在自轉？ 2
永動機可以制成嗎？ 4
共振現象 6
動量守恒定律 8
信鴿為什么不會迷路？ 10
鐵錘和羽毛誰會先落地？ 11
什么決定擺動周期？ 13
蛇形擺 14
蝴蝶效應 15
太陽系 16
伽利略斜面實驗 17
伽利略落體實驗 19
魔力水車 20
作用力和反作用力 21
錐體自動從低處往高處走？ 22
離心現象 23
陀螺轉椅 25
角動量守恒定律 26
滑輪 26
伯努利定理 28
萬有引力 29
開普勒定律 30
慣性力的神奇作用 31
第二章 電磁學實驗 33
法拉第電磁感應實驗 34
電生磁 磁生電 35
發電機 37
磁感應線 38
會跳舞的磁性液體 39
燈泡為什么可以懸浮在空中？ 41
楞次定律 42
避雷針是如何避雷的？ 44
稀有氣體的放電現象 45
雅各布天梯 46
觸電的感覺 47
人體導電 49
電磁舞臺 51
電動機 53
電磁波大家庭 54
旋轉的金屬蛋 55
極光 56
會跳舞的鐵粒 56
第三章 光學實驗 59
光島 60
偏振光迷宮 63
色彩是怎么來的？ 64
窺視無窮 66
看得見摸不著 67
哈哈鏡 69
迷鏡：手在動卻沒動 70
菲涅爾透鏡 71
莫爾條紋 73
萬花筒 76
第四章 生命科學實驗 79
解讀基因 80
基因及其作用規律 80
蛋白質生產線 82
適者生存 85
進化時鐘 86
參考文獻 87
前言
**章 力學實驗 1
如何證明地球在自轉？ 2
永動機可以制成嗎？ 4
共振現象 6
動量守恒定律 8
信鴿為什么不會迷路？ 10
鐵錘和羽毛誰會先落地？ 11
什么決定擺動周期？ 13
蛇形擺 14
蝴蝶效應 15
太陽系 16
伽利略斜面實驗 17
伽利略落體實驗 19
魔力水車 20
作用力和反作用力 21
錐體自動從低處往高處走？ 22
離心現象 23
陀螺轉椅 25
角動量守恒定律 26
滑輪 26
伯努利定理 28
萬有引力 29
開普勒定律 30
慣性力的神奇作用 31
第二章 電磁學實驗 33
法拉第電磁感應實驗 34
電生磁 磁生電 35
發電機 37
磁感應線 38
會跳舞的磁性液體 39
燈泡為什么可以懸浮在空中？ 41
楞次定律 42
避雷針是如何避雷的？ 44
稀有氣體的放電現象 45
雅各布天梯 46
觸電的感覺 47
人體導電 49
電磁舞臺 51
電動機 53
電磁波大家庭 54
旋轉的金屬蛋 55
極光 56
會跳舞的鐵粒 56
第三章 光學實驗 59
光島 60
偏振光迷宮 63
色彩是怎么來的？ 64
窺視無窮 66
看得見摸不著 67
哈哈鏡 69
迷鏡：手在動卻沒動 70
菲涅爾透鏡 71
莫爾條紋 73
萬花筒 76
第四章 生命科學實驗 79
解讀基因 80
基因及其作用規律 80
蛋白質生產線 82
適者生存 85
進化時鐘 86
參考文獻 87
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改變世界的實驗——實驗與發現館 節選
**章 力學實驗 盡管我們看不見，但是我們無時無刻不在受到力的作用。力學與我們的生活息息相關，人類對力學現象的關注和運用歷史十分悠久。古人們很早就懂得運用杠桿、滑輪、斜面等工具從事生產勞動。力學之父一古希臘的阿基米德有句流傳甚廣的名言，“給我一個支點，我就能撬起整個地球”，這其實是杠桿原理的體現。阿基米德進而提出了靜力學的基本原理，初步奠定了靜力學的基礎。而成書于春秋戰國時期的《墨經》里也記載了許多力學知識。無論是東方還是西方，人們在對自然現象的觀察和生產勞動中提煉、總結了力學知識。雖然這些力學知識未能形成體系，但是它們奠定了力學發展的基礎。 16世紀后，在航海、生產等現實需要的推動下，力學研究開始形成體系。尤其是對天體的研究得到快速發展，哥白尼的“日心說”、開普勒的行星運動三大定律促進了天文學的發展。16～17世紀，以伽利略為代表的物理學家通過多次實驗總結出了落體定律。隨后，牛頓在綜合天體的運動規律和地面實驗研究成果的基礎上，提出了牛頓三大律和萬有引力定律。伯努利、拉格朗日、達朗貝爾等在牛頓力學的基礎上進一步探究，并發展形成了流體力學、彈性力學和分析力學等分支學科。18世紀時，力學已經成為當時自然科學中的領先學科，較為成熟。 如何證明地球在自轉？ 古時候，人們從對日、月運行的觀察中了解了一些簡單的運動規律。但是由于缺乏足夠的觀察工具，古人認為地球是宇宙的中心，“地心說”在當時被廣泛接受并且成為神圣不可侵犯的真理。隨著天文觀測精確度的提高，“地心說”逐漸露出破綻。文藝復興時期的波蘭天文學家哥白尼有一天突發奇想，如果地球是運行著的，那么在一顆運行著的行星上觀察其他行星的運行會是什么樣的？接下來很長的一段時間里，哥白尼堅持在不同的時間、地球上不同位置觀察行星，他發現每一顆行星上在不同的觀察條件下運行情況都不相同，由此他意識到地球并非位于宇宙的中心，如果地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太陽。哥白尼的“日心說”提出以后，地球自轉逐漸被人們接受。盡管我們現在都知道地球處于自轉的狀態，但是要如何才能證明地球是真的在自轉？ 法國的物理學家傅科通過一個簡單的實驗證明了地球自轉的事實。他設想，若地球在自轉，那么除赤道以外的地方，單擺的振動面會發生旋轉的現象，他根據這個設想設計了一個實驗。1851年，他在巴黎先賢祠的大廳里展示了這個實驗。傅科在大廳的穹頂上懸掛了一條長達67米的繩索，之所以要選擇這么長的繩索是因為地球轉動的速度較慢，較長的擺線有助于顯示出軌跡的差異。在繩索的下方掛有一個重達28千克的擺錘。選擇這么重的擺錘是為了盡可能降低空氣阻力的影響。除此之外，還要盡可能減小懸掛點的摩擦力，且懸掛擺線的地方必須允許擺線在任意方向運動。在擺錘下方設有一個巨大的沙盤，用來記錄擺錘的運動軌跡。 按照慣性定律，擺錘在沒有受到其他外力作用的情況下，擺動方向不會發生變化，因此擺錘會在沙盤上面畫出**一條軌跡。實驗當天，大廳聚集了非常多圍觀的人，他們驚奇地發現，擺錘一開始在自己眼前，蕩回去后經過一段時間竟離自己越來越遠。每經過一個周期（周期為16.5秒），沙盤上的軌跡都有所偏離，擺尖相鄰兩次在沙盤邊沿所畫出的軌跡相距約3毫米，每小時偏轉11°20’。許多人對此感到非常震驚，甚至發出了“地球真的是在轉動啊”的感嘆。 在這個實驗中，擺錘并沒有受到外力作用，但是擺動方向發生了變化，這種變化是擺錘所在的地球沿著逆時針方向轉動的結果，因此證明了地球在自轉。后來傅科又在不同地點進行了同樣的實驗，他發現不同地點的旋轉周期不同，而且南北半球的觀察者看到的旋轉方向也不同，北半球的觀察者可以看到，擺錘的平面沿順時針方向轉動，因此說明地球呈逆時針方向自轉。 更多傅科擺實驗自容，請掃右側二料讀 永動機可以制成嗎？ 雖然我們不曾見過真正意義上的永動機，但是我們對它并不感到陌生。曾經在很長的一段時間里，永動機受到了熱烈的討論。許多人試圖制造出這種機械，達 芬奇也曾做過此嘗試。但遺憾的是，他們的嘗試無一不以失敗告終。永動機之所以不可能實現，是因為它違反了自然界*普遍的一個規律一能量守恒定律。 我們都知道，要使汽車動起來需要給它加油或者充電，給予它能量，在行駛過程中，將能量轉換為動能。人類對各種能源，不管是傳統的石油、煤，還是太陽能、核能、風能等新能源的利用，都是通過能量轉換來實現的。在轉換的過程中，能量是守恒的，即能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，或者在不同能量的形式之間互相轉換。能量守恒定律的發現是一種偶然，也是一種必然。 19世紀40年代前后，歐洲的科學界普遍流行一種“聯系”的觀點。許多科學家在這種思想指導下，分別通過不同途徑，各自獨立地發現了能量守恒原理。其中*具影響力的是英國著名的物理學家焦耳。焦耳16歲時得到了著名科學家道爾頓教授的指導，這極大地激勵了他的學習興趣。當時電機剛出現，他便觀察到了電機和電路中的發熱現象。1843年，焦耳進行了感應電流產生的熱效應和電解時熱效應的實驗，通過實驗得出了結論：“自然界的能量是不能消滅的，哪里消耗了機械能，總能得到相應的熱，熱只是能量的一種形式。”而后他在實驗中領悟到熱和機械功之間可以互相轉換，并且他相信這種轉換存在一定的當量關系。為了說明這種轉換關系，他先后進行了400多次實驗，以精確的數據為能量守恒定律提供了實驗證明。 能量軌道實驗很好地展示了能量守恒定律。小球在光滑軌道運動過程中動能和勢能相互轉換，總能量保持不變。 共振現象 彈簧在我們的生活中隨處可見，當我們在彈簧末端掛上一個質量為m的物塊，并將彈簧懸掛起來時，就構成了一個彈簧擺。當彈簧的長度/、物塊質量m、彈簧剛度系數表示彈簧伸長或壓縮產生單位變形量所需載荷的大小）相適合時，在垂直方向拉一下彈簧擺，就會發現一個有趣的現象：彈簧一開始作豎直方向的來回振動，然后它的振幅開始會逐漸減小，并同時左右擺動，且擺動幅度越來越大，從振動轉變為擺動。隨后，擺動又轉換成振動，反復變換。 為什么彈簧擺會出現如此神奇的運動軌跡呢？原來，擺長/、物塊質量m、剛度系數k成一定比例時，可以使得擺動周期與振子振蕩周期
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