“最美丽”的科学灵魂（续）- 大数跨境

江苏省苏州中学

2016-11-15

导读：这些“最美”的物理实验，依靠最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念。虽然已过百年，但它们所蕴含的物理知识、思想方法以及科学精神，对于培养和提高学生的科学素养仍有着重要意义。

卡文迪许扭矩试验

牛顿的伟大贡献之一是他的万有引力定律，但是万有引力到底有多大？18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将两边系有小金属球的像哑铃一样的6英尺木棒用金属线悬吊起来，再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方，以产生足够的引力让木棒转动，并扭动金属线。然后，他用自制的仪器测量出微小的转动。

测量的结果惊人的准确，牛顿测出了万有引力恒量的参数，在此基础上卡文迪许计算出地球的密度和质量。卡文迪许的计算结果是：地球重6.0×1024千克，即13万亿磅。

埃拉托色尼测量地球的周长

在古埃及一个现名为阿斯旺的小镇上，夏日正午的阳光悬在头顶，物体没有影子，阳光直射入深水井中。

埃拉托色尼亚是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长，他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年的同一天、同一时间，他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。他发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直方向偏离了大约7度角。

剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状，那么它的圆周应该跨越360度。如果两座城市成7度角，即7/360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球的周长就应该是25万个希腊运动场。今天，通过航迹测算，我们知道埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内。

伽利略的加速实验

伽利略为了继续提炼他有关物体运动的观点，制作了一个长6米多、宽3米多的光滑直木板槽。他把这个木板的斜槽固定住，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。

亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的；铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明，由于存在恒定的重力加速度，铜球滚动的路程和时间的平方成正比：两倍的时间里，铜球滚动4倍的距离。

卢瑟福发现核子的实验

1911年，卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能的实验时，原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”，是大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子。

但是卢瑟福和他的助手发现，向金箔发射带正电的阿尔法微粒时，少量微粒被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小核上，现在叫做原子核，电子在它周围高速旋转。

米歇尔·弗科钟摆实验

1851年，法国科学家傅科在公众面前做了一个著名的实验。他用一根长220英尺的钢丝，将一个62磅重的、头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测并记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现，铁球每次摆动都会稍稍偏离原来轨迹并发生旋转，无不惊讶。实际上，这是因为房屋在缓缓移动。

傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。在巴黎的纬度上，钟摆转动的轨迹是顺时针方向，30小时为一个周期。在南半球，钟摆逆时针转动，而在赤道上将不会转动。在南极，钟摆转动周期是24小时。

这些有史以来“最美”的十大物理实验，因其依靠最简单的仪器和设备，却发现了最根本、最单纯的科学概念，而成为了经典。虽然已过百年，但它们所蕴含的物理学知识、科学思想和方法以及科学精神，对于培养和提高学生的科学素养仍有着重要的意义。

公众号ID：szzx1000

更多精彩长按左边二维码

关注江苏省苏州中学

【声明】内容源于网络

江苏省苏州中学

发布江苏省苏州中学校权威信息，展示苏中校园生活，服务广大师生校友。

内容 485

粉丝 0

江苏省苏州中学发布江苏省苏州中学校权威信息，展示苏中校园生活，服务广大师生校友。

总阅读215

粉丝0

内容485