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1、科技馆因物理而精彩吉林省科技馆张彩平关键词：科技馆 物理 精彩一、 什么是物理学古希腊人把所有对自然的思考和观察，笼统的包含在一门学问里，那就是自然哲学。科学分为物理、数学、化学、地质、生物学等，只是最近几百年的事。从古希腊、罗马到漫长的中世纪，自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。17世纪牛顿在伽利略、开普勒工作的基础上，经过长期的实验观测、数学计算和深入思考，提出了力学三大定律和万有引力定律，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了比较完整的力学体系，这才是现代意义下物理学的开端。从18世纪到19世纪，在大量实验的基础上，卡诺、焦耳、开尔文、克劳修斯等建立了宏观的热力学理论，库伦、奥斯特
2、、安培、法拉第、麦克斯韦等建立了电磁学。 19世纪末以经典力学、热力学和统计物理学、经典电磁场理论为支柱，经典物理学的发展达到了它的顶峰。正当大功甫成之际，一系列与经典物理学不相容的实验事实相继出现，例如以太漂移实验的否定结果、黑体辐射的紫外灾难、气体比热中能量均分定律的失败、光电效应实验、 原子线光谱等。这是由于这些事实的出现催生了相对论、量子论和量子力学的出现，这些理论的创立，奠定了近代物理学的理论基础。伴随着科技发展现代物理学又可以分为天体物理、化学物理、地球物理、生物物理等众多分支。什么是物理学？物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至
3、宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。二、科技馆的前世、今生19世纪前半叶，欧洲工业革命正如火如荼地进行，科学技术的飞速发展，使人类生活发生了巨大的变化。 在英国，自维多利亚女王登基后，当时的英国在世界工业中一马当先。同时资本的高速聚集和运作，英国也成为当时欧洲金融的中心。这些因素触发了英国将在世界舞台上演绎主角的欲望，正是这些因素的促进，催生了人类历史上第一次真正意义上的博览会，世界文明从此进入工业文明时代。科技馆的发展大体经历了自然博物馆到科技博物馆，再到现代科技馆发展历程，最开始主要向人们展示一些动物的标本、骨骼等；到科技博物馆时代主要
4、向人们展示一些工业的成品；现代的科技馆是以展览教育为主要功能的公益性科普教育机构。主要通过常设和短期展览，以参与、体验、互动性的展品及辅助性展示手段，以激发科学兴趣、启迪科学观念为目的，对公众进行科普教育。三、 科技馆与物理的完美结合由于现代科技馆的这些属性因此物理知识在科技馆中所占的比重越来越大。国内的很多科技馆中都有大量的与物理相关的展品，下面仅对一些典型实例进行说明。（一） 自己拉自己从物理学角度分析我们不可能不借助外力把自己拉起来，然而通过这件展品我们可以很容易的把自己拉起来了。这里主要通过一个特殊的装置-滑轮组，滑轮组是由上方的定滑轮和下方的动滑轮共同组成。所谓定滑轮，顾名思义，就是
5、指固定不动的滑轮，它的作用是能够改变力的方向，却不能省力，像在升国旗时使用的就是定滑轮，我们只需要向下轻轻的拉绳子，国旗就会向上运动。动滑轮和定滑轮相反，他的作用是能够省力，却不能改变力的方向，动滑轮是由两根绳子来承担物体的重量，所以一根绳子只需承载物体一半的重量。（二）气浮小球该展品通过金属管中吹出来的气流使小球悬浮在了半空中。金属管移到哪，小球就会跟到哪，来掩饰伯努利原理。瑞士科学家伯努力发现在一定面积的水流或气流中，流体的流速越小，压强越大；流速越大，压强反而越小。这一结论，就被称之为伯努力原理。比如说，我们大家都有乘坐火车的经历，那么大家是否注意到，在火车的轨道旁总有一条和轨道平行的白
6、线，它是一条警戒线，提醒人们不要跨越白线，接近轨道。因为列车在高速进站的过程中，会带动车身两侧的气流随车高速运动，这个时候如果我们站在白线之内，人和车的距离太过于接近，人车之间的气流速度变快，压强变小。而人身后呢，远离轨道一侧的气流速度比较慢，压强就比较大，这样一来，身后的压力就会将人推向火车，造成事故。 （三）椎体上滚地球上的物体由于受到重力的作用，都会不断降低自己的重心，逐渐趋于稳定。锥体上滚生动形象的向人们展示了物体的滚动与重心 高度改变之间的关系，轨道的形状非常特殊，是一端高一端低的两根轨道，并不是一个斜面，其次，滚动的物体是双圆椎体，而不是圆柱体。另外，轨道是呈八字形排列。当椎体处于
7、轨道低端时，整个椎体被双杆支撑在轨道的上方，重心处在这一高度。而椎体处于轨道高端时，几乎有一半的椎体体积陷在了两轨道之间，重心处于这一高度，我们可以明显看出此时的重心位置更低一些。（四）磁浮球利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想是人类一个古老的梦想，实现起来并不容易。但是通过电磁感应原理我们已经可以实现这一梦想。我们在球体上方安装了大量线圈，而在球体内部装有一块永磁铁。当接通电源时，上部的通电线圈由于电流的磁效应产生磁力，磁力吸附永磁铁，使球体受到竖直向上的力的作用。当磁力大小与球的重力相等时，球体就会悬浮在空中了。（五）手摇雅各布天梯希腊神话中有这样一个故事：雅各布做梦沿着登天的梯子取得了
8、“圣火”。后人便把这梦想中的梯子，称之为雅各布天梯。雅各布天梯则展示了电弧产生和消失的过程。二根呈羊角形的电极，一极接高压电，另一个接地。摇动手柄，带动发电机发电。当电压达到一定值时，电极底部产生电弧，电弧逐级激荡而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，犹如传说中的雅各布天梯。这种放电现象是怎么形成的呢？原来，当电压升高时，在两电极距离最近的底部空气被击穿产生电离，同时空气被加热，温度急剧上升产生电弧。热空气迅速向上移动，于是电弧也随着向上运动，随着电极间的放电距离的增大，电弧也随之拉长，当电弧爬升到顶部时，由于电极距离过大，不足以击穿空气，电弧自动熄灭。只要保持两电极间的电压，这种放电过程就会周而复始地进行，形成弧光放电。物理学对科学技术和生产力的发展起着最直接地推动作用，由于物理学深刻地揭示了自然规律，构成了认识自然、改造自然的巨大力量，为科技发展提供了方法和技能。物理学极大地促进了人类社会的进步和发展，而现代科技场馆的建立也为公众认识物理了解物理学习物理提供了宝贵的场所，二者相辅相成互相促进。迎接未来社会科技发展的机遇和挑战，物理大有可为无可替代。
