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用倒扣的杯子装半杯水
来源:科技百科 专题:物理天地 发布时间:10-31

  假如有人向你要杯水喝, 你用倒扣的杯子装满一杯水拿过去, 他一定会大吃一惊.

  玻璃杯里倒满水, 用一张明信片大小的硬纸片盖住杯口, 随后用手指轻轻按着硬纸片, 把杯子翻过来, 使杯底朝上.只要硬纸片处于完全不平, 就不必再用手托住它, 也不会掉下来.你可以大胆地把杯子端来端去, 水也不会溅出来.

  是什么东西托住了硬纸片, 使它能顶住水的重量而不掉下来呢? 是大气的压力.一杯水大约重220 克, 空气给硬纸片的力量大大超过了它.

  有人说, 做这个实验的时候, 杯里的水一定要倒满, 一直要倒到杯口.如果杯子里存有少量的空气, 这个实验就做不成了.因为杯子里的空气也会对硬纸片产生压力, 跟杯子外面空气产生的压力互相抵消, 硬纸片就要掉下来.

  但在做实验的时候, 你试一试不把水杯倒满, 会惊奇地看到, 用水不满的杯子做这个实验和用满杯水做一样, 硬纸片也不会掉下来.

  自然科学中的最高裁判员就是实验.任何一种理论, 不论听起来多么合乎情理, 都应该用实验来检验.如果发现某种理论和实验的结果不符, 那就要去研究这种理论错在哪里.

  刚才那种说法错在哪里呢? 通过实验就看出来了.你用硬纸片把没装满水的杯子盖住以后, 再用手按住硬纸片把杯子翻过来, 你的手暂时不要挪开, 用大拇指把硬纸片的一角轻轻地向下折一下, 这时候, 你会看到水中产生了气泡.这说明杯中的空气比外面的空气稀薄, 否则杯外的空气是不会跪到杯里去的.问题就在这里: 杯里虽然还有空气, 但它比杯外空气密度小, 因此压力也比较小, 所以杯外的空气仍然能托住硬纸片上的水.那么, 杯里的空气密度为什么会比杯外小呢? 这是因为, 当你把杯子翻转过来的时候, 杯里的水向下流动, 排出了一小部分空气, 剩下的空气在原来的容积内自然就稀薄了, 空气的压力就变小了.

  你看, 如果态度认真的话, 即使是最简单的物理实验, 也能引起你进一步思考.

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