Landsberg初等物理教科书中的插图欣赏(1)

百科   2024-11-21 06:31   广东  

苏联的兰兹伯格院士主编的初等物理教科书,不但正文内容无与伦比,而且其中的插图也都很有意思。

这套书共3册,今天从第一册中挑一些图给大家欣赏。

1. 在介绍“运动的轨迹”时,作者举了各种各样非常不同的例子。比如,在纸上写出的字,就是钢笔尖的运动轨迹。一个特别的例子是,天文学家算出的,2126年10月16日这一天(!),月亮在地面阴影的运动轨迹。天文学家为了预测日食,需要进行这样的计算。我说这个例子特别,是因为阴影不属于物体。

2. 以前人用过的计时仪器:水钟和沙漏。

3. 演示极微弱的力产生的加速度的实验。牛顿第二定律告诉我们,物体所受合力不管多么微弱,都可以使物体产生加速度,只不过,如果加速度非常小,必须经过相当长的时间,物体的速度变化才比较明显,才能被观察者觉察。可是,生活经验告诉我们,用手推桌子或汽车,如果推力太小,桌子或汽车永远不会动起来。怎么回事?这是因为,桌子和汽车受到地面的静摩擦力。所以,为了排除静摩擦力的影响,可以在水面进行实验。用一根柔软的细玻璃棒去推动停在水面上的大木块,起初,木块似乎纹丝不动,但是,经过两分钟后,就会看到木块动了起来。其实在此之前,木块一直在动,只是速度太小,肉眼看不出来。如果换成很小的木块,用同一根玻璃棒去推,那么,木块的速度很快就变大。这个实验可爱吧?

4. 三个比较相互作用力大小的实验。第一个实验是将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起,将两个测力计向相反方向拉,会注意到,不管用多大力去拉,两个测力计的读数总是相同的。这个实验不稀奇(虽然还是很有趣!),许多物理书上都介绍过。

上面这个实验虽然很简单易做,但是好像太特殊了,对吧?相互作用力定律是针对“任何类型”的相互作用力而说的,这样一个实验怎么够呢?所以,书中紧接着又介绍了两个实验。

第二个实验是这样:两个小车上各装上任何种类的物体,比如A是硬物,B是海绵或软布包,用手把左边的测力计向右推,不管用多大推力,当所有物体静止后,左右两个测力计的读数总相等。对A、B两个物体依次使用力的平衡条件,就可以推断出,A对B的压力与B对A的压力总是相等的。

第二个实验中的相互作用力是接触力。非接触力的情况又如何呢?第三个实验是关于非接触的相互作用力的。把磁铁装到左边小车上,把铁块装到右边小车上,静止后,无论磁铁与铁块相隔得近还是远,两个测力计的读数总是相等的。对磁铁和铁块分别应用力的平衡条件,又可以推断出,磁铁对铁的吸引力,与铁对磁铁的吸引力,总是相等的。妙吧!

5. 弹簧在平衡状态下的变形。为什么要对这个问题如此关注呢?因为,别的固体,当放在地面,或者挂在天花板上时,都会发生与弹簧类似的形变。比如,放在地面的桌子。会沿上下方向被压缩,其中桌腿的底部被压缩程度最大,桌面被压缩的程度最小。悬挂吊灯的绳子,则沿上下方向被拉伸,顶部被拉伸的程度最大,底部被拉伸的程度较小。
弹簧在平衡时要发生变形。如果弹簧从空中掉落(自由落体)呢?那时候弹簧不发生形变。
6. 力的合成。三根绳子固定在纸板的不同部位,沿不同方向拉动,当纸板静止时,沿三根绳子画直线,会发现,三条直线会在同一点相交。三条直线的交点可能在纸板内部,也可能落在纸板外面。
7. 力的分解。桶的重力,分解到两个人的肩上,前面那个家伙分到大部分,后面那个滑头只分到一点点。
这个图让我想起几十年前一件事。我很小时候,父亲不在家时,母亲常与我一起用扁担抬水,我发现,我每次把水桶放在扁担正中间(可能觉得这样美观?)后,母亲总要把水桶向她那边挪一挪,让我心里很不高兴。
8. 重心位置随物体形状的变化。
9. 曲线运动的产生。磁铁对钢球的吸引力,使钢球的运动方向发生改变。
10. 用弹簧演示旋转物体中向心力的产生。在弹簧一头固定一物体,然后让物体快速转动,弹簧会被拉伸,而且离中心越远的部位,被拉伸的程度越大。一切旋转的固体内部,都发生与此类似的拉伸。正是这种拉伸,提供了物体每个部位转动所需的向心力。
你们肯定注意到了,这套书对知识的讲解是多么周到细致。许多物理教科书对知识的解释,都太粗线条和残缺不全了。

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