游戏中的科学

彩色陀螺中的白色光 陀螺是一种非常常见的玩具，很多人小时候都玩过，而且有些人为了让自己的陀螺看起来更加美观，会在陀螺上描绘一些不同的颜色，比如大家都喜欢制作彩色的陀螺，并且认为彩色的陀螺转动起来一定会绚丽缤纷。但事实上，当彩色的陀螺转动起来之后，人们并没有看见所谓的彩色图案，反而看到陀螺在转动中变成了白色。陀螺明明涂成了彩色，为什么会变成白色呢？想要解开这个疑惑，可以动手做一个陀螺进行分析。 准备的工具：木头陀螺，彩笔 实验过程：
??去商店购买一个木头陀螺，然后购买一盒彩笔
??将陀螺分成几个扇形部分，在不同的扇形区域用不同颜色的彩笔涂颜色
??转动陀螺，就会发现原本彩色的陀螺变成了白色
??擦拭原来的颜色，然后将颜色的顺序和位置打乱，重新进行涂色
??转动陀螺，观察陀螺的颜色仍旧为白色 科 学 告 诉 你 为 什 么 为什么彩色陀螺在转动时会出现白色的光？ 其实转动中的彩色陀螺会呈现白色，并不是因为颜色真的发生了变化，而是因为转动中的陀螺使人的眼睛产生了视觉上的误差。人的眼睛具有暂留景象的特点，彩色的陀螺在转动过程中，其中暖色的转动交换的频率超过眼睛的滞留时间，这样就会像看电影一样，将冷暖色的光谱无缝连接起来，这个时候，在视觉上就会形成冷暖色的复色即白色。如果转动的速度很慢，暖色移动交换的频率仍旧在眼睛滞留时间范围内，那么人们看到的就仍然是彩色的图案。 额外科学小知识 七彩的陀螺在转动时会出现白色，而当黑白色的陀螺转动时，则会产生彩色的视觉效果。科学家们认为人的眼睛之所以可以看见颜色，就是因为视网膜上具有三种常见的感光细胞，它们对红色、蓝色和绿色非常敏感，而这三种细胞对颜色的反应时间有一定的差异。白色是混合光，里面也含有红、蓝、绿等颜色，而视网膜中的感光细胞会分别对这些颜色产生差异化的反应，在陀螺静止的时候，产生的神经信号传入大脑时常常来不及处理而混合在一起，这时候只能形成白色的画面。当黑白画面开始转动时，感光细胞的差异反应会体现出来，大脑中接收的红、蓝、绿颜色信号的产生先后不同，从而形成了先偏红后偏蓝的效果。 会转弯的光 海市蜃楼是世界上*奇特的自然景观，一般出现在海面上或者沙漠中，观测者可以看见天空中平白无故地出现一些高楼大厦或者树木和森林，而这些风景通常来自其他地方。不仅如此，海市蜃楼往往很快就会消失，它就像一种幻象一样，让人觉得惊叹。那么海市蜃楼究竟是如何产生的呢？为什么它会呈现其他地方的景象呢？其实海市蜃楼的出现和光的折射、反射有关系。想要了解这些知识，可以做一个小实验来说明。 准备的工具：玻璃杯，水，1张塑料卡片，1个透明袋 实验过程
??将塑料卡片竖着放进玻璃杯里，往玻璃杯里倒水
??站在玻璃杯旁边，从上方往下看，这个时候可以清晰地看见塑料卡片上的图像
??将塑料卡片塞进透明袋中，然后将透明袋竖着放入水中
??观察者仍旧站在同一个位置进行观察，发现根本无法看清塑料卡片，塑料卡片上的图像就像消失了一样 科 学 告 诉 你 为 什 么 塑料卡片上的图像为什么看不见了？ 当光线从一种介质射向另一种介质时，一般会有一部分光进入第二种介质，这些光被称为折射光，而另一部分光会反射回**种介质当中，这些光被称为反射光。当**种介质的折射率大于第二种介质的折射率时，折射角大于入射角，而一旦入射角比较大，而折射角增大到了90°，折射光就会消失，此时只剩下反射光，因此这一现象就被称为全反射。当塑料卡片套上透明袋之后，光线经过水以及透明袋内的空气折射，使得折射角增大，就发生了光线的全反射现象。 全反射在现实生活中的应用 全反射的一个重要优势就是光线不会产生折射，光线不会逃逸和泄漏，正是因为如此，科学家们研究出了光纤通信，光纤通信实际上就是利用全反射的原理来传送信息。在设计光纤的时候，特意在光纤结构上设置了中心和外皮两种不同介质，当光线从中心传播时遇到光纤弯曲处，就会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外，这样就保证了通信的效率。除了创造反射的条件之外，科学家还会刻意打破全反射的条件，比如科学家们研究出了一种比较常见的照明方式——背光，即从显示器的侧边或是背后提供光线照射，但电子产品的发光管会形成全反射现象，因此需要打破这种全反射的条件，让一些光线从发光管中逃逸出来，形成照明的效果。 在两张纸中间吹口气 许多人在初中物理课本上都学习过气压的知识，空气虽然看不见也摸不着，但实际上存在很多的空气分子，而且这些空气分子会产生强大的压力，只不过很多时候人们无法感觉到气压的存在，甚至难以感觉到它的变化。不过通过一些小实验，往往可以发现气压的存在以及气压变化带来的影响。比如小时候很多人都喜欢对着两张略微分开的纸吹气，这就是一个典型的气压变化的实验。 准备的工具：两张普通的白纸 实验过程
??取两张较薄的白纸，分别用左手和右手捏着
??将纸张放在嘴边，两张纸之间间隔几厘米的距离
??让两张纸尽量保持平行，纸张之间的间隔正好对着嘴巴
??用力往两张纸之间吹一口气，发现纸张迅速靠在一起，之后又慢慢分开
??纸张分开之后，继续用力吹一口气，两张纸重新贴合在一起 科 学 告 诉 你 为 什 么 为什么两张纸会迅速贴合在一起？ 按照惯性思维，在两张纸之间吹一口气，纸张应该会分开才是，但事实并非如此，纸张会迅速靠拢，因为这个实验实际上运用了伯努利原理。1726年，荷兰著名的物理学家丹尼尔·伯努利在经过无数次的验证之后，提出了一个重要观点，那就是在理想正压流体的流动速度快，气压就会小，压强也会变小；而流体的流动速度慢，气压就会高，压强也会变大。这些流体包括风和水。当人们用力吹两张纸时，空气流动突然加快，纸中间的气压快速降低，而两张纸外面的气压不变，在外界的高压下，两张纸自然会被迫相互靠拢，这个实验完全符合伯努利原理。 额外的伯努利实验 关于伯努利原理的另外一个趣味实验是吹纸杯。将两个相同的纸杯叠套在一起，用手轻轻抓住下面的纸杯，然后用力吹上面的纸杯，要注意沿着水平方向吹气，这个时候上面的纸杯会迅速跳出下面的纸杯。之所以会这样，是因为当人们对着上面的纸杯吹气时，纸杯上面的空气流动加快，气压快速减小，而纸杯下方的空气流动速度并没有发生改变，气压也维持正常，此时下面的高气压就会将纸杯压上去，从而跳出来。 伯努利实验在生活中的应用 很早以前，人们就渴望像鸟一样在空中翱翔，很多人甚至制作了类似于翅膀的东西，但始终没有飞起来，直到有人发现飞翔的秘诀和速度有关，他们开始制作滑翔机器，并且成功实现了在空中翱翔的愿望。之后科学家们从伯努利原理中获得了灵感，认为只要施加一定的动力，提升空气流动速度，从而降低气压，这样就会被大气压托着往上飞，而飞机的发明正是借助了这样一个原理，莱特兄弟之后就发明了飞机。不仅仅是飞机，鸟类在飞翔的时候也运用了这一原理，因为鸟类的飞行速度往往很快，使这个时候翅膀和身体下的空气流动速度加快，促使身体下的气压减小，这样空气中的压力就会将小鸟的身体向上升起来。 爆米花的秘密 爆米花是非常流行的一种美食，据说早在几千年前，人类就已经掌握制作爆米花的方法了。现今，很多人在逛街或者看电影的时候，都喜欢买一杯爆米花打发时间，作为一款大人和小孩都喜欢吃的食物，爆米花的确吸引了很多人的关注。那么爆米花究竟是怎样制作而成的呢？爆米花为什么会从玉米颗粒直接变成香喷喷的美食呢？人们可以亲手制作爆米花来寻找相关的答案。 准备的工具：爆米锅，玉米粒，干柴，打火机，支架，袋子 实验过程
??找一个爆米锅，往里面放入少许玉米粒，盖上爆米锅的顶盖，将开关转紧
??将盖好的爆米锅放在支架上
??在支架下方放一些干柴，用打火机点燃干柴
??保持适宜的火，慢慢旋转支架上的爆米锅，让爆米锅充分且均匀受热
??当爆米锅达到一定温度，并且充分受热之后，用铁棍打开顶盖上的开关，此时就会听见一声爆炸的响声，然后爆米花就会全部冲进系在顶盖附近的袋子中 科 学 告 诉 你 为 什 么 爆米花爆炸的原理 在爆米锅均匀加热的过程中，锅内的温度会不断升高，使得压强增加。当温度升高到一定程度之后，玉米粒中的水分会逐渐变成水蒸气，而高温下的水蒸气具有很大的压强，原本小颗粒的玉米在高压下会慢慢膨胀裂开，但由于锅内的气压还是稳定的，玉米粒内外部的气压始终保持平衡，因此玉米粒不会在锅内爆开。当锅内的压强上升到4~5个大气压时，用铁棍撬开爆米锅的顶盖，这个时候锅内的气体会迅速膨胀冲出去，而玉米粒接触外面的低气压时，内部水蒸气的高气压会直接导致玉米粒迅速爆开，呈现一种膨胀开裂的状态，就像花苞开花一样。 高压锅煮饭 平时煮饭的时候，很多人喜欢使用高压锅，因为高压锅煮出来的饭颗粒更加饱满，而且更香一些。那么为什么高压锅煮出来的米饭会更好吃一些呢？原理和爆米花一样。在高压锅加热之后，里面的空气会快速升温，压强增大，这个时候米饭内的水蒸气同样会产生高强度的压强，这个压强会导致米粒从内往外撑开，但是由于高压锅内的气压压强同样很大，因此米粒不会爆开。当米饭煮熟之后，通常都会等待一段时间让高压锅冷却一下，并且让高压锅内的热气和强大气压从出气孔的重锤中排出来，这样打开高压锅的时候，米饭就会呈现颗粒饱满的状态。