1　迎風(fēng)轉(zhuǎn)秫

《帝京景物略》云：“剖秫秸二寸，錯互貼方紙，其兩端各紅綠，中孔，以細竹橫安秫竿上，迎風(fēng)張而疾趨，則轉(zhuǎn)如輪，紅綠渾渾如暈。”

這是一個利用風(fēng)能去推動秫秸轉(zhuǎn)動的實驗，實驗演示了顏色合成。儀器制作與實驗過程大體如此：將去掉穗的高粱桿截成若干段，每段長二寸，剖開。分別把紅紙、綠紙剪成方形，并把它們交叉地貼在高粱桿的兩端。把高粱桿也交叉放在一起，在交叉的高粱桿的中部鉆孔，用細竹一端穿過小孔作為轉(zhuǎn)軸，手持細竹另一端逆風(fēng)行走，紙片張開，高粱桿快速轉(zhuǎn)動，狀如飛輪。此時，紅綠兩種顏色就像日暈?zāi)菢訙喨灰惑w，形成十分美麗的色環(huán)。

本實驗中的“儀器”，人們稱它為“風(fēng)車”，是一種兒童玩具。這種“儀器”，在中國古代統(tǒng)治者心目中，肯定不能登大雅之堂。因此，從事科學(xué)研究的人們，總是想方設(shè)法把自己的發(fā)現(xiàn)以玩器的形式保存下來，以啟迪思維，激發(fā)智力。

2　著翼起飛

《漢書·王莽傳》云：“取大鳥翮為兩翼，頭與身皆著毛，通引環(huán)鈕，飛數(shù)百步墮。”這是一個滑翔飛行實驗：用大鳥羽拼合成兩只大翅膀，用牽引線把它們固定在人身兩側(cè)，人從頭到腳裝上羽毛，然后拉著牽引線迅速奔跑，就會象鳥兒一樣飛向空中，飛行數(shù)百步掉下。我們清楚，鳥在飛行時，翅膀的上面往往向上凸起，下面平直或略微凹進。如果直接將大鳥翅膀作飛翼，或?qū)⑷舾渗B的羽莖拼織成鳥翼形狀，那么人拉著“翅膀”迅跑時，空氣就相對“翅膀”向后移動。因“翅膀”上凸下平，流過“翅膀”上面的空氣，需要繞一個彎，其流速要比“翅膀”下面空氣的流速快。這樣，“翅膀”上面空氣流速快，壓強小，“翅膀”下面空氣流速慢，壓強大，使“翅膀”上下產(chǎn)生壓強差。這個壓強差，會產(chǎn)生一股把“翅膀”向上托起的升力，這個升力可把物體托向空中。

這個實驗，是人類第一次進行滑翔飛行的實驗。它驚險，有趣，盡管可能不會成功，但試驗者需承擔(dān)較大風(fēng)險。由此可見，我們的祖先何等聰明和勇敢。

3　水中浮丹

宋代洪邁在《夷堅志》中介紹：“宣和中，蔡魯公閉居京師，有方士持陰陽丹一兩許，如彈子大，色正紅，以獻之。置之水中，隨十二時上下，六陽時則浮上，六陰時則沉。仍各準其方位，不差晷刻。”

陰陽丹的組成成份是什么，洪邁沒有說明。但在宋代，“水中浮丹”的研究是比較深入的，哪些材料制丹能在水中自由游走，哪些材料制丹可在水中自動沉浮，實驗一絲不茍。蘇軾就曾提到：“獐腦黃蠟和勻染黑，投水中作蝌蚪，自然水中走動。”《格物粗談》中的“浮水金丹”是用樟腦、銀珠搗成的。此外，《北夢瑣言》還記載了一個盆中游魚的實驗：“戍州刺史文思輅亦有戲術(shù)，曾剪紙魚投于盆內(nèi)活。”從洪邁的記錄看，陰陽丹在水中的運動很像潛水艇的沉浮。這使人想起阿基米德原理：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。由此可知，當?shù)さ谋戎卮笥谝后w比重時，丹會下沉，當?shù)さ谋戎匦∮谝后w比重時，丹則上浮。

樟腦丸為什么能在水中自動沉浮呢?原來，實驗中的“水”為醋酸溶液，樟腦丸的比重比醋酸溶液略微大一些，所以開始時樟腦丸沉入杯底。但由于醋酸與碳酸鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的二氧化碳氣體聚集在樟腦丸的表面，使樟腦丸和氣泡這一整體的比重小于液體比重，樟腦丸浮了起來。當樟腦丸浮到液面時，附在樟腦丸表面上的二氧化碳氣體逸出，剩下的氣泡連同水對樟腦丸上向的浮力支持不住樟腦丸的重量，于是又沉入杯底。

當今課堂上，有些物理或化學(xué)老師就做過這種實驗：在半杯醋酸里加入碳酸鈉數(shù)粒，然后把一粒樟腦丸放入杯里。樟腦丸起初沉入杯底，過一會兒就會慢慢浮上來，浮到液面后再沉下去，然后又浮起來，如此反復(fù)，十分有趣。

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