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【阅知课堂】写给孩子的万物简史:微观世界(留言有礼第55期)

点赞数:98 阅读次数:1185 信息作者:合肥市少年儿童图书馆 发布时间:2024-02-26
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当我们把宇宙中的微小物质一点点拆开时,你会看到一个比之更小的世界,在这个小之又小的世界里,一切的运转都很奇妙,这里充溢着各种不可思议的现象。

本期我们一起去探索一下微观世界吧,还有知识问答,参与留言问答将有机会获得奖品~

一、原子

所有的物质都由一种叫作“原子”的微小粒子组成。它们极其微小,乃至需要成百上千亿个原子才能形成肉眼能看见的东西。一滴水中约有2x10²¹个氧原子,一张纸的厚度约相当于50万个原子垒起来的高度!

我们来观察一下原子吧。原子的中心是原子核,它由两种粒子—质子和中子—组成。此外,原子核的周围还有一些被称为“电子”的粒子在绕着它高速旋转。它们比质子小得多,而且运动速度极快,所以物理学家始终不能确定它们的准确位置。这三种粒子带有不同的电荷。质子带正电荷,电子带负电荷,中子不带电荷。原子中通常有相同数量的电子和质子—负电荷与正电荷平衡。

当你触摸由很多原子组成的东西时,比如你的桌子,它摸起来很结实。但单个原子中99.99%的地方都是空的!

二、力与运动

这个世界上没有一样事物是静止的。呼啸而过的汽车、冲上云霄的飞机、流遍你全身的血液,还有你用尽全力蹬的自行车......所有这些从一个地方移动到另一个地方的东西都在运动。

  1. 与你同在的力

运动中的物体可以加速,也可以减速。科学上把改变这种运动状态的东西叫作“力”。力可以直接移动物体,比如你可以用脚蹬自行车的踏板,让车前进。力也可以阻止物体移动—当你不再蹬车时,摩擦力会让自行车慢慢停下来。还有一些力是不直接和物体接触的—比如你骑车下坡时,是重力一直在把你拉向地面。

  1. 加速度

力可以使物体的运动速度变得越来越快,这就是加速度。加速度可以通过物体每秒速度的变化计算出来。地球的重力产生了9.8米/秒²的加速度,这意味着如果你从高处往下扔一个东西,每过一秒,它的速度就会增加9.8米/秒。

迄今为止,人类制造的速度最快的机器是美国国家航空航天局向太阳发射的环日探测器。它的速度达到了253000千米/时。虽然它的飞行速度快得超乎想象,但这个速度只不过是光速的0.000234倍!

  1. 牛顿的想法

1687年,艾萨克·牛顿写了一本书,名叫《自然哲学的数学原理》。在这本书里,他向我们介绍了物体运动的三大定律。

牛顿第一定律:当运动中的物体不受外力作用时,它会一直保持匀速直线运动。

牛顿第二定律:物体的质量越大,使它加速所需要的力就越大。

牛顿第三定律:当力作用于某个方向时,在相反的方向就会产生一个同样大的力。

三、磁力

纵观古代文明史,古希腊、古罗马和中国都早已对磁体了如指掌。虽然他们知道磁铁能吸引金属,但这在他们看来仍然是一个神奇的现象。不过,现在的我们至少已经了解了磁铁的秘密!

  1. 磁体

磁体的两端叫作“磁极”,一个是北极,另一个是南极。一个磁体的北极与另一个磁体的北极相互排斥,但与另一个磁体的南极相互吸引。果然是异性相吸呀!两极之间会产生一种无形的力量一磁场。磁场可以穿透许多东西—你用磁铁把纸条吸在冰箱上时,磁场就穿透了纸张。

  1. 电磁

磁体的北极大致指向地球的地理北极,南极指向地球的地理南极。这是因为地核中熔融的岩石和铁水形成了一个磁场—整个地球就像一块大磁铁!地球的磁场会向太空延伸,形成磁气圈。当来自太阳的带电粒子撞向磁气圈时,这些粒子会受到激发,并释放出绚烂的极光。

有些材料具有天然的磁性,比如磁石。还有一些材料可以通过电流暂时获得磁场。带电粒子的运动会产生磁场,这个现象叫作电磁。电动机就是利用了电磁的原理。当电流通过电机时会产生磁场,磁场再带动电机旋转,从而为设备供能!电磁的另一种用途体现为电磁感应的应用,即利用导体的运动产生电流。当导线穿过磁场时,就会有电流穿过导线。发电站就是用电感线圈来发电的。

  1. 应用

指北针里有一根金属磁针,它永远指着北方。

磁悬浮铁路利用磁力让列车悬浮在轨道上移动。

医生使用一种叫作磁核共振成像仪的机器来检查患者身体内部情况。

耳机利用电磁铁引起振动,从而产生声音。

 

 

【留言有礼知识问答】

1、所有的物质都由一种叫什么的微小粒子组成的?

2、重力加速度的标准值通常是多少?

3、列举一下磁力在生活中的应用。

 

【留言时间】

2024年2月26日—2月28日

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编辑:范娟

复审:郭明才

终审:郑之敏