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第四辑 物理1（第2页）

为什么铁轨不直接铺设在地面上

铁路的两根钢轨并不是直接铺设在地面上的，而是先把钢轨用道钉钉在枕木上，再把钉上钢轨的枕木架设在覆盖有无数小碎石和矿渣的路基上面。这样的铺设有个很大的优点，就是列车巨大的重量不会通过轮子集中落在轮子与路基接触的极小面积上，而是从轮子传到钢轨，再通过枕木、道砟传到路基上。由于承受重量的接触面一次比一次扩大，便把全部重量分散传播到了整个路基面上，路基受到的平均重量小了，就不会产生高低不平的沉陷。钢轨铺设在稳定平坦的路基上，保证了列车能平稳、高速地行驶。

将钢轨和枕木铺设在道砟上还有很多优点：枕木周围填塞了道砟，能防止枕木在列车通过时产生的剧烈震动而前后左右移位；其次，由于道砟并不限制它上面的枕木钢轨上下起伏，便使轨道有了一定程度的弹性，可以减轻列车行驶时的颠簸。另外，因外道砟垫高了轨道，颗粒状的道砟相互间的空隙很多，轨道的通风排水容易，不会积水，轨道下面就能经常优质干燥状态，对钢轨的抗腐防锈很有好处。

铁路用的枕木以前都是用粗大的原木加工处理后制成的。木质的枕木容易开裂腐蚀，经常要更换，以致消耗大量优质木材，所以现在都改用预制刚筋水泥压模条取代，不仅坚固耐用，而且铺设方便。

知识点：面积、受重、颠簸

为什么直升机能停在空中

在天空中飞行的飞机，可以根据需要上升、下降或朝左、右转向，惟独不能停在空中不动。这是因为飞机必须向前飞，才能使机翼产生一种向上的升力，来克服地球对飞机的吸引力。如果飞机停下来不向前飞行，那么，机翼的升力立刻消失，飞机会从空中掉下来。

直升机是一种外形很特别的飞行器。它除机身有些像飞机外，并没有一对翅膀一样的机翼，只是在机身上面高高竖立一副又长又宽的旋翼，就是依靠这个大风扇一样的旋翼，使直升机既能在空中飞行，也能随时地悬停在半空中。

驾驶员开动发动机后，旋翼随即高速旋转产生升力，将机身从地面上垂直抬升至空中。通过操纵旋翼的倾斜角度，直升机便能前进或转向；旋翼转得越快，产生的升力也越大，机身可以越升越高。只要把旋翼转速调节到使旋翼产生的升力恰好等于地球对机身的吸引力，这时直升机就悬停在空中了。

由于直升机具有这种特殊的本领，所以它的起飞着陆不需要正规的机场跑道，而且可以进行超低空飞行，用途十分广泛。

除了直升机之外，还有一种高速喷气式飞机也具备空中悬停的本领。这种飞机在起飞和着陆时，能把安装在机身两侧的喷气发动机喷口转为朝下方喷气。利用发动机喷出的高速气流产生的反作用力把飞机托起来。驾驶员控制喷气量的大小，飞机也能够悬停在半空中。

知识点：飞行器、升力、旋翼

为什么棉衣会给人温暖

冬季，天寒地冻，气温降低到零摄氏度以下。怕冷的人穿上厚厚的棉衣棉裤，浑身觉得暖和得多了。难道棉衣能产生温暖？不是的。你不妨去拿一支温度计，把它上面指示的当时温度记下来，然后把它严严实实地裹在棉衣里。几小时后，把它拿出来看，温度计上的水银柱一点也没有上升，还是呆在原来的位置。这说明棉衣一点也没有给温度计什么温暖。

只有自身能发出热量的东西如太阳、火、暖气机等才能将热量源源不断地传播开来。冬日人们晒太阳、烤火、开暖风机取暖，让这些热源给人们带来阵阵暖意。

棉衣不是热源，不可能发出热量。穿棉衣的人感到温暖，实际上是自己身体内产生的热量温暖了自己的身体。这是怎么说的呢？因为棉衣里填衬着棉花，蓬蓬松松的棉花纤维里充满着无数小空洞，空洞中有空气，而空气是一种非常优良的隔热体，它能阻止身体里发出来的热量跑到外面去，这样就保持住了身体的温暖，不觉得冷了。

利用棉花不容易传热的特点，夏天街上卖冷饮的小贩，用小棉被包住冰棍、冰淇淋，使外面的热传不进去，就不容易融化。

除了棉花以外，其他如丝棉、羊毛绒、羽绒等也具有这种特性，用它们制成的衣服，甚至比棉花的保暖性更好。

知识点：热量、空洞、隔热体

为什么水落在油锅里会爆裂

炒菜熬油时，水落到热油锅里，会有爆裂声伴随着四溅的油花，让人躲闪不及。

水落到热油锅里爆裂，跟水和油的沸腾温度有关。水温上升到100℃时沸腾成为水蒸气，而油的沸腾温度在200℃以上。还有一个非常重要的原因，就是水比油重，所以水滴落到热油锅里后，立刻向锅底下沉。由于锅里的热油温度早已超过沸水温度，会使沉到锅底的水滴温度迅速升高沸腾变成水蒸气，体积膨胀1000多倍。水蒸气比油轻，所以要从锅底上升，通过油层表面散发出去。在上升过程中，水蒸气气泡不断推开包围住它的热油，直到突破油层表面后爆裂，发出噼里啪啦的响声。气泡爆裂时，将油层表在的油一起带了出去，这就是四溅的油花。

反过来，油滴落到热水锅里不会溅起水花的道理也清楚了：油比水轻，100℃的沸水温度，不能把浮在水面上的油煮沸，所以不可能使油爆裂溅起水花。

因此，熬油时，万一因炉火过旺，锅内的油迅速升温而着火燃烧时，千万不能用水浇；往油锅里浇水，水全沉到油层底下，把锅内的油往上抬升，从油锅边上溢出锅外，着火的油在灶台上漫延开来，这时要扑灭它就麻烦了。正确的做法就是立即用锅盖往着火的油锅上一盖，使油与空气隔绝，火便熄灭了，锅内的油照样还能炒菜。

知识点：沸腾、温度、蒸气、膨胀、爆裂

为什么移动电话没有电话线

移动电话俗称“手机”，它与普通电话最大的区别就是不需要连接电话线，可以带着它随便到什么地方，能与市内外，甚至与国外的电话用户通话。

实际上移动电话就是一台小型无线电收发信机。按动机上的拨号键后，这个拨号信息就转换成无线电波传送到邻近一个区域中继站。中继站将该信号放大后再发送到移动电话交换总站进行鉴别处理。如果受话方是本地普通电话用户，交换总站就把这个电话号码信息传送给本地普通电信局交换机，接入本地普通电话线路，最后接通受话方的电话；如果受话方也是移动电话用户，移动电话交换总站就接通区域中继站另一个无线电信号通道，用另一个频率的无线电波发送给受话方的移动电话机；要是移动电话用户拨打的是国内或国际长途电话，那么移动电话交换总站就会把住处传送给本地的长途电信局再转发出去，同样能迅速接通国内外任何地方的电话用户。

每一个移动电话区域中继站的电波发送范转围为30千米。如果把本地的中继站与邻近城市的移动电话中继站联网，就能建立跨市、跨省甚至全国联能的移动电话通迅网。

知识点：无线电波、中继站、交换机、通道

为什么用吸管可以把饮料吸上来

当你用一根吸管喝饮料的时候，你有没有想过：为什么用嘴一吸，水就能沿着吸管跑到我们嘴里来？这主要依靠大气压力的帮助。

我们知道，在地球的周围包着一层厚厚的空气，称为大气层。哪里有空气，哪里就要受到大气的压力。据测定，在地球的表面，每平方厘米的面积上，所受到的大气压力大约为10牛顿。

吸管插在杯子里，吸管的里面和外面都跟空气拉触，都受到大气的压力，而且内外受到大气压力相等，这时，吸管内外的水保持在同一个水平面上。我们含着吸管一吸，吸管里的空气被我们吸掉了，吸管里没有了空气，作用在吸管内水面上的压力就比吸管外面上的压力小，这样，大气压力就会把饮料压进吸管，使吸管内的水面上升。我们不停地吸，饮料就源源不断地跑到嘴里来了。

知识点：大气压力、空气、饮料

为什么钢笔能够自动出水

当你用钢笔写字的时候，纸上立刻就现出字迹。你可曾想过：为什么当你写字的时候，钢笔里的墨水源源不绝地跑出来，而你不写字的时候，墨水就不出来呢？

我们来做一个实验：将一根细玻璃管插入盛有水的玻璃杯里，水就很快地从细玻璃管中往上升，而且管子里的水面比玻璃杯内的水面还要高。这个现象叫做毛细现象。钢笔就是应用毛细原理加以设计的。它依靠笔身上一系列毛细槽和笔尖上的车缝，把笔胆里的墨水输送到笔尖。书写的时候，笔尖一碰到纸张，墨水就附着在纸上，在纸上留下了明显的字迹。

不写字时墨水为什么不流出来呢？让我们再做个小实验来说明这个问题。用一块硬纸片盖在装满水的玻璃杯上，按住纸片，并迅速地将玻璃杯和纸片一起倒转向下，再轻轻地放开按住纸片的手。只见硬纸片紧紧地吸在玻璃杯上，并托住了满满一杯水。是什么力量托住了硬纸片而使玻璃杯中的水不流出来呢？这就是大气压力的作用，正是大气压力托住了硬纸片和杯中的水。不写字的时候，钢笔里墨水不流出的道理也是一样。因为笔胆外面的大气压力比笔胆里的压力大，所以能够把墨水抵住不外流。

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