初中物理课外阅读

阿基米德的发现

来源:学习计划 | 高二生物 | 阅读人次

浮力的规律主要是阿基米德定律,我们的故事自然要从阿基米德谈起了。
  2200多年以前,意大利的西西里岛上有一个属于希腊的叙拉古王国,国王名叫希罗。
  盛大的祭神节就要到了,国王叫来一位金匠。给他一些明晃晃的黄金,让他做一顶纯金王冠,以便戴上去参加祭神典礼。
  不久,金匠把王冠送来了。这顶王冠做得非常漂亮,上面雕满了精致的花纹,金光闪闪。国正把它戴在头上,感到得意极了。
  国王高兴之余,忽然起了疑心,他怀疑那金匠在王冠中只用了一部分黄金,其余部分用链子代替了。
  于是,希罗派人找来了著名的学者阿基米德,要他不损坏王冠,辨别出其中是否接了假。
  一心研究科学的人
  阿基米德是天文学家菲迪阿斯的儿子,公元前287年出生在叙拉古的城市里。
  学生时代的阿基米德几乎把自己的一切时间都用在思考、探讨、学习和写作上,常常忘记吃饭和洗澡。他以钻研几何习题和各种科学问题为最大的乐趣。
  后来,阿基米德又到埃及的亚历山大学习了一个时期。在那里,他时常几天几夜不离开博物馆(最大的图书馆),奋力学习那里有名的书籍。
  阿基米德很快以他的学识闻名全希腊,希罗国王认为他几乎什么问题都能解决。
  现在,摆在阿基米德面前的王冠之谜又激起了他脑海里的巨浪。他思索着,走路在想,吃饭在想,睡觉也在想。
  当时阿基米德已经注意到物质的密度,并且知道了密度跟质量与体积的关系。如果能知道金冠的体积,便可以算出金冠的密度。纯金的密度是19.3克/厘米3,如果金冠不是纯金的,那么,它的密度就会小干19.3克/厘米3。但是,怎样计算这雕满花纹的金冠体积呢?
  “我知道了”
  一连几天,阿基米德都在冥思苦想着,他有些头疼了。一天,在奴隶的劝告和陪同下,阿基米德去浴室洗澡。澡盆里盛满了水,阿基米德并没有注意这些,他的脑子里还在想着怎样测出那王冠的体积。他把脚放进澡盆里,澡盆里溢出了一些水;他慢慢坐进操盆,盆里的水不断地向外溢,淌了一地。直到他完全坐进盆里,水才不往外溢了。
  阿基米德看着那溢出的热水,心里琢磨着:
  “从盆里溢出的水是被自己的身体排开的,流出了多少水呢?当我只浸入一只脚时,流出的水应当跟一只脚的体积一样大,当我全身泡进去时,那溢出的水,应当──啊!对!”
  突然,阿基米德的眼睛里放出兴奋的光,他感到一切都明白了。就在这一刹那,他猛地从澡盆中跳了出来,高喊着“优勒加!优勒加!”直向家里跑去。
  光着身子的科学家一边喊一边跑。他的奴隶抱着衣服在后边紧追。
  他疯了吗?不!
  “优勒加”是希腊语,意思是“我知道了!”他知道什么了呢?
  阿基米德跑进屋子,迅速地向一只瓦罐里倒满了水,又把瓦罐放在一只大钵里,准备用大钵来盛溢出的水。然后,他把金冠放进瓦罐,水便溢了出来。这溢出的水的体积,便是金冠的体积!
  他用同样的方法又测了与王冠等重的纯金块的体积,发现纯金块的体积比王冠的体积小。这说明,王冠里掺了假!
  现在物理实验室里做浮力实验时,常用一种像图7-1那样的带溢水嘴的杯子,据说这种溢水杯是阿基米德设计的,也叫“优勒加”。
  比黄金还贵重的发现
  虽然解开了王冠之谜,但是阿基米德脑海里的波涛却没有平息。
  他清楚地记得,洗澡时他的身体受到一股向上托的力,为什么有这股力呢?

  希腊是一个沿海国家,航海事业非常发达。阿基米德也曾乘船远航过。船只为什么能浮在海面上呢?希腊人流传着一种传说:因为木头是智慧女神雅典娜送来的,它比水轻!
  只有比水轻的木头才会得到水的浮力吗?为什么比水重的货物装在木船上,它却能和船一起漂浮?为什么货物装得过多,那雅典娜的礼物也会沉入海中?
  阿基米德开始了新的实验。他把木块放在瓦罐式的“优勒加”里,然后称溢出来的水重。真有趣,排开的水重跟木块重相等。

  他又重新将瓦罐“优勒加”注满水,再放上木块,然后又在那漂浮着的木块上放了一些石子,看!木块沉到水里去的那部分增多了(图7-2),“优勒加”里溢出来的水也增多了。把溢出来的水一称,那水重与木块和石子的总重相等!
  “优勒加!”阿基米德从中发现了比黄金还要贵重的原理:
  物体在液体中受到浮力的大小,等于物体排开的液体重。
  这就是著名的阿基米德定律。
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