为什么有人称伽利略为“物理学之父”？苹果熟了为什么不能飞上天去，只会落到地上？把一个闹钟放在真空玻璃容器里，你还能听到铃声吗？你知道摄氏温标和华氏温标是怎样来的吗？水中的筷子看起来像折了一样，你知道这是为什么吗？……想多了解些生活物理知识，请看本书。

《21世纪十万个为什么》系列丛书，努力向青少年传播当代各学科科学研究的新见解、新知识，文章通俗易懂。本书为该系列丛书之一，主要介绍了一些物理知识，包括：物理学常识、力学、声学、热学、光学、电磁学6个部分。

PART ONE物理学常识

 ◎为什么有人称伽利略为“物理学之父”？

 ◎为什么说牛顿是经典力学的奠基人？

 ◎为什么说爱迪生是人类历史上最伟大的发明家？

 ◎为什么说爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家？

 ◎你知道是谁获得了第一届诺贝尔物理学奖吗？

 ◎你知道获得过诺贝尔物理学奖的华裔科学家是谁吗？

 ◎为什么说“高能物理”是我国本土科学家最有希望获得诺贝尔奖的领域？

 ◎你知道“1秒”是多少吗？

 ◎你知道“1米”是多少吗？

 ◎你知道宇宙有多大吗？

 ◎你知道物质有几态吗？

 ◎怎样判定一块化石的地质年代和一张古画的真伪？

 ◎你知道近代物理学的建立过程吗？

 ◎为什么说纳米技术将成为21世纪主导技术之一？

PART TWO力学部分

 ◎苹果熟了为什么不能飞上天去，只会落到地上？

 ◎你知道为什么直升机有两个螺旋桨吗？

 ◎为什么杂技演员在表演顶坛子时不会受伤？

 ◎在花样滑冰或跳水比赛中做旋转动作时，为什么运动员要尽量缩小身体？

 ◎为什么跑弯道时运动员身体要向内倾斜？

 ◎火车有方向盘吗？

 ◎大雁飞行时为什么要排成人字形？

 ◎你知道为什么人躺在大石板和钉板之间不会受伤吗？

 ◎你知道为什么陀螺转得越快越不容易摔倒吗？

 ◎为什么轮船、航空器等都要使用陀螺仪？

 ◎为什么船要逆水靠岸？

 ◎两列火车迎面相撞，哪列火车受到的冲击力大？

 ◎你知道轴承可以起到什么作用吗？

 ◎为什么轮子都是圆形的？

 ◎你知道如果没有摩擦力世界会有多么可怕吗？

 ◎你知道行军的队伍应该怎样通过桥梁吗？

 ◎阿基米德为什么能发现金制王冠中含有白银？

 ◎为什么铁块会沉到水里，而铁制的轮船却会浮在水面上？

 ◎潜水艇是怎样下潜和上浮的？

 ◎冰融化后水面会发生什么变化？

 ◎你知道水塔为什么总是建得很高吗？

 ◎你知道不倒翁为什么永远不会倒吗？

 ◎高空走索的表演者为什么拿着一根长长的竹竿？

 ◎汽车急刹车时，车厢中的乘客为什么会向前倾倒？

 ◎为什么在高速行驶的火车里跳起再落下时还会落在原来的位置？

 ◎为什么能在冰面上滑行而不能在平滑的玻璃面上滑行？

 ◎为什么湿的衣服不好脱？

 ◎你知道毛细管的作用吗？

 ◎为什么气垫船能在空中飞行？

 ◎你知道为什么要在枪管和炮管的内壁上刻膛线吗？

 ◎平行向前疾驶的大轮船为什么会撞到一起？

 ◎为什么滑水运动员能在水面上做动作而不会沉下去？

 ◎你知道飞机机翼的构造原理是什么吗？

 ◎降落伞为什么能使人安全落地？

 ◎为什么将两个真空半球拉开时要用很大的力？

 ◎为什么睡在席梦思上感觉比较舒服？

 ◎自行车的车架等部件为什么要做成空心管？

 ◎为什么水库大坝截面要建成上窄下宽的形状？

 ◎气压保温瓶为什么能使水自动流出？

 ◎你知道喷雾器为什么会喷雾吗？

 ◎暖气的散热片为什么安装在窗户下面比较好？

 ◎为什么可以用水来切削金属？

 ◎升到空中的气球到哪里去了？

 ◎为什么不同用途的剪刀形状各不相同？

 ◎为什么变速自行车能变速？

 ◎为什么硬币可以浮在泉水水面上？

 ◎五颜六色的肥皂泡是怎样吹出来的？

 ◎什么是永动机？它为什么不可能研制成功？

PART THREE声学部分

 ◎把一个闹钟放在真空玻璃容器里，你还能听到铃声吗？

 ◎声音在空气、水和固体中传播，在哪种介质中传得更快？

 ◎为什么医生可以使用听诊器诊断病人患了什么病？

 ◎为什么噪声也是一种污染？

 ◎你知道声音对^脑有什么影响吗？

 ◎回声是怎样形成的？

 ◎蝙蝠是怎样避开障碍物并捕捉食物的？

 ◎奇妙的超声波有什么用途？

 ◎为什么隐形飞机可以逃过雷达的“眼睛”？

 ◎为什么在坐满人的大厅里听不到回声？

 ◎声呐是怎样发现水中的潜艇的？

 ◎你知道天坛回音壁的声学原理吗？

 ◎为什么先看到闪电然后才能听到雷声？

 ◎为什么能用B超来诊断疾病？

 ◎为什么攀登雪山时不能大声说话？

 ◎为什么旅客听到迎面开来的火车的汽笛声先尖锐而后低沉？

PART FOUR热学部分

 ◎你知道摄氏温标和华氏温标是怎样来的吗？

 ◎摄氏零度与绝对零度有什么不同？

 ◎为何有的温度计里是银色液体，有的温度计里是红色液体？

 ◎保温瓶灌满更利于保温吗？

 ◎在高山上为什么总是做成夹生饭？

 ◎火车的钢轨为什么隔一段距离就留一点空隙？

 ◎为什么寒冷的清晨窗户玻璃上会结出美丽的冰花？

 ◎为什么在有空调的房间里应当使用空气加湿器？

 ◎你知道下雪后在马路上撒盐的利和弊吗？

 ◎蜡烛的火焰为什么总是朝上？

 ◎为什么一滴墨水滴在水里会扩散而无法再聚集起来？

 ◎为什么冬天会感觉铁比木头冷？

 ◎为什么夏天自行车胎不宜打得太足？

 ◎为什么电冰箱停机时会听到流水声？

 ◎为什么记忆合金能有记忆能力？

 ◎你知道炼钢炉的温度是怎样测量的吗？

PART FIVE光学部分

 ◎你知道什么是光吗？

 ◎水中的筷子看起来像折了一样，你知道这是为什么吗？

 ◎你知道自行车的尾灯有什么作用吗？

 ◎为什么汽车的后视镜是凸面镜？

 ◎你知道五官科医生戴的是什么镜子吗？

 ◎你知道海市蜃楼是怎样形成的吗？

 ◎交通信号灯为什么用红绿灯？

 ◎红玻璃和红色纸呈现红色的道理一样吗？

 ◎天空为什么是蓝色的？

 ◎为什么肥皂泡上有流动的彩色斑纹？

 ◎光学仪器镜头外面为什么要镀一层膜？

 ◎你知道彩虹是怎样形成的吗？

 ◎“霓”和“虹”是一回事吗？

 ◎台灯的灯罩最好用什么材料？

 ◎哈哈镜为什么会使人变形？

 ◎为什么人在看东西时会觉得近处的东西大，而远处的东西小呢？

 ◎你知道立体电影是怎么回事吗？

 ◎你知道照相机是如何发明的吗？

 ◎全息照片是怎样摄制的？

 ◎普通照相与全息照相有什么不同？

 ◎你听说过红外摄影吗？

 ◎激光有什么奇异的特性？

 ◎为什么说激光技术有广阔的应用前景？

 ◎为什么用x光可以诊断身体内部的疾病？

 ◎为什么径赛比赛时发令员身后要放一块黑色圆板？

 ◎为什么电视台台标用“红绿蓝”3种颜色画出？

 ◎为什么皮鞋上油后越擦越亮？

PART SIX电磁学部分

 ◎为什么信鸽能够利用磁场准确归巢？

 ◎为什么将指南针列人中国四大发明之中？

 ◎为什么摩擦能生电？

 ◎鸟停在高压线上，为什么不会触电？

 ◎高压电线断了，你知道如何安全离开吗？

 ◎雷雨天人待在铁皮屋子和木屋内哪个更安全些？

 ◎为什么要用铁桶而不能用塑料桶装运汽油？

 ◎你知道电是怎样被制造出来的吗？

 ◎人们是怎样用水力发电的？

 ◎你知道风也能发电吗？

 ◎为什么用磁流体发电可以节省能源？

 ◎核电为什么是最有发展前途的能源？

 ◎核电站为什么不会像原子弹一样爆炸？

 ◎为什么可以用太阳能发电？

 ◎为什么变压器能改变电压？

 ◎为什么变压器的铁芯要做成一片一片的，再叠在一起？

 ◎电器上标明的电压为“220伏”和“380伏”是怎么回事？

 ◎为什么不能用铜丝、铁丝等代替保险丝？

 ◎为什么不能用湿布去擦电器或用湿手去拨动开关？

 ◎为什么灯丝断后再搭在一起灯泡会更亮？

 ◎为什么要用超高压进行远程电力输送？

 ◎为什么指南针并不指向地球的正南方向？

 ◎为什么电子计算机采用二进制？

 ◎什么是N型半导体和P型半导体？

 ◎为什么半导体能成为电子技术的主要材料？

 ◎你知道什么是卫星通信吗？

 ◎你知道什么是电磁波吗？

 ◎为什么电磁波也是一种环境污染？

 ◎什么是超导，超导对人类有什么用处？

 ◎你了解“电子”这个精灵吗？

 ◎为什么我们可以直接收听到很远处的广播，却不能直接接收到不远处的电视节目？

 ◎药物及食品中某些成分的含量和浓度是怎样测定出来的？

 ◎为什么电影的画面和声音效果要好于电视？

 ◎为什么不要频繁开关日光灯？

为什么能在冰面上滑行而不能在平滑的玻璃面上滑行？

滑冰是一项观赏性很强的运动，但这项运动也有局限性，只能冬天在北方户外才有冰可滑，而其他季节或在南方户外都无冰可滑。当然，在体育馆里，人们也可以用人工制冰的方法在夏天造出冰来，进行速滑或花样滑冰表演。但是由于人工制冰的成本太高，除了重大比赛之外，一般人还是无法享受在人造冰上滑冰的乐趣。于是有人就提出一个问题：既然人们可以在光滑的冰面上滑行，那么，玻璃也是很光滑的，而且价格比人造冰便宜得多，能不能用玻璃做“冰面”来滑冰呢？

这个设想是无法实现的，为什么呢？让我们做一个小实验：在冰面上轻轻推动杯子，杯子可以迅速地在冰面上滑行。在玻璃上推动杯子，杯子滑行不多远就会停下来。这说明玻璃上的摩擦力要远远大于冰面上的摩擦力，这是为什么呢？

原来，在冰面上滑行时，滑冰者的冰刀对冰面产生压力，使冰的熔点下降，另外，冰刀与冰面剧烈地摩擦产生热量，也会使冰融化，这样，在冰刀与冰面的接触面间就有了水。固体与流体间的摩擦称做湿摩擦，固体与固体间的摩擦称做干摩擦。物理学的研究表明湿摩擦阻力要比干摩擦阻力小得多。冰面上的水使冰刀与冰面间产生湿摩擦，而在没有水的玻璃面上会产生干摩擦，自然无法在玻璃上滑冰了。

为什么湿的衣服不好脱？

夏天的一场雷雨把衣服淋得透湿，换衣服时，你会发现衣服变得非常难脱；袜子被水泡湿后，也很难从脚上脱下，这是为什么呢？这是因为一种液体或气体在和另一种液体或固体接触时，会形成一层表面膜，这种现象叫吸附现象，由于表面张力会产生附着力，气体的附着力远远小于液体的附着力。干的衣服、袜子的附着力非常小，可以比较轻易地脱下来；衣服、袜子湿了以后，水的表面张力使衣服绷紧，贴紧皮肤；另一方面，水对皮肤、衣服、袜子都有很强的附着力，就像胶水一样紧紧地“粘”在一起，这样，衣服就不容易脱下来了。

刚洗完脚，脚未完全干时，就会感到穿袜子较为困难，这也是因为脚上有一些细小的水分子，在脚与袜子之间产生较强的附着力。

我们可以用一个小实验来说明这个问题：将两个面积相同的玻璃片放入水中，对齐贴紧，从水里拿出来，这时，想把两片玻璃分开就需要花很大的力气。

你知道毛细管的作用吗？

将内径很小、两端开口的细玻璃管插入液体中，液体会在细管中明显地升高或下降，这种现象叫毛细现象。这个两端开口的细管，由于内径细如毛发故称为毛细管，毛细现象也因此得名。具有微小缝隙的物体与液体接触时也会产生毛细现象。

为什么会产生毛细现象呢？说起来道理还相当复杂，物理学把它们叫做表面现象。因为它涉及液体与气体的分界面，液体和固体的分界面，固体和气体的分界面附近分子之间复杂的相互作用。简单说来，在固体和液体接触的界面处的表面层由于固体分子与液体分子之间相互作用力的大小不同，有的固体被液体浸润(如玻璃和水、玻璃和酒精)形成凹形的弯曲液面，这时毛细管中的液体就明显上升。有的固体不被液体浸润(如玻璃和水银)，形成凸形的弯曲液面，这时毛细管中的液体就明显下降。物理学的研究指出：液体在毛细管中上升或降低的高度与液体的表面张力和密度以及毛细管的内径有关。一般来说，液体的表面张力越大、密度越小，毛细管的内径越小，液体在毛细管中上升或下降的高度也就越明显。

毛细现象在我们日常生活、工作尤其是生理过程中起着重要作用。小朋友们熟悉的古诗：“锄禾日当午，汗滴禾下土，谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。”为什么农民要在炎热的太阳下锄地呢？这是因为在农田的土壤中存在着数不清的毛细管，土壤中的水分会不断沿这些毛细管上升到地表被蒸发掉，加剧旱情。农民在烈日下锄地，除了清除杂草外，主要是为了破坏土壤表面的毛细管，使水分不再能上升蒸发，起到保墒的作用。

至于毛细管在生理过程中所起的作用就更不用说了。在动物和植物的组织中，存在大量各种各样的微管，如毛细血管、淋巴管、汗腺、神经末梢等。而血液、养料和水分的输送正是依靠这些微管的毛细作用。可以毫不夸张地说，人体内一旦毛细血管阻断、坏死或破裂，人的生命也就结束了。比如号称“第三杀手”的心脑血管病，脑出血、脑栓塞就是毛细血管破裂出血或阻塞造成的。

此外，在现代工业中也广泛地应用了毛细作用。比如在药物制剂生产中为了增加疗效，常常在药物中加入适当的物质以增加药物对器官的润湿程度，使器官能更好地吸收药物。

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20世纪是科学发现和技术发明日新月异的世纪。飞机的发明、汽车的大规模工业化生产和高速公路的修建，极大地缩小了地域和国家间的距离；青霉素的发明、多种疫苗的普及接种，使人们摆脱了千百年来严重威胁人类生命的传染性疾病；空调机、洗衣机、电冰箱、电视机的发明和普及，方便和改善了人们的物质生活；光纤通信和移动电话的发明，互联网的出现，使“海内存知己，天涯若比邻”不再仅仅是人们的美好愿望；而人类基因组工程的完成和克隆技术的出现，拓展了人类对生命更深层次的认识；航天飞机的升空，国际空间站的建立，使人类的视线看到了宇宙的更深处……所有这一切，不仅改变了人们的生产方式、经济结构和生活方式，也改变了人类对客观世界的认识，建立起了全新的科学理念。从某种意义上说，20世纪百年的科技发展和规模生产，超过了人类有文字历史以来的几千年发展的总和，但同时也带来了生态破坏、生物物种灭绝和环境恶化等一系列灾难性的后果。人们终于意识到，对大自然的掠夺性开发和无止境的索取是要受到自然的惩罚的。只有与自然和谐相处，才能达到既不危及自然和环境，也不危及人类自身的生存和子孙后代发展的可持续发展的目的。

21世纪将是科学技术继续飞速发展和知识经济全球化的世纪。作为高新科技基础和前沿的信息技术、生命科学和基因工程等将有新的突破和发展。中国在经历了20多年的改革开放之后，科学技术、经济规模和综合国力都有了巨大的改观和进步，取得了令全世界瞩目和惊叹的成就。但与世界发达国家相比还有相当的差距。教育救国，科教兴国，赶上并超过世界发达国家，站在世界高新科技的前沿和世界强国之列，这是每一个中国人都为之神往和奋斗的理想与事业。而理想的实现和事业的发展，不但要靠我们这一代人的继续努力，而且更是下一代人的重任，他们才是中国和世界21世纪的真正主人。从这个意义上说，在青少年中引导和培养学科学、爱科学的兴趣和志向，普及科学技术的新知识，培养科学精神，掌握科学方法就不仅仅是学校教育的重要内容和任务，也是全社会，包括科学界、出版界应该给予充分重视的一件事。

现代科学技术的迅猛发展，对现代教育提出了更高的要求。现代教育的目的，不仅是要传授人们工作和生活所需要的知识和技能，更重要的是要使人们具备科学的理念和科学的精神，掌握和运用科学的方法。为了更全面深入地探索和认识已知与未知的世界，人们需要有更宽泛更多方面的科学知识。正是基于对此的认识，党中央提出要彻底改变应试教育的积习弊端，加强青少年的素质教育，这是新世纪来临之际具有战略意义和深远意义的英明决策。实施科教兴国战略，普及科学知识，提高青少年和全民的科技文化素质和民主法制观念，是中华民族实现民主、文明、富民强国的发展基础。

有鉴于此，作为出版工作者，也应该宣传新的科学文化知识，对青少年进行科学启蒙和科学教育，为青少年的素质教育多做有益的工作和贡献，为青少年提供更多更好的出版物。《21世纪十万个为什么》一书，努力向青少年传播当代各学科科学研究的新见解、新知识，文章通俗易懂，相信会博得青少年读者的喜爱。作为一名科技工作者，我对此书的出版表示诚挚的祝贺。