1.大家在电影的各种爆炸场面里都会看见这样一个情景:一个正在倒下的烟囱,在倒下的过程中,会自己断成两截。断裂处将出现在烟囱的什么位置?
这是 MIT 的一道入学考试题。
这个问题很漂亮。在断裂之前,整个烟囱显然以一个相同的角速度在下落。考虑烟囱的顶部,由于自身重力的影响,它本来应该下落得更快,但却被强行地“扳”回到一个和烟囱下部相同的角速度。这使得烟囱最终发生断裂。计算可知,断裂将发生在烟囱的 2/3 处。更技术的分析请看 http://star.tau.ac.il/QUIZ/96/A07.96.html
2. 为什么床单、被罩、桌布上的污渍都是这种形状?
相信大家都曾经遇上过这样的现象吧。这个问题要解释起来,还真不容易——网上提出此问题后,无一人答对。很多人都说,液体中含有什么什么,布料里含有什么什么等等。其实,这种现象是很普遍的,它与布料、溶剂、溶质都没关系。这种现象真正的原因,是和液体蒸发的模式有关的。如果液体表层蒸发了,液体会向外展开,填充刚刚流失的部分。其结果就是,液体会不断地向边缘涌去,造成了边缘痕迹堆积。
对几种不同的蒸发模式进行模拟,可以看到不同的污渍形状,进而很好地说明了上述推测的正确性。
3.你现在正位于赤道,此时太阳刚刚升起。你要用一把激光炮轰炸太阳中心。你应该瞄准什么地方?
你应该瞄准太阳的中心。有人会说,不对呀,阳光不是会被大气层折射吗?但是,你射出的激光也会被折射,由于光路是可逆的,因而你就该瞄准你看到的太阳。有人会说,还是不对呀,太阳光射到地球需要 8 分钟,你看到的太阳是 8 分钟前的太阳,现在太阳已经不在原来的位置了呀?你又被坑了——太阳是不动的,动的其实是地球。
4.用天平测量物体的重量(准确地说,是质量)时,如果砝码有磨损,那么测量结果会偏大还是偏小?仔细想想吧,这题很容易答错。
这是初中物理最阴险的陷阱题目之一。绝大多数人会认为,既然砝码被磨损了,没有它标识的那么重了,那么测量结果一定是偏小了。答案恰恰相反,如果砝码有磨损,测量结果应该偏大了。 正因为砝码没有它标识的那么重,所以我们才需要在天平上添加更多的砝码让它保持平衡。因此,测量出来的结果会更大一些。
5. 用一盆水,一张纸,一台电子秤,如何测量一个给定排球击打在地上对地的作用力有多大?
首先把纸张铺在地上,在排球上蘸水,然后对着地上的纸击打。这样一来,纸上便留下了一个圆形的水印。然后,把印有水的纸铺在电子秤上,把排球放在纸上,一点一点向下挤压排球,直到排球的下底面与水印重合。此时,电子秤上的示数也就是排球击打在地上时的作用力了。
这是间接测量实验设计问题中让人拍案叫绝的一道好题。
6. 一个人站在湖里的一艘船上,把一颗石子扔进湖里。湖水的水位将会发生怎样的变化?
答案:湖面将会变低。这是一个非常经典的初中物理问题。由浮力公式,物体所受的浮力等于它排开水的重力。初始时,船、人、石子都在水面上静止,它们的总浮力(也就是总的排开水重量)等于总重力;但石子投入水中后将会沉底,它所受到的浮力小于它的重力,因此船、人、石子的总浮力(同样即为排开水的总重)小于它们总重力。也就是说,排开水的总量减少了,因而水位将会下降。
这是最标准的解法。每次讲到这个问题时,我都喜欢讲讲另外一种直观的理解方法。不妨把这个将会被投掷出去的石子悬挂在船的底部。由于漂浮在水面上的船、人和石子的总重力不变,因此总的排开水重量也不变,这样的假设不会改变水位高度。现在,把悬挂石子的绳子剪断,于是石子下沉,船会上浮一些,致使水位下降。
7.两根一模一样的金属棒,一根是磁铁,一根是普通的金属棒。没有其他工具,怎样把它们区别开来?
把它们摆成一个 T 字形。如果相吸,竖着的就是磁铁;如果没有相吸,横着的就是磁铁。
磁铁中部几乎没有磁性。
8.为什么镜子里的东西是左右颠倒的,不是上下颠倒的?
这是一道经典智力题了,镜子问题、羊与车问题和 0.9999… = 1 的问题可谓是引发口水战的三大法宝。哪个论坛想要增加人气的话,把这三个问题挨着发一遍就行了。问题的答案是,镜子里的东西既不是左右颠倒,也不是上下颠倒,而是前后颠倒的。不过,人们似乎并不喜欢接受“镜像”的概念,总爱拿镜子里的东西跟实际的东西来比。但是,两个镜像的东西怎么转都不能完全重合,于是纠结的事情就发生了。如果你想象镜子里的东西水平转 180 度转回去,这并不能和实际物体重合,每个东西都左右颠倒了。如果你想象镜子里的东西竖直方向转 180 度,这样也不能和镜子前的物体重合——左右倒是没问题,但上下就颠倒了。不过,人们生活在一个水平面上,人本身的对称轴正好又是竖直方向上,因此人总是习惯性地采用了前一种思维。
为了摆脱传统思维的束缚,不妨假设镜子前的物体是一个三角形什么的,想象起来就会方便多了。
Geek 小美女 localhost_8080 曾对左手右手左手系右手系左右颠倒左右镜像纠结过很久,她曾在 Twitter 上提过一个非常有趣的问题:某地外生命在飞船中,你只能用无线电与它交流,如何通过口头描述指导它在一双手套中分辨出右边的那一只?
你打算怎么办?
这是 MIT 的一道入学考试题。
这个问题很漂亮。在断裂之前,整个烟囱显然以一个相同的角速度在下落。考虑烟囱的顶部,由于自身重力的影响,它本来应该下落得更快,但却被强行地“扳”回到一个和烟囱下部相同的角速度。这使得烟囱最终发生断裂。计算可知,断裂将发生在烟囱的 2/3 处。更技术的分析请看 http://star.tau.ac.il/QUIZ/96/A07.96.html
2. 为什么床单、被罩、桌布上的污渍都是这种形状?
相信大家都曾经遇上过这样的现象吧。这个问题要解释起来,还真不容易——网上提出此问题后,无一人答对。很多人都说,液体中含有什么什么,布料里含有什么什么等等。其实,这种现象是很普遍的,它与布料、溶剂、溶质都没关系。这种现象真正的原因,是和液体蒸发的模式有关的。如果液体表层蒸发了,液体会向外展开,填充刚刚流失的部分。其结果就是,液体会不断地向边缘涌去,造成了边缘痕迹堆积。
对几种不同的蒸发模式进行模拟,可以看到不同的污渍形状,进而很好地说明了上述推测的正确性。
3.你现在正位于赤道,此时太阳刚刚升起。你要用一把激光炮轰炸太阳中心。你应该瞄准什么地方?
你应该瞄准太阳的中心。有人会说,不对呀,阳光不是会被大气层折射吗?但是,你射出的激光也会被折射,由于光路是可逆的,因而你就该瞄准你看到的太阳。有人会说,还是不对呀,太阳光射到地球需要 8 分钟,你看到的太阳是 8 分钟前的太阳,现在太阳已经不在原来的位置了呀?你又被坑了——太阳是不动的,动的其实是地球。
4.用天平测量物体的重量(准确地说,是质量)时,如果砝码有磨损,那么测量结果会偏大还是偏小?仔细想想吧,这题很容易答错。
这是初中物理最阴险的陷阱题目之一。绝大多数人会认为,既然砝码被磨损了,没有它标识的那么重了,那么测量结果一定是偏小了。答案恰恰相反,如果砝码有磨损,测量结果应该偏大了。 正因为砝码没有它标识的那么重,所以我们才需要在天平上添加更多的砝码让它保持平衡。因此,测量出来的结果会更大一些。
5. 用一盆水,一张纸,一台电子秤,如何测量一个给定排球击打在地上对地的作用力有多大?
首先把纸张铺在地上,在排球上蘸水,然后对着地上的纸击打。这样一来,纸上便留下了一个圆形的水印。然后,把印有水的纸铺在电子秤上,把排球放在纸上,一点一点向下挤压排球,直到排球的下底面与水印重合。此时,电子秤上的示数也就是排球击打在地上时的作用力了。
这是间接测量实验设计问题中让人拍案叫绝的一道好题。
6. 一个人站在湖里的一艘船上,把一颗石子扔进湖里。湖水的水位将会发生怎样的变化?
答案:湖面将会变低。这是一个非常经典的初中物理问题。由浮力公式,物体所受的浮力等于它排开水的重力。初始时,船、人、石子都在水面上静止,它们的总浮力(也就是总的排开水重量)等于总重力;但石子投入水中后将会沉底,它所受到的浮力小于它的重力,因此船、人、石子的总浮力(同样即为排开水的总重)小于它们总重力。也就是说,排开水的总量减少了,因而水位将会下降。
这是最标准的解法。每次讲到这个问题时,我都喜欢讲讲另外一种直观的理解方法。不妨把这个将会被投掷出去的石子悬挂在船的底部。由于漂浮在水面上的船、人和石子的总重力不变,因此总的排开水重量也不变,这样的假设不会改变水位高度。现在,把悬挂石子的绳子剪断,于是石子下沉,船会上浮一些,致使水位下降。
7.两根一模一样的金属棒,一根是磁铁,一根是普通的金属棒。没有其他工具,怎样把它们区别开来?
把它们摆成一个 T 字形。如果相吸,竖着的就是磁铁;如果没有相吸,横着的就是磁铁。
磁铁中部几乎没有磁性。
8.为什么镜子里的东西是左右颠倒的,不是上下颠倒的?
这是一道经典智力题了,镜子问题、羊与车问题和 0.9999… = 1 的问题可谓是引发口水战的三大法宝。哪个论坛想要增加人气的话,把这三个问题挨着发一遍就行了。问题的答案是,镜子里的东西既不是左右颠倒,也不是上下颠倒,而是前后颠倒的。不过,人们似乎并不喜欢接受“镜像”的概念,总爱拿镜子里的东西跟实际的东西来比。但是,两个镜像的东西怎么转都不能完全重合,于是纠结的事情就发生了。如果你想象镜子里的东西水平转 180 度转回去,这并不能和实际物体重合,每个东西都左右颠倒了。如果你想象镜子里的东西竖直方向转 180 度,这样也不能和镜子前的物体重合——左右倒是没问题,但上下就颠倒了。不过,人们生活在一个水平面上,人本身的对称轴正好又是竖直方向上,因此人总是习惯性地采用了前一种思维。
为了摆脱传统思维的束缚,不妨假设镜子前的物体是一个三角形什么的,想象起来就会方便多了。
Geek 小美女 localhost_8080 曾对左手右手左手系右手系左右颠倒左右镜像纠结过很久,她曾在 Twitter 上提过一个非常有趣的问题:某地外生命在飞船中,你只能用无线电与它交流,如何通过口头描述指导它在一双手套中分辨出右边的那一只?
你打算怎么办?