課本上學不到的物理學1（簡體書）

“初中科學拓展閱讀叢書”以課程標準為依據，從現行教材拓展出去，把與教材知識點（概念、公式、科學家等）相關的內容，以科學讀物的形式呈現，主要采取科學故事的方式，內容鮮明，富有吸引力，增加學生的興趣，幫助學生舉一反三，將學習內容融會貫通。 常生龍主編的《課本上學不到de物理學（Ⅰ）》以故事的形式，講述了物理學的發展過程、物理學概念的形成、發明與發現等重大事件。內容上既與教材緊密相關，又不局限于教材；形式上采用大量圖片，圖文并茂，全彩色印刷。

“初中科學拓展閱讀叢書”以課程標準為依據，從現行教材拓展出去，把與教材知識點（概念、公式、科學家等）相關的內容，以科學讀物的形式呈現，主要采取科學故事的方式，內容鮮明，富有吸引力，增加學生的興趣，幫助學生舉一反三，將學習內容融會貫通。
常生龍主編的《課本上學不到de物理學（Ⅰ）》以故事的形式，講述了物理學的發展過程、物理學概念的形成、發明與發現等重大事件。內容上既與教材緊密相關，又不局限于教材；形式上采用大量圖片，圖文并茂，全彩色印刷。

在有趣的閱讀中提升素質
學習科學，可以是一件痛苦的事，也可以是一件愉快的事；可以為了對付考試，也可以為了提升素質。在這“兩極分化”中選擇哪一種，取決于學習者的立場和目標、學習的心態、學習方法；取決于現有體制和環境的有形與無形的制約；也取決于教材和學習材料。當然，這些影響學習狀態、學習效果和學習目標的各種因素彼此也會相互影響，不過，如果選擇一個相對現實的做法，編寫理想的教材和學習材料會是積極且可行的起點。這套“初中科學拓展閱讀叢書”，就是這樣的努力之一，它的目標，就是讓學習成為上述“二分”中積極的一方。
在對科學的學習中，課堂教學是重要的一環，當然課前的準備、課后的復習也同樣重要。不過，課堂教學時間畢竟有限，憑此要達到所有應該達到的教學目標也是不可能的，這就要有課外學習的補充。然而，課外學習的補充，不應該是一個痛苦的過程，而應該是充滿樂趣的，是在課程內容的基本要求之上的知識范圍的延伸、相關思考的拓展和素質與能力的進一步提高。在這幾個方向上，這套“初中科學拓展閱讀叢書”恰恰是符合的，可以讓學生在愉悅中進行輕松有趣的閱讀并有所收獲。這正像《美國國家科學教育標準》對科學教育設定的目標之一：“由于對自然界有所了解和認識而產生充實感和興奮感。”
隨著素質教育越來越受重視，在新課程標準中，也越來越強調能力，注意科學與人文的結合，注重科學與社會的關系，關注科學方法，關心科學的前沿進展。然而，在這種更具開放性的學習中，課本不可能面面俱到，任何一位教師也不大可能完全熟悉和充分了解擴展的所有知識。集合各有專長的專家們的優勢，為課程學習的課外閱讀提供相對更充分、更廣泛、更有專業性和針對性，也更能以相對通俗、有趣而又準確的方式來表達的拓展性學習資源，就是此套叢書的目標之一。
不過，現實地講，我們也得承認，現在社會上應試教育的壓力仍然很大，雖然我們追求的理想是素質教育，但在有限的時間內，要完全達到理想而徹底擺脫應試教育還是相當困難的事。想要在這種理想與現實的矛盾中達到一種相對恰當的妥協，既不放棄理想，又不無視直接涉及學生發展的現實約束，這無論對于教師、教材和課外閱讀材料的編寫者，還是對于學習者，都是很大的挑戰。這套叢書的另一個特點，就是不游離于課程標準和教材要求的知識點之外，而是從其中的若干知識點出發，進行了適度的擴展延伸。以這樣的并不極端的方式，它既有提高閱讀者科學素養的功能，也能在一定程度上對當下考核學生的應試需求有所滿足。不過，重要的是，它絕不只是以應試為目標，希望它的讀者們也能意識到這一點。
就學習科學，以及學習別的學科而言，都有一個近期目標與遠期目標相統一的問題。對于學生的發展，滿足當下仍以應試為主的考核方式固然是一種現實的需求，但這僅是一種短期的發展需要，從更長久的發展來看，學習者的素質是更大的“后勁”。學習合適的材料，并掌握恰當的學習方法，這兩者都是不可缺少的。我們希望這套叢書的讀者能夠意識到這一點，能夠在閱讀時，不只是注意到具體知識內容的擴展，更能同時注意閱讀所帶來的進一步的個人思考。
最后，我們也希望讀者意識到，關于科學本身和與科學相關的知識是無限的，這套叢書自然不可能囊括一切內容，它只是在課堂之外的有關科學的閱讀的一個起點。
我們希望它是一個真正能夠帶來讀者對學習科學的熱愛的一個新起點。
2012年9月30日于清華大學荷清苑

導言 時間旅行的奧秘
1.尋找最初的物理學
2.聲音面面觀
3.會唱歌的沙丘
4.人耳聽不見的聲音
5.鏡子兵團
6.宇宙千里眼
7.五彩繽紛從何來
8.顏色的故事
9.無聲的利器
10.物質世界變形記
11.小小浮力用處多
12.體驗氣壓

3 讓聲音飛
“月落烏啼霜滿天，江楓漁火對愁眠。姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船。”這首膾炙人口的《楓橋夜泊》描述的夜半鐘聲蘊藏著一個非常有趣的現象：聲音在夜間比白天傳得遠。
聲波是由于聲源的振動擾動了空氣，并以波的形式往外傳播而產生的。聲波在不同介質中的傳播速度不同，還受溫度影響。地面上方不同高度處空氣的溫度不同，因此聲音在向前傳播時會向溫度較低的空氣層偏折。這就像由一列小孩和一列大人組成兩人一排的隊列，當小孩和大人手挽手以相同節奏向前行進時，由于大人的步距比小孩的長，隊伍前進的方向就會偏向小孩一側。
白天，地面受太陽輻射后溫度升高，靠近地面的空氣層比稍高的氣層溫度高，因此靠近地面的聲速大于高空。地面上聲源發出的聲波傳播方向是向上彎曲的，使得水平方向上的傳播距離減少，再加上白天日常活動的嘈雜聲大，所以白天在地面上聽不清遠處的聲響。這也是白天在十幾層高的樓上打開窗戶，也能聽到遠處各種交通工具聲音的原因。
夜晚，地面降溫快，離地較高處的氣溫相對較高，聲源發出的聲波傳播方向向下彎曲，聲波能量集中在地面附近，再加上夜深人靜，在地面上就能聽到較遠處的聲響。因此，晚秋時節的夜半鐘聲，傳得就更遠了。
4 聽聽心跳的聲音
人的心跳聲能夠反映身體的健康狀況，聽診器可以把心跳聲傳遞到聽筒，醫生通過心跳聲可以更多地了解病情。那么，聽診器是如何發明的呢？
在19世紀的某一天，法國醫生雷內克來到巴黎的一所豪華府第。病人是一位女士，她面容憔悴，緊皺眉頭，手捂胸口，醫生懷疑她得了心臟病。通常，醫生會隔著一條毛巾把耳朵貼在病人身體的適當部位診斷疾病。但這位病人是年輕的貴族小姐，這種方法顯然不合適。雷內克邊踱步邊想著是不是有其他更好的方法。
他突然想起幾天前的一件趣事。在街道旁的一堆木材邊，幾個孩子在玩耍，其中有個孩子用一顆大釘敲擊一根木料的一端，還叫伙伴們把耳朵貼在木料另一端聽聲音，他們敲著聽著玩得不亦樂乎。雷內克醫生走近之后發現，在木料的一端真的能夠聽到另一端鐵釘敲擊木料的聲音。想到這里，他靈機一動，找來一張厚紙，將紙緊緊地卷成一個圓筒，一頭按在病人的心臟部位，另一頭貼在自己的耳朵上。果然，病人心臟跳動的聲音連其中輕微的雜音都能聽得一清二楚。
雷內克醫生回家后，專門制作了一根空心木管，長30厘米，口徑0.5厘米。為了便于攜帶，又將木管從中截開，用螺紋旋轉連接。這就是歷史上第一個聽診器，看起來像根笛子，所以被稱為“醫生的笛子”。雷內克將這種中空的直管木質聽診用具，命名為聽診器。在多次實驗后，他還發現，用喇叭形狀的象牙管接上橡皮管做成單耳聽診器，效果更好。由于發明了聽診器，雷內克能診斷出許多不同的胸腔疾病，因此被后人尊為“胸腔醫學之父”。
事實上，雷內克發明的聽診器結構很簡單，由三部分組成，分別是胸具、耳具和皮管。胸具就是聽診器最下方圓圓的用來收集聲音的部件，皮管連接胸具和耳具，可以傳遞聲音。耳具可以插在耳朵中收聽聲音。
1840年，英國醫師卡門改良了雷內克設計的單耳聽診器。為了用雙耳更準確地診斷，他將兩個耳栓用兩條可彎曲的橡皮管連接到可與身體接觸的聽筒上。后來，增加了各種新功能的聽診器不斷問世，但醫師們普遍使用的仍是由雷內克設計、經卡門改良的聽診器。
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