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你一定打过乒乓球吧?你知道为什么乒乓球拍两面的颜色不一样呢?其实,最初的乒乓球拍都是木板的,由于木质制成的球拍缺乏弹力和摩擦力,打球速度慢,只能推来推去,在偶然出现高球的时候才能猛攻一下,后来人们制作了胶皮球拍,胶皮面上布满了一粒粒软体的小颗粒,增加了对球的摩擦力。击球时可以使球产生旋转,沿弧线飞行,1952年,又出现了海绵球拍,海绵很柔软,里面因布满细微气孔而更富有弹性,可这种球拍摩擦力又不够,于是有人想出了一个好办法,在海绵层上再贴一块不超过2mm厚带胶粒的胶皮,这种球拍既有海绵的弹性,又有胶皮控制球的黏性,贴在海绵上的胶皮还有讲究呢,如果正贴(颗粒在外),反弹力强,球速就快,适合快攻;如果反贴(颗粒在里),表面更具有黏性,摩擦力增大,适合拉弧圈球和削球,现在很多球员都用一面正贴、一面反贴的球拍,使攻击更富变化,为了增加观赏性,国际乒乓球联合协会规定这种球拍两面必须使用不同的颜色。
你看,正是人们利用了橡胶和海绵的这些性质,才使得如今的乒乓球赛那么精彩,物理学中,把物质的弹性、黏性等称为物质的物理属性,物质的物理属性还包括物质的状态、密度、硬度、延展性、导电性、透光性、导热性、磁性等等。
弹 性
首先,我们来认识一下“弹性”,我们把材料或物体在外力作用下产生形变,撤去外力后,形变随即消失,恢复原来形状和尺寸的性质称为弹性,很多物质具有弹性,比如橡胶,不管是天然橡胶还是合成橡胶,所有的橡胶都至少可以被拉伸到它原来长度的两倍,正是橡胶减震装置才使坦克能平稳地通过崎岖的地面,同样,地震区的建筑物的承重柱子下面都有天然橡胶,用来吸收地球的震动,噢!对了,你喜欢的口香糖里也含有橡胶,甚至有服装设计师将橡胶和日常用品混合做成布,设计出了有弹性的婚纱呢!
塑 性
可是有另外一些物质,比如金属铜和雕塑用的黏土则会在力的作用下发生永久变形,这种属性称为物质的塑性,多数固体在一定程度上都有弹性,但是拉伸过长时,就不能再恢复到原来的形状了,弹性和塑性的这个转折点被称为“弹性极限”。
延展性
再来说说“延展性”吧!延展性是指物体可锤炼、可压延的程度,物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性:在外力(锤击或滚轧)作用下能碾成薄片而不破裂的性质叫展性,金属的延展性较好,其中金、铂、铜、银、钨、铝都富于延展性,红热的金属在两个滚筒之间被轧成薄片,就像一个面团被擀面杖擀平一样,这种方式叫热轧,热轧之后,金属的强度和延展性都和热轧前大致相同,人们把轧制好的金属薄片再制成各种零件。
那同种金属的延展性就一定相同吗?炒菜的锅、勺和切菜的刀都是用铁做的,可是它们用的“铁”却各不相同,做锅用的叫“生铁”,是铁熔化成铁水在高炉中铸造而成的,它相对比较脆,炒菜勺是用“熟铁”,它是从反射炉中铸造出来的,有韧性而不脆,人们常用大锤锻打它,制成各种东西,所以又叫锻铁,切菜刀是用钢做成的,它是从炼钢炉里炼出来的,具有很好的韧性与延展性,可以锻锤、轧压、切削,制成各种各样的机器用具,同为铁物质,为何三者有如此大的不同呢?原来是铁中含碳量不同造成的,铁中的碳,含量虽然很微小,却决定了铁的性质。
像石英、玻璃等非金属材料在高温时也有一定的延展性,把玻璃加热至熔融或者红热状态,可吹制成各种玻璃瓶和玻璃装饰品。
当你用小刀刻画具有延展性的矿物时,矿物表面被刻之处立即留下光亮的沟痕,而不会出现粉末或碎粒,这又是延展性物质的一种特点,据此可区别于脆性。
导电性
现在,我们的生活已经离不开电了,输送电的导线称为电线,你一定知道电线里面是金属做的线芯,而外面是用橡胶包裹的吧!那为什么要这样呢?
物质传导电流的能力叫做导电性,了解物质的导电性非常重要,导电的物体叫导体,金属、人体、石墨、大地以及酸碱盐的水溶液等都是导体,导体导电是由于导体内存在大量可以自由移动的电荷,不导电的物体叫绝缘体,橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、空气等都是绝缘体,在绝缘体内可以自由移动的电荷极少,所以不容易导电。
我们最常见的导体是金属,各种金属的导电性各不相同,通常银的导电性最好,其次是铜和铝,银比较稀少,价格昂贵,所以人们常选用铜做电线的内芯线,为了安全,在铜线外面必须套上橡胶绝缘。
人体的导电性也很不错,所以一定要安全用电,人体的电阻主要集中在皮肤上,如果手保持干燥,电阻有几千欧姆,即使不小心触到220V的电压,会感受到强烈的电击,一般也不至于危及生命;但是假如手或其他部位是潮湿的,由于不纯净的水具有良好的导电性,皮肤的电阻就会大大降低,如果这时再接触220V电压,就有可能被电击,造成生命危险。
如果一根带电的高压电线恰巧落在你乘坐的汽车上,你知道该怎么办吗?是继续留在车里,还是迅速离开汽车?虽然汽车外壳是金属的,但由于轮胎是很好的绝缘体,与大地隔绝,所以并没有电流通过你的身体,你还是安全的,可是如果你走出汽车,脚一落地,汽车上的电就会通过你的身体流入大地,你的身体是无法承受这么大的电流的,那是非常危险的!
绝缘体同样是重要的电工材料,它常常被用来隔离带电物体,例如,测电笔、老虎钳、剥线钳、螺丝刀等常见的电工工具都有橡胶手柄;电线外面有绝缘层包裹;电管套、电线开关、避雷针都可以用陶瓷制作;计算机硬盘就是利用绝缘的磁性陶瓷来储存信息的:塑料因其良好的绝缘性被应用在了电话和电源插座上等等。
还有一类材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,人们称其为半导体,如锗、硅、砷化镓等,半导体的导电能力还会随物理因素的改变而改变,如:温度高低、光照强度或掺入一定杂质,利用硅材料制作集成电路,在硅晶体中加入少量磷和硼还可以做成光电材料,今天,光电材料已广泛应用在电子计算器、手表和太阳能电池上了。
1911年,荷兰物理学家昂内斯发现,在-269℃的环境中水银的电阻会变成零,他把这种现象叫做超导现象,超导材料就是具有超导电性的材料,不过它们无法用在日常电路中,因为它们需要很低的温度,科学家们正在努力提高材料的超导临界温度。目前已经取得了很大的进展,希望不久的将来我们能实现在较高温度下的超导,那将会出现许多神奇的景象。
透光性
“透光性”是指光线透过物体的程度,很多物体都有一定程度的透光性,如做蔬菜大棚的塑料薄膜、玻璃、橡胶薄膜、像胶水一样的粘合剂等等,研究发现,透光性与材料的种类和材料的厚度有关。
我们都知道。白玻璃能透过所有的色光,有色玻璃只能透过部分色光,例如,一块绿色玻璃会吸收红色和蓝色的光,而允许绿色的光线通过,根据有色玻璃的这种特性,人们把它放在照相机镜头的前面,叫滤色镜,如在拍摄蓝天白云时,在镜头前加上黄色滤色镜,拍摄出的蓝天中的白云就特别清晰:登山运动员为了保护眼睛,必须戴一副特制的墨镜,镜片玻璃中加入了能够吸收红外线和紫外线的氧化铁和氧化钴,而这两种氧化物的加入使玻璃变成了黑色。
普通玻璃透光性非常好,但是在浴室和厕所里使用就不太方便,人们研制出一种“毛玻璃”,既可使室内光线充足,又使室外的人看不到室内情况,只要用手摸一下,你就能发现其中的奥秘了:毛玻璃的一面跟细砂皮纸一样粗糙不平,光线射入和射出玻璃时都要发生折射,因为一面不平,射过的光线无规则地四处散射,隔着毛玻璃当然就看不清物体了,但只要毛糙的一面沾到了水,水填进了低凹部分,就使原来不平的一面变成光滑平整的水面,光线透过时,折射有规律,这时毛玻璃的不透明状态得到改善,隔着也能看见对面的物体了,不过,只要水一干,又恢复成不透明的状态了。
作为2008年北京奥运会三大标志性建筑之一——“水立方”的建造有太多让人叹为观止的地方,其中,最引人注目的就是外围形似水泡的ETFE膜(聚四氟乙烯),ETFE膜是一种透明膜,最早使用于航空工业中,在业内素有“塑料王”的美誉,这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,欧洲有600至800个建筑都用了这种材料,包括德国的安联体育场和英国“伊甸园”植物园,在过去的20多年间,这些建筑中使用的ETFE膜透光性和强度没有出现丝毫的退化,状况良好。
这种材料良好的透光性能为场馆内带来更多的自然光,阳光通过这层膜材料照射到游泳馆内,对游泳池里的水进行自然加热,经测算,这能节约大量电能,膜结构还具有较强的抗压能力、延展性,非常轻巧,并具有良好的自洁性,尘土不容易粘在上面,尘土也能随着雨水被带走。
随着社会和技术的进步,科学家们结合不同物质的物理属性,取长补短,制造出新材料或改良原有材料,使材料具有更好的性能,未来的世界将是一个利用新材料的世界。
你看,正是人们利用了橡胶和海绵的这些性质,才使得如今的乒乓球赛那么精彩,物理学中,把物质的弹性、黏性等称为物质的物理属性,物质的物理属性还包括物质的状态、密度、硬度、延展性、导电性、透光性、导热性、磁性等等。
弹 性
首先,我们来认识一下“弹性”,我们把材料或物体在外力作用下产生形变,撤去外力后,形变随即消失,恢复原来形状和尺寸的性质称为弹性,很多物质具有弹性,比如橡胶,不管是天然橡胶还是合成橡胶,所有的橡胶都至少可以被拉伸到它原来长度的两倍,正是橡胶减震装置才使坦克能平稳地通过崎岖的地面,同样,地震区的建筑物的承重柱子下面都有天然橡胶,用来吸收地球的震动,噢!对了,你喜欢的口香糖里也含有橡胶,甚至有服装设计师将橡胶和日常用品混合做成布,设计出了有弹性的婚纱呢!
塑 性
可是有另外一些物质,比如金属铜和雕塑用的黏土则会在力的作用下发生永久变形,这种属性称为物质的塑性,多数固体在一定程度上都有弹性,但是拉伸过长时,就不能再恢复到原来的形状了,弹性和塑性的这个转折点被称为“弹性极限”。
延展性
再来说说“延展性”吧!延展性是指物体可锤炼、可压延的程度,物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性:在外力(锤击或滚轧)作用下能碾成薄片而不破裂的性质叫展性,金属的延展性较好,其中金、铂、铜、银、钨、铝都富于延展性,红热的金属在两个滚筒之间被轧成薄片,就像一个面团被擀面杖擀平一样,这种方式叫热轧,热轧之后,金属的强度和延展性都和热轧前大致相同,人们把轧制好的金属薄片再制成各种零件。
那同种金属的延展性就一定相同吗?炒菜的锅、勺和切菜的刀都是用铁做的,可是它们用的“铁”却各不相同,做锅用的叫“生铁”,是铁熔化成铁水在高炉中铸造而成的,它相对比较脆,炒菜勺是用“熟铁”,它是从反射炉中铸造出来的,有韧性而不脆,人们常用大锤锻打它,制成各种东西,所以又叫锻铁,切菜刀是用钢做成的,它是从炼钢炉里炼出来的,具有很好的韧性与延展性,可以锻锤、轧压、切削,制成各种各样的机器用具,同为铁物质,为何三者有如此大的不同呢?原来是铁中含碳量不同造成的,铁中的碳,含量虽然很微小,却决定了铁的性质。
像石英、玻璃等非金属材料在高温时也有一定的延展性,把玻璃加热至熔融或者红热状态,可吹制成各种玻璃瓶和玻璃装饰品。
当你用小刀刻画具有延展性的矿物时,矿物表面被刻之处立即留下光亮的沟痕,而不会出现粉末或碎粒,这又是延展性物质的一种特点,据此可区别于脆性。
导电性
现在,我们的生活已经离不开电了,输送电的导线称为电线,你一定知道电线里面是金属做的线芯,而外面是用橡胶包裹的吧!那为什么要这样呢?
物质传导电流的能力叫做导电性,了解物质的导电性非常重要,导电的物体叫导体,金属、人体、石墨、大地以及酸碱盐的水溶液等都是导体,导体导电是由于导体内存在大量可以自由移动的电荷,不导电的物体叫绝缘体,橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、空气等都是绝缘体,在绝缘体内可以自由移动的电荷极少,所以不容易导电。
我们最常见的导体是金属,各种金属的导电性各不相同,通常银的导电性最好,其次是铜和铝,银比较稀少,价格昂贵,所以人们常选用铜做电线的内芯线,为了安全,在铜线外面必须套上橡胶绝缘。
人体的导电性也很不错,所以一定要安全用电,人体的电阻主要集中在皮肤上,如果手保持干燥,电阻有几千欧姆,即使不小心触到220V的电压,会感受到强烈的电击,一般也不至于危及生命;但是假如手或其他部位是潮湿的,由于不纯净的水具有良好的导电性,皮肤的电阻就会大大降低,如果这时再接触220V电压,就有可能被电击,造成生命危险。
如果一根带电的高压电线恰巧落在你乘坐的汽车上,你知道该怎么办吗?是继续留在车里,还是迅速离开汽车?虽然汽车外壳是金属的,但由于轮胎是很好的绝缘体,与大地隔绝,所以并没有电流通过你的身体,你还是安全的,可是如果你走出汽车,脚一落地,汽车上的电就会通过你的身体流入大地,你的身体是无法承受这么大的电流的,那是非常危险的!
绝缘体同样是重要的电工材料,它常常被用来隔离带电物体,例如,测电笔、老虎钳、剥线钳、螺丝刀等常见的电工工具都有橡胶手柄;电线外面有绝缘层包裹;电管套、电线开关、避雷针都可以用陶瓷制作;计算机硬盘就是利用绝缘的磁性陶瓷来储存信息的:塑料因其良好的绝缘性被应用在了电话和电源插座上等等。
还有一类材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,人们称其为半导体,如锗、硅、砷化镓等,半导体的导电能力还会随物理因素的改变而改变,如:温度高低、光照强度或掺入一定杂质,利用硅材料制作集成电路,在硅晶体中加入少量磷和硼还可以做成光电材料,今天,光电材料已广泛应用在电子计算器、手表和太阳能电池上了。
1911年,荷兰物理学家昂内斯发现,在-269℃的环境中水银的电阻会变成零,他把这种现象叫做超导现象,超导材料就是具有超导电性的材料,不过它们无法用在日常电路中,因为它们需要很低的温度,科学家们正在努力提高材料的超导临界温度。目前已经取得了很大的进展,希望不久的将来我们能实现在较高温度下的超导,那将会出现许多神奇的景象。
透光性
“透光性”是指光线透过物体的程度,很多物体都有一定程度的透光性,如做蔬菜大棚的塑料薄膜、玻璃、橡胶薄膜、像胶水一样的粘合剂等等,研究发现,透光性与材料的种类和材料的厚度有关。
我们都知道。白玻璃能透过所有的色光,有色玻璃只能透过部分色光,例如,一块绿色玻璃会吸收红色和蓝色的光,而允许绿色的光线通过,根据有色玻璃的这种特性,人们把它放在照相机镜头的前面,叫滤色镜,如在拍摄蓝天白云时,在镜头前加上黄色滤色镜,拍摄出的蓝天中的白云就特别清晰:登山运动员为了保护眼睛,必须戴一副特制的墨镜,镜片玻璃中加入了能够吸收红外线和紫外线的氧化铁和氧化钴,而这两种氧化物的加入使玻璃变成了黑色。
普通玻璃透光性非常好,但是在浴室和厕所里使用就不太方便,人们研制出一种“毛玻璃”,既可使室内光线充足,又使室外的人看不到室内情况,只要用手摸一下,你就能发现其中的奥秘了:毛玻璃的一面跟细砂皮纸一样粗糙不平,光线射入和射出玻璃时都要发生折射,因为一面不平,射过的光线无规则地四处散射,隔着毛玻璃当然就看不清物体了,但只要毛糙的一面沾到了水,水填进了低凹部分,就使原来不平的一面变成光滑平整的水面,光线透过时,折射有规律,这时毛玻璃的不透明状态得到改善,隔着也能看见对面的物体了,不过,只要水一干,又恢复成不透明的状态了。
作为2008年北京奥运会三大标志性建筑之一——“水立方”的建造有太多让人叹为观止的地方,其中,最引人注目的就是外围形似水泡的ETFE膜(聚四氟乙烯),ETFE膜是一种透明膜,最早使用于航空工业中,在业内素有“塑料王”的美誉,这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,欧洲有600至800个建筑都用了这种材料,包括德国的安联体育场和英国“伊甸园”植物园,在过去的20多年间,这些建筑中使用的ETFE膜透光性和强度没有出现丝毫的退化,状况良好。
这种材料良好的透光性能为场馆内带来更多的自然光,阳光通过这层膜材料照射到游泳馆内,对游泳池里的水进行自然加热,经测算,这能节约大量电能,膜结构还具有较强的抗压能力、延展性,非常轻巧,并具有良好的自洁性,尘土不容易粘在上面,尘土也能随着雨水被带走。
随着社会和技术的进步,科学家们结合不同物质的物理属性,取长补短,制造出新材料或改良原有材料,使材料具有更好的性能,未来的世界将是一个利用新材料的世界。