物理有意思：你知道怎麼製作水果電池嗎？ pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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現在，你會發現幾乎所有熱門題材都與未來世界有關。

　　如果你想置身科技之外，你將成為這個世界的旁觀者，
　　唯有那些掌握瞭最核心科技的人，纔是未來世界的主導者。

　　身為人類，我們對這個世界永遠都知道得太少瞭！

　　即便是牛頓和愛因斯坦，他們在老年時也依然驚嘆著地球的神祕與偉大。

　　人類的曆史加總起來，也不及這個世界真相的萬分之一，
　　但是隻要你還保持一顆好奇心，這個世界就永遠有驚喜等著你！

　　在抗日戰爭時期，有一次，遊擊隊得到一個祕密情報：敵方的車隊下午會經過村前的大橋。

　　隊長立刻決定，在敵方到達時炸死他們，遊擊隊的隊員聽完之後士氣高昂，大傢錶示一定要重創侵略者。他們迅速把炸藥埋在橋下，將引爆用的電綫從炸藥包一直拉到遠處的橘子園，並接上電池和開關。隻要一聲令下，便闔上開關，將電流送到炸藥包，在那裏會蹦齣火花，引爆炸藥。

　　為瞭這次戰爭的勝利，他們一遍遍檢查每一個介麵和綫路。當檢查到電池時，發現因天氣太潮濕而漏電，導緻電壓不夠瞭。氣氛頓時緊張起來。

　　「要前功盡棄嗎？」
　　「不！」幾個戰士主動請戰：「我們去橋下埋伏，時間到瞭再點燃炸藥包。」
　　「不！這樣太危險瞭！」隊長說，「不到萬不得已，我們不能這麼做。」

　　聰明的你，替他們想到更好的解決辦法瞭嗎？

物理之謎：探尋自然界中的奧秘 本書旨在帶領讀者深入探索物理學的廣闊天地，通過生動有趣的案例和詳實的理論闡述，揭示隱藏在我們日常生活和宇宙深處的自然規律。我們不探討那些特定於某一主題的實驗操作，而是聚焦於構建物理學知識體係的基石，激發讀者對科學世界永恒的好奇心。 第一部分：運動的本質與力的作用 本部分將從最基礎的運動學概念入手，探討物體如何運動、運動狀態如何改變。我們將詳細解析位移、速度與加速度的矢量特性，理解瞬時變化與平均變化的區彆。經典力學是理解宏觀世界運作方式的基石，因此，我們會用大量的篇幅來講解牛頓三大定律。 牛頓第一定律——慣性定律，告訴我們物體保持其原有運動狀態的傾嚮。我們會通過分析慣性參考係與非慣性參考係的區彆，來闡述慣性概念的深刻內涵，而非僅僅將其視為一種“抵抗”運動改變的惰性。 牛頓第二定律，即 $mathbf{F} = mmathbf{a}$，是動力學的核心。我們將深入剖析力這一概念的物理意義，區分接觸力（如彈力、摩擦力）和場力（如引力、電磁力）。摩擦力會得到特彆的關注，我們將區分靜摩擦力和動摩擦力，並探討它們在實際工程中的應用與挑戰。滑動摩擦與滾動摩擦的本質差異，以及黏滯阻力在流體中的錶現，都將作為重點內容進行闡述。 牛頓第三定律——作用力與反作用力定律，常常被誤解。我們將澄清“作用力與反作用力”永遠作用在兩個不同的物體上，而不是平衡作用在同一個物體上的力。通過分析火箭的推進原理、行走的過程等實例，來鞏固對這一基本原理的理解。 在深入理解力的基礎上，我們將過渡到功、能和功率的概念。功是能量轉化的量度，我們將定義恒力做功與變力做功（通過積分方法），並引入保守力與非保守力的概念。勢能，如重力勢能和彈性勢能，是係統內在能量的體現。機械能守恒定律，在隻有保守力做功或閤外力為零的情況下成立，它極大地簡化瞭許多運動問題的求解。功率則關注能量轉化的速率，這在工程設計中至關重要。 動量與衝量是描述物體運動狀態改變的另一種重要方式。動量守恒定律，特彆是在孤立係統（外力為零）中，是宇宙中最基本、應用最廣泛的守恒定律之一。我們將討論碰撞問題，區分完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞，並展示動量守恒在爆炸、反衝等現象中的威力。角動量守恒定律，作為綫動量守恒的推廣，將用於解釋鏇轉物體的運動，例如花樣滑冰運動員收攏手臂加速鏇轉的原理。 第二部分：波的傳播與振動 振動是自然界中普遍存在的現象，從原子尺度的熱振動到宏觀的橋梁搖擺，都體現瞭波動的規律。本部分將從簡諧振動（SHM）開始，這是理解所有復雜周期性運動的基礎模型。我們將推導齣簡諧振動的運動方程，重點分析位移、速度和加速度之間的相位關係，並引入振動的能量轉換——動能與勢能的周期性轉化。 隨後，我們將探討波的傳播。機械波，如聲波和水波，需要介質的參與。我們將區分橫波和縱波，並詳細定義波長、頻率、周期以及波速之間的關係。波速的決定因素，例如介質的彈性係數和密度，將是分析的重點。 波的疊加原理是理解波動現象的關鍵。當兩列或多列波相遇時，它們的效應可以簡單相加。我們將以此為基礎，深入探討乾涉現象。相乾波源的産生條件（頻率相同、相位差恒定）是發生穩定乾涉的前提。通過分析雙縫乾涉實驗的理論模型，我們將揭示光的波動性的確鑿證據。 衍射現象——波繞過障礙物或通過小孔時偏離直綫傳播的現象，進一步鞏固瞭波的特性。夫琅禾費衍射（遠場衍射）和菲涅耳衍射（近場衍射）的數學描述雖然復雜，但其物理圖像——波前被分割並作為新點光源的疊加——是理解其成因的關鍵。 駐波的形成源於兩列頻率、振幅相同、方嚮相反的波的乾涉。無論是琴弦的振動模式還是管樂器的共鳴現象，都與駐波的形成及高次諧波的激發密切相關。共振現象，即係統在特定頻率下振幅急劇增大的現象，是理解結構安全、電子電路調諧的重要物理原理。 第三部分：電磁場與光 電磁學是現代物理學的兩大支柱之一。我們將從靜電學開始，理解電荷的概念及其相互作用——庫侖定律。電場是電荷周圍空間的一種物理場，我們將通過電場綫形象化地描述電場的分布和方嚮。電勢和電勢能的概念，與引力勢能類似，描述瞭電荷在電場中移動時能量的改變。 高斯定律將電場與電荷的分布聯係起來，提供瞭一種計算具有高度對稱性電場分布的簡潔方法。電容器作為儲存電荷的裝置，其電容的計算和串並聯組閤的方式，是理解電能儲存的基礎。 隨後，我們轉嚮靜磁場。電流産生磁場（奧斯特實驗），磁場對運動電荷（洛倫茲力）和電流都有作用力。我們將學習畢奧-薩伐爾定律和安培環路定律，用於計算不同電流分布産生的磁場。 電磁感應是電磁學中最具革命性的發現之一——法拉第電磁感應定律。變化的磁通量會産生感應電動勢，這是發電機、變壓器等設備工作的核心原理。楞次定律則指明瞭感應電流的方嚮，體現瞭能量守恒的深刻要求。 麥剋斯韋方程組將電、磁、光統一在一個精妙的數學框架中。我們將探討位移電流的概念，它填補瞭安培定律的不足，並預言瞭電磁波的存在。電磁波的傳播不需要介質，它們以光速在真空中傳播，是電場和磁場相互激發、自我維持的波動。 在深入探討電磁波的性質後，我們將簡要概述光的電磁本質，復習反射、摺射等幾何光學現象，並將其與波動光學進行銜接，為後續更深入的量子物理學習奠定基礎。 第四部分：熱力學與物質的微觀結構 熱力學是關於能量轉換和物質宏觀性質的學科。我們將從溫度和熱量的概念開始，理解熱力學第零定律（溫度的傳遞性）。熱力學第一定律是能量守恒定律在熱過程中的具體應用，它將內能的變化、熱量和功聯係起來。 比熱容和潛熱是描述物質吸熱後溫度或狀態變化的物理量。我們將分析氣體狀態方程（理想氣體定律），理解宏觀狀態變量（壓力、體積、溫度）之間的關係。 熱力學第二定律是理解自然界不可逆過程的關鍵。熵（Entropy）的概念被引入，它度量瞭係統無序程度或信息缺失的程度。永動機不可能，熱量不能自發地從低溫物體傳嚮高溫物體，這些都是熵增原理的直接體現。我們將探討卡諾循環和熱機效率的理論極限。 最後，本部分會簡要觸及統計物理學的基本思想——用大量粒子的統計行為來解釋宏觀熱力學規律。介紹分子動理論，解釋氣體壓力的微觀成因，以及溫度與分子平均動能的關係，從而將宏觀的熱現象與微觀的分子運動聯係起來。 通過對以上四大領域的係統梳理，讀者將建立起一個連貫、紮實的經典物理學認知框架，理解自然界運行的基本法則，為未來探索更前沿的物理分支做好準備。

Chapter 1
力學世界
01、死海不死　　　　　　　　　　　　009
02、雜技團的祕密　　　　　　　　　　011
03、救命的阻力　　　　　　　　　　　013
04、多普勒效應　　　　　　　　　　　017
05、人造衛星會掉下來嗎　　　　　　　021
06、留住腳踏車的摩擦力　　　　　　　024
07、名偵探的解密之道　　　　　　　　026
08、洩露祕密的玻璃　　　　　　　　　030
09、上下坡的車痕　　　　　　　　　　034
10、科學傢斷案　　　　　　　　　　　037
11、畫傢脖子上的短劍　　　　　　　　041
12、安全駕駛　　　　　　　　　　　　045
13、被拋齣去的屍首　　　　　　　　　049
14、身陷絕境，裹毯滾坡　　　　　　　053
15、手不沾水取齣硬幣　　　　　　　　057

Chapter 2
聲學天空
01、來路不明的客人　　　　　　　　　062
02、樂師驅「鬼」　　　　　　　　　　066
03、從暖瓶到管樂　　　　　　　　　　068
04、聚焦聲音　　　　　　　　　　　　071
05、聲音殺手　　　　　　　　　　　　074
06、大擺鍾告密　　　　　　　　　　　077
07、土著人的哨聲　　　　　　　　　　081

Chapter 3
光學樂譜
01　霧都的貢獻　　　　　　　　　　　085
02　寶藏在哪裏　　　　　　　　　　　088
03　迷人的鑽石　　　　　　　　　　　091
04　盲人辨黑白　　　　　　　　　　　094
05　白襯衫與藍墨水　　　　　　　　　098
06　神奇的光縴　　　　　　　　　　　101
07　鈔票防僞技術　　　　　　　　　　104
08　小兒辯日　　　　　　　　　　　　107
09　漢武帝夢想成真　　　　　　　　　111
10　光的速度　　　　　　　　　　　　115
11　鏡子也能變成武器　　　　　　　　119
12　聰明的水果店老闆　　　　　　　　123
13　冰點生火　　　　　　　　　　　　126
14　杯中的幻影　　　　　　　　　　　129
15　超過光速　　　　　　　　　　　　133

Chapter 4
大氣盔甲
01　強大的氣壓　　　　　　　　　　　138
02　隧道裏的宴會　　　　　　　　　　140
03　水麵「行走」　　　　　　　　　　144
04　涼不掉的過橋米綫　　　　　　　　147
05　沙海「蜃樓」　　　　　　　　　　150
06　啤酒泡帶來諾貝爾奬　　　　　　　154
07　煮不死的神魚　　　　　　　　　　158
08　降落傘中心的孔　　　　　　　　　161
09　麯突徙薪　　　　　　　　　　　　165
10　熱水降溫　　　　　　　　　　　　169
11　紙鍋燒不著　　　　　　　　　　　172
12　魔鬼的武器──空氣壓縮機　　　　175

Chapter 5
電學宇宙
01　可怕的靜電　　　　　　　　　　　179
02　天然電池　　　　　　　　　　　　182
03　不安全用電的後果　　　　　　　　186
04　可愛的齣氣磚　　　　　　　　　　191
05　微波爐誕生　　　　　　　　　　　195
06　未來的新能源　　　　　　　　　　198
07　戰勝癌癥的新武器　　　　　　　　201
08　進入一個超導的世界　　　　　　　204
09　無形的力量──磁力　　　　　　　208
10　隻進不齣的黑洞　　　　　　　　　211
11　用科學預言　　　　　　　　　　　214
12　相對論　　　　　　　　　　　　　219

Chapter 1
力學世界

力學又稱經典力學，是研究一般尺寸的物體在受力情況下的形變，以及速度遠低於光速的運動過程的物理學分支。力學知識最早起源於對自然現象的觀察和生産勞動中的經驗。牛頓運動定律的建立標誌著力學開始成為一門科學。力學不僅是一門基礎科學，同時也是一門技術科學，它是許多工程技術的理論基礎，又在廣泛的應用過程中不斷得到發展。力學是物理學、天文學以及許多工程學的基礎。機械、建築結構、航天器和船艦等的設計都必須以經典力學為基本依據。

力學可粗分為靜力學、運動學和動力學三部分。靜力學研究力的平衡或物體的靜止問題；運動學隻考慮物體怎樣運動；動力學討論物體運動和所受力的關係。

01.死海不死

你知道死海嗎？那是西亞一個非常有名的地方。

那個時候國傢與國傢之間經常發生戰爭，戰爭失敗後被抓住的俘虜，身體強壯的就留下做奴隸，身體差的就全部處死。

有一次戰爭之後，他們抓瞭許多的俘虜，這時一位將軍就把決定處死的俘虜全部扔到死海裏淹死。那些俘虜被扔進死海後，讓人吃驚的事情發生瞭，那些人總是浮在海麵上，就是不沉入海裏。這位將軍很生氣地說，把他們都綁上大石頭，然後再往海裏扔。將軍心想，這迴他們肯定要死瞭。但是結果令所有的人都沒有想到，那些俘虜仍然浮在海麵上，沒有被淹死。那位將軍認為是上帝不讓俘虜死，心想如果堅持處死俘虜的話，上帝會懲罰自己，所以就決定放瞭他們。事情經過很多年以後，人們纔知道，那根本就不是上帝的「旨意」，因為死海裏的鹽分含量相當大，所以死海的密度很大，浮力也就大得驚人。人被扔進去後，總是浮在海麵上，不會沉入海裏，即使綁上石頭也不會沉下去，所以也就不會被淹死瞭。

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哇，這本書的封麵設計真的太吸引人瞭！那種色彩搭配，還有那個小小的、閃爍著光芒的“電”字，瞬間就抓住瞭我的眼球。一看書名，就覺得內容肯定非常有趣，而且“水果電池”這個點子，怎麼想怎麼神奇。我平時對物理總是有種敬而遠之的感覺，總覺得它晦澀難懂，但這本書的名字就像在說：“嘿，彆怕，物理可以很有趣！”我最期待的就是它到底是怎麼把一個看似復雜的科學原理，用如此親切、甚至有點俏皮的方式呈現齣來的。是不是有那種手繪的插圖，把復雜的電路圖變得像遊戲關卡一樣，讓人躍躍欲試？我腦海裏已經構想齣很多畫麵瞭，比如，是不是會從曆史故事講起，介紹那些偉大的物理學傢是如何一點點揭開電的奧秘的？或者，是不是會有大量的實驗小貼士，鼓勵讀者動手去做，去發現？我喜歡那種能夠引發思考的書，而這本書光聽名字，就充滿瞭這種可能性。我感覺它不僅僅是一本科普書，更像是一個通往科學世界的大門，而它打開的方式，一定是充滿驚喜的。

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看到這本書的名字，我的第一感覺就是：“哇！這纔是我想看的科學書！”。它沒有那種高高在上的學究氣，反而充滿瞭親切感和探索的樂趣。“物理有意思”這幾個字，直接打消瞭我對物理的刻闆印象，讓我覺得，這一定是一本能夠激發我興趣的書。而“你知道怎麼製作水果電池嗎？”這個問題，更是直擊我的好奇心。我一直對那些能夠“變廢為寶”、或者說用尋常事物創造齣神奇效果的實驗非常著迷。這本書會不會就引領我走入這樣一個神奇的世界？它會不會從最基礎的科學原理入手，比如，關於化學反應産生的電子流動，關於不同物質的導電性差異等等。然後，一步一步地引導我，如何利用這些原理，去“激活”一個水果，讓它變成一個微小的“發電站”。我尤其希望，這本書的語言能夠非常生動有趣，就像是在聽一個經驗豐富的朋友，娓娓道來，分享他的科學秘籍。而且，我設想，這本書一定會有很多“為什麼”的解答，不僅僅告訴我們怎麼做，更會告訴我們，為什麼這麼做，以及背後的科學原理到底是什麼。

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讀到這本書的名字，我的第一反應就是：“太棒瞭！”。“物理有意思”這幾個字，就給我吃瞭一顆定心丸，讓我覺得，我一直以來對物理的“畏懼感”，可能要被徹底打破瞭。特彆是後麵緊跟著的那個問題：“你知道怎麼製作水果電池嗎？”，這簡直就是一場關於“未知”的挑戰，同時也充滿瞭“可知”的誘惑。我一直對科學的“動手”部分特彆感興趣，總覺得很多科學原理，隻有自己親身體驗過，纔能真正理解。這本書會不會就給瞭我這樣一個絕佳的機會？它會不會一步一步地教我如何選擇閤適的水果，如何準備那些簡單的導電材料，然後，最後看著那個小小的燈泡在水果的驅動下亮起來？我腦子裏已經有瞭很多畫麵，比如，它會不會詳細地講解，為什麼檸檬會導電，而西瓜又會怎麼樣？這個過程是不是就像是在玩一個益智遊戲，每一步都有明確的指示，但最終的結果卻充滿瞭科學的魔力。我非常期待它能夠帶領我，從一個零基礎的門外漢，變成一個能夠親手創造“奇跡”的小科學傢。

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這本書的標題簡直就像一把鑰匙，一下子就打開瞭我對物理世界的好奇心。“你知道怎麼製作水果電池嗎？”這個問題，我必須承認，我不知道！但它激起瞭我強烈的求知欲。它會不會用一種非常生活化的語言，把科學原理一點點剝開，讓我們看得清清楚楚？比如，它會不會從我們身邊最常見的現象開始，比如說，為什麼手機充電綫會發熱，或者說，為什麼燈泡會發光？然後，循序漸進地引導我們去理解能量的轉化和守恒定律，最終引申到水果電池這個更具象化的例子。我特彆希望這本書不是那種枯燥的理論堆砌，而是能讓我們在閱讀的過程中，不斷地說齣“啊，原來是這樣！”、“哇，太神奇瞭！”。我甚至腦補瞭一下，這本書會不會有一些小故事，或者是一些科學傢的小趣聞，讓整個閱讀過程變得更加生動有趣。而且，我一直覺得，學習科學最重要的一點就是實踐，這本書會不會有很多可以讓我們在傢就能完成的小實驗？哪怕隻是用傢裏現有的材料，也能親手驗證書裏的知識，那該有多棒啊！

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名，給我一種非常接地氣的感覺。“物理有意思”這幾個字，直接就點齣瞭它的核心理念，讓我立刻覺得，這不像是一本高高在上的學術著作，而更像是一個朋友，在熱情洋溢地和你分享他對物理的熱愛。而“你知道怎麼製作水果電池嗎？”這個問題，更是充滿瞭挑逗性，它直接拋齣瞭一個看似簡單但背後蘊含著科學奧秘的命題。我迫不及待地想知道，這本書會如何拆解這個“奧秘”。它會不會從最基礎的電化學原理講起，用最簡單易懂的語言，解釋什麼是電解質，什麼是電極？然後，再把這些抽象的概念，巧妙地運用到製作水果電池的實際操作中？我特彆希望它能提供非常詳細的步驟，比如，關於水果的選擇，關於金屬片的選擇，關於導綫的連接等等，每一個細節都可能關係到實驗的成敗。而且，我腦海裏已經構思瞭，這本書會不會配上大量的高清圖片，清晰地展示每一步的操作，讓我們即使是初學者，也能輕鬆上手，不會因為不熟悉操作而感到沮喪。