天平能在太空中測質(zhì)量嗎？

by 豆蟲

不能呦！～(￣▽￣～)~為什么能用天平測量質(zhì)量嘞，公式是這樣的m＝G/g，物體的質(zhì)量等于物體所受的重力與其所在位置重力加速度的大小之比。其中，物體所受的重力由天平對物體的支持力得出，這是一對平衡力，大小相等。而天平對物體的支持力與物體對天平的壓力是一對作用力與反作用力，大小相等。在太空中物體處于完全失重狀態(tài)，對天平?jīng)]有壓力，也就無從測得物體的質(zhì)量。

為什么同樣的氣溫，小雪落在水泥路面上很快化成水，落在土地上就不會(huì)化？

by GoDle*董澤

我們知道，固體主要依靠傳導(dǎo)傳熱：兩個(gè)互相接觸的固體物質(zhì)，溫度逐漸變得相同。而液體、氣體能夠流動(dòng)，對流在熱傳遞過程中發(fā)揮主要作用：液體中高溫部分和低溫部分之間發(fā)生對流，從而使得液體溫度趨于一致。我們發(fā)現(xiàn)，對流很弱的液體和氣體，對于是很難傳熱的。就像冬天的大棉被：一層厚厚的，松軟的棉花，中間充滿了的空氣，這樣的空氣對流很弱。對于南方的孩紙來說，這是過冬必備的神器。一部分同學(xué)可能經(jīng)歷過這樣的問題：羽絨服破了一個(gè)小口，進(jìn)了水，雖然后來把衣服弄干了，但是卻沒有以前那么保暖了。大家有沒有想過這是為什么呢？

問題很清楚了：水泥地面向雪花傳熱，比起土地向雪花傳熱較快，主要原因是：水泥地面中間，水泥地面和雪花之間的空氣很少，而土地中間有足夠多的空隙容納空氣。對流較弱的空氣傳熱很慢，因此水泥地面向雪花傳熱快一些，雪花也就能更快融化。

類似的例子還有水壺：暖壺的塞是木塞，能夠有效阻止傳導(dǎo)傳熱；內(nèi)外壁之間抽成真空，阻礙了對流傳熱；內(nèi)壁鍍上一層金屬（銀或是鋁），像是一面鏡子，阻斷大多數(shù)輻射傳熱。綜合三方面，暖壺能夠有非常好的保溫效果。

為什么杯子中液面的邊緣總是高于中間一點(diǎn)點(diǎn)？

by 實(shí)驗(yàn)班某同學(xué)

同一種液體，能潤濕某些固體的表面，但對另外某些固體的表面就很難潤濕。例如，水能潤濕玻璃，但不能潤濕石臘。造成浸潤現(xiàn)象的原因，可從能量的觀點(diǎn)來說明潤濕現(xiàn)象。附著層中任一分子，在附著力大于內(nèi)聚力的情況下，分子所受的合力與附著層相垂直，指向固體，此時(shí)，分子在附著層內(nèi)比在液體內(nèi)部具有較小的勢能，液體分子要盡量擠入附著層，結(jié)果使附著層擴(kuò)展。附著層中的液體分子越多，系統(tǒng)的能量就越低，狀態(tài)也就越穩(wěn)定。因此引起了附著層沿固體表面延展而將固體潤濕。這是浸潤現(xiàn)象的一個(gè)表現(xiàn)。當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，液體的附著層將沿固體表面延伸。當(dāng)接觸角θ為銳角時(shí)，液體潤濕固體，若θ為零時(shí)，液體將展延到全部固體表面上，這種現(xiàn)象叫做“浸潤現(xiàn)象”。潤濕現(xiàn)象的產(chǎn)生與液體和固體的性質(zhì)有關(guān)。

如圖中所示，左側(cè)側(cè)浸潤角是鈍角對應(yīng)的是水銀滴在玻璃上的情況；右側(cè)浸潤角是銳角對應(yīng)的是水滴在玻璃上的情況。

如果把水的浸潤圖豎起來，你就能理解為什么杯子中的水是中間低邊緣高了。

魚是不是永遠(yuǎn)不睡覺？

by 許

魚需要睡覺，但是因?yàn)轸~自己沒有眼瞼加上沒有快速眼動(dòng)等特征，所以我們有時(shí)候會(huì)誤認(rèn)為它沒有睡覺。如果讀者朋友有養(yǎng)魚的經(jīng)歷的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你晚上把燈關(guān)閉大約1個(gè)小時(shí)以后。大部分魚都會(huì)停止或者只有微微的游動(dòng)，有的甚至直接趴在水底，這就是魚在睡覺。不過也有例外，比如一些夜行性魚類像鯰魚反而是夜間開始捕食，因?yàn)樗鼈兛梢钥快`敏的嗅覺來鎖定獵物，到了白天它們就躲起來睡大覺了。僅憑魚是不是在游動(dòng)并不能準(zhǔn)確判斷它是不是在睡覺，鯊魚在睡覺的時(shí)候也可以一直游動(dòng)。

量子是什么意思？

by 樹人

近些年“量子”這個(gè)詞頻繁的出現(xiàn)在我們的視野中，量子通訊、量子計(jì)算、量子力學(xué)等等，每一個(gè)詞出來都是帶著顛覆性的口吻。到底什么是量子呢？其實(shí)量子一點(diǎn)也不神秘，就是最小的不可分割的物理量。比如說光子就是光的單個(gè)量子，所以有時(shí)候也被稱為光量子；類似的,原子中的電子的能量也是離散化的，所以我們也把它叫做量子化的。量子這個(gè)詞在量子力學(xué)誕生之前就已經(jīng)被多次使用用來描述物理量的最小不可分割單位，但是被廣泛應(yīng)用起源于1900年普朗克試圖用量子化的方法去解釋黑體輻射。在經(jīng)典模型下，我們認(rèn)為能量是連續(xù)的，可以被無限分割，在這個(gè)前提下建立的模型會(huì)遇到“紫外災(zāi)難”，無法與實(shí)驗(yàn)相符合。但是普朗克通過另外一個(gè)前提——能量是一份一份通過最小單位進(jìn)行輻射建立的模型與實(shí)驗(yàn)值完美的符合，從此打開了量子的大門。此后量子力學(xué)在物理學(xué)上取得了巨大成功，量子這個(gè)詞也就被很多量子力學(xué)下面的分支學(xué)科繼承下來，進(jìn)入公眾視野，但是這個(gè)詞本身并沒有什么神秘的，就是指離散化的不可分割的物理量的最小單位。需要指出的是，很多東西打著量子的口吻聲稱具有神秘保健或者包治百病功能的，量子力學(xué)可不背鍋 = =。

如何理解微元法？

by MCience

微元法可以看成初級版的微積分，它的基本想法是：對于需要和的量，我們可以把它分成很多小份，然后為每一個(gè)小份找出一個(gè)容易計(jì)算的近似值，通過將所有的近似值求和的方式得到我們要求的量的近似值甚至精確值。一般來說，分割的份數(shù)越多，得到的結(jié)果越精確。以計(jì)算圓的面積為例，如果你不知道圓的面積公式必然會(huì)覺得無從下手。但是我們可以做圓的內(nèi)接正多邊形，這就可以看成是用多個(gè)三角形的面積來近似表示圓的面積，而三角形的面積是相對好求的。從圖中我們可以看出，灰色部分是我們?nèi)〉玫慕浦岛蛨A的實(shí)際大小的區(qū)別，但是如果我們增加三角形的個(gè)數(shù)（也就是增加多邊形的邊數(shù)），灰色部分的面積越來越小。直覺告訴我們，只要三角形取得足夠多，我們就能用三角形完全覆蓋圓形，這樣就能得到圓的精確地面積，我們的目的就達(dá)到了。必須指出的是，微元法本身并不是非常嚴(yán)謹(jǐn)，雖然它經(jīng)常可以給出正確的結(jié)果，但想要做到萬無一失還是要依靠微積分的知識。

為什么只有部分金屬發(fā)生焰色反應(yīng)，而不是全部？

by 末日的終結(jié)者

我們先看一下焰色反應(yīng)是怎么回事。焰色反應(yīng)是指某些金屬元素式其化合物在火焰上燃燒，使火焰呈現(xiàn)出特定顏色的反應(yīng)。這實(shí)際上算一種物理效應(yīng)，并沒有發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生新的物質(zhì)。

那么這些特定的顏色是怎么來的呢？按原子理論的觀點(diǎn)，特征顏色的光（實(shí)際上就是特征譜）是金屬原子中的電子由較高能級向較低能級躍遷時(shí)發(fā)出的，其頻率與能級差存在關(guān)系  焰色反應(yīng)的物理過程就是這個(gè)樣子：火焰加熱使原子中電子由低能級向高能級躍遷。而處在高能級的電子是不穩(wěn)定的，按一定概率躍遷回低能級，并發(fā)出頻率的光。當(dāng)光的波長處在可見波段（400nm—760nm）時(shí)，我們就看到它了，這也就是焰色反應(yīng)了。由于不同元素會(huì)有不一樣的能級結(jié)構(gòu)，它們所發(fā)出的特征光譜也不相同，因此我們可以用這種方法來鑒別元素。

按這種分析，所有元素都應(yīng)該可以放出特征光譜，怎么就只有部分金屬有顏色反應(yīng)呢？確實(shí)所有的元素都有特征譜，不過我們所能看到的譜的范圍太小，只有當(dāng)特征譜正好處有一部分處在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，我們才能看到，這就導(dǎo)致了只有部分元素有焰色反應(yīng)。

焰色反應(yīng)不僅僅可以用來鑒別元素，我們過節(jié)放的煙花，其五彩斑斕的顏色也由于在其中摻入了特定的金屬而發(fā)出的。

為什么自感線圈斷電自感的感應(yīng)電流不大于原電流，感應(yīng)電動(dòng)勢可以大于原電壓？

by 麥克斯韋

斷電后感應(yīng)電流不大于原電流的原因是能量守恒：電感通電后會(huì)在自身周圍產(chǎn)生磁場并將能量儲存在磁場中。磁場本身是由電流和電感自身決定的，所以磁場中的能量和電感還有電流都有關(guān)系：E=1/2LI^2，其中L是電感大小，I是電流大小。斷電后，磁場本身不能再從外界吸收能量，根據(jù)能量守恒，磁場內(nèi)的能量不可能增多，這也就導(dǎo)致感應(yīng)電流不會(huì)大于原電流。另一方面，由于磁場中的能量不可能瞬間消失，所以電感中的電流也不能瞬間變?yōu)榱?。既然這樣，電感中的電流需要電動(dòng)勢來維持，又因?yàn)殡娐诽幱跀嗦窢顟B(tài)，電動(dòng)勢的值往往會(huì)很大。電動(dòng)勢本身和能量并沒有直接關(guān)系，所以電動(dòng)勢比原電壓大并不奇怪。

本期答題團(tuán)隊(duì)：

物理所 螳吉呵呵、可愛的你、Fi、望江樓

北京理工大學(xué) CJP