①盲人摸象:或摸鼻子,或摸尾巴,或摸大腿,或摸屁股,無一能摸出大象的真實面目,大概是因為“大象無形”吧?開個玩笑,事實上,此“大象”非彼“大象”,乃是《老子》中“大象無形”之“大象”。物理學(xué)中的流體便是這種“無形的大象”。
②所謂流體,可以從字面上理解為流動的物體,也可以從形象上理解為沒有固定形狀的物體。你可以把流體塑造成任何形狀——圓的、方的、球的都可以,但這些形狀都是不穩(wěn)定的——只要撤掉容器,流體就成別的形狀了。從微觀角度來說,組成流體的分子或者粒子之間的相互作用非常微弱,分子之間的束縛很小,它們之間的距離很容易因外界擾動而改變,表現(xiàn)到宏觀上,就是流體可以輕松擁有任意形狀。用“大象無形”來形容流體是再恰當(dāng)不過了。
③伯努利的《流體動力學(xué)》建立的描述流體定常流動的伯努利方程,讓人們從物理學(xué)角度全面認(rèn)識流體。伯努利方程的一個簡單的推論就是:流體高處壓力低,流體低處壓力高。例子在中國科技館可以看到:放一個氣球到圓錐形的容器里面,從頂端往下吹氣,氣球并不是順著氣流往下掉而是往上爬;一個注滿水的V形玻璃管兩邊分別放一個木球和一個空心鐵球,靜止時木球浮在水面而鐵球沉在水底,當(dāng)V形管旋轉(zhuǎn)起來并達(dá)到一定速度時,鐵球會浮上來而木球反而沉下去了。實際上,飛機(jī)快速飛上天空,噴霧器和汽缸發(fā)動機(jī)原理、足球中香蕉球和乒乓球中旋轉(zhuǎn)球等問題,都可以用伯努利方程來解釋。流體的魅力在于它總是有一些捉摸不定的東西讓你驚訝。
④生活中最常見也是最特殊的流體當(dāng)屬水。常見是因為水覆蓋了地球的絕大部表面,水孕育了并維持著地球上的一切生命。不只是“女人是水做的”,其實男人也差不多都是“水貨”。說水特殊是因為水作為流體,水分子之間除了范德瓦爾斯作用,還有一種更特殊的相互作用——?dú)滏I,即水分子由于電荷極化造成分子和分子之間還存在一種更強(qiáng)的電磁作用。正是如此,水結(jié)成冰才體積變大,浮在水表面而不是沉積在下面,否則地球上大部分的魚在冬天都死翹翹了,整個生態(tài)系統(tǒng)都可能因此崩潰。氫鍵的存在也使得水的結(jié)晶態(tài)——冰有各種非常漂亮的形狀,至今人們也沒有弄清楚水有多少種變相。
⑤除了水之外,生活中的流體還有空氣。大氣和水的共同作用,使得我們這個世界有風(fēng)雨雷霧霜雪等復(fù)雜的氣候。正是因為空氣隨處流動,“沒有不透風(fēng)的墻”,世界的每一個角落才充滿生機(jī)。全球大氣循環(huán)帶來的季風(fēng),就是地球的“呼吸機(jī)”。而大洋中水的循環(huán)則構(gòu)成了洋流,為冰冷的兩極送去了溫暖。地球內(nèi)部的熔巖不斷地流動,形成了地磁場——有效地屏蔽了宇宙中大量的高能輻射,為地球撐起了一把保護(hù)傘。正是這些流體的存在,使得地球成為人類的美好家園。
⑥流體沒有固定形狀,用科學(xué)的話來說就是存在許多亞穩(wěn)態(tài)甚至非平衡態(tài),不穩(wěn)定是流體的典型特征。水流的不穩(wěn)定會有湍流的出現(xiàn),小河里的小渦旋就是個例子。流體的最不穩(wěn)定狀態(tài)是混沌,一個小小的初始狀態(tài)的改變會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。南美洲的小蝴蝶輕輕扇動翅膀,若干天后在北美洲就會引起一場颶風(fēng)——“蝴蝶效應(yīng)”雖說夸張了點,這種可能性的確存在。科幻電影認(rèn)為跨越時空到古代,哪怕是踩了一顆小草也許就毀滅了當(dāng)今的一片森林。影片《后天》講述的就是全球變暖導(dǎo)致洋流紊亂和氣候惡化,地球從極地開始迅速進(jìn)入冰川期,引發(fā)了全球性的大災(zāi)難。這并不是人類的可怕臆想,如果不善待在這些“善變”的流體,終有一天人類會遭到前所未有的報應(yīng)的。
⑦認(rèn)識了地球上的一些流體,再讓我們看看宇宙中的流體,F(xiàn)代宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)了一種玄妙的流體——暗能量,它占據(jù)了宇宙的73%左右的質(zhì)量,是我們宇宙的重要組成部分。但暗能量究竟是什么東西,人們還在云里霧里。這個暗能量最匪夷所思的特征就是它具有負(fù)壓強(qiáng)。一般來說,我們常見的流體都是體積越小壓強(qiáng)越大的,或者說體積越大壓強(qiáng)越小的。但是暗能量不同,它是體積越大壓強(qiáng)越大。正是由于大量暗能量的存在,才使得我們的宇宙在加速膨脹,越變越大。
(摘自中科院物理研究所 羅會仟《水煮物理》,有刪改)
19.文章為什么要從“盲人摸象”寫起?(4分)
20.科普文的語言除準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)外,還具有不同于一般說明文的語言特色。請結(jié)合文章簡要分析下面兩句話的語言特色。(4分)
①不只是“女人是水做的”,其實男人也差不多都是“水貨”。(2分)
②全球大氣循環(huán)帶來的季風(fēng),就是地球的“呼吸機(jī)”。(2分)
21.文章第⑥自然段中使用了“蝴蝶效應(yīng)”“科幻電影”等材料,有何作用?(4分)
22.結(jié)合全文內(nèi)容,你認(rèn)為應(yīng)該怎樣對待我們周圍的流體。(6分)
參考答案:
19.①用寓言故事開篇,容易弓I起讀者閱讀興趣,符合科普文表達(dá)特點。②可以自然地聯(lián)系到“大象無形”,引出要介紹的對象——流體。(每點2分,共4分)
20.(1)運(yùn)用引用、化用的手法,幽默…請點此進(jìn)入高中說明文閱讀訓(xùn)練答案100則查看完整參考答案(本文答案在第8頁)…待流體。②用人們熟知的材料說明道理,易被接受,警示性強(qiáng)。(每點2分,共4分)
22.①要進(jìn)一步研究流體的特征,讓它更好地服務(wù)于人類生活。②要保護(hù)好身邊的流體,珍惜水資源.保護(hù)大氣層,避免環(huán)境惡化。③警惕流體不穩(wěn)定的特征,善待流體,防止遭受報應(yīng)。(每點2分,共6分)