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一天早上,著名物理学家、诺贝尔奖获得者欧内斯特·卢瑟福接到了一位同事的电话。一位同事说,他准备在物理答卷上给一名学生零分,但该学生声称他应该得到满分。于是师生们决定找一位公正的裁判,他们选择了卢瑟福。整张试卷只有一题。测试题如下:“如何用气压计测定建筑物的高度
”学生的回答是:“把气压计拿到楼顶,用一根长绳子绑住气压计,把气压计挂在地上,然后举起来,测量绳子的长度,长度就是高度建筑物的”。这个学生确实有充分的理由拿满分,因为他的回答绝对准确。但另一方面,给满分无疑说明他在物理方面有着出色的能力,但是的答案并没有证实这一点。如何决定
想了半天,卢瑟福建议学生再试一次,并给他6分钟的时间。他必须用物理知识来回答这个问题。五分钟过去了,学生什么也没写。卢瑟福问他是否想放弃,他回答说他有几个答案,正在尝试决定哪一个最好。卢瑟福为打扰他的思绪而道歉,并请他继续。下一分钟,他飞快地写下了下面的答案:“把气压计拿到屋顶边缘,松开手,让它自由落下,用秒表记录气压计落到地面的时间,然后利用自由落体公式(高度=0.5×重力加速度×时间平方),计算出建筑物的高度。看完学生们的回答后,卢瑟福问同事们是否还坚持之前的观点,同事笑了,然后说:称赞该学生表现出色,并给了他满分。当卢瑟福正要离开同事的办公室时,他突然想起那个学生说过他还有其他几个答案,就好奇地问他那些答案是什么。学生回答:“借助气压计测量建筑物高度的方法有很多种。例如,在晴天,将气压计拿到户外,测量气压计的高度、影子的长度以及建筑物投射阴影的长度。通过简单的比例法,就可以计算出建筑物的高度。”“太好了,”卢瑟福说,“还有什么其他方法呢
”学生微微一笑,回答道:“是的。有一个经典的方法,你可能会喜欢用。方法是:拿着气压计,开始爬楼梯,在墙上按顺序标记气压计的长度,记住如何总共做了很多标记。这个方法很简单,换句话说,使用”“很直接的方法。”卢瑟福微笑道。“当然,还有更复杂的方法。你可以将气压计绑在绳子的一端,让它像钟摆一样摆动,以测量地面和屋顶上的重力加速度g。理论上,根据这两个g的差值,可以推算出建筑物的高度。”“按照同样的方法,将气压计拿到建筑物的顶部,用一根长绳子将气压计绑住,然后将气压计被降低到接近地面,然后像钟摆一样摆动。根据摆动周期,可以计算出建筑物的高度。”“总之,”他总结道:“解决这个问题的方法有很多。”“也许最好的办法就是拿着气压计到大楼的地下室去敲大楼看门人的门。当看门人打开门时,你对他说:‘先生,我这里有一个很好的气压计。如果可以的话告诉我这座建筑的高度,气压计就是你的了。”说到这里,卢瑟福问学生是否真的不知道解决这个问题的最常规方法。他回答说知道,但他说从中学到大学,老师总是试图教他,他真的厌倦了他是怎么想的。这个学生的名字叫尼尔斯·玻尔。很多年后,他获得了诺贝尔物理学奖。
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