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用气压计测建筑物高度的办法


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关键字:办法 2005-8-28

 

  很久以前,我接到我的同事的一个电话,他问我愿不愿意为一个试题的评分做鉴定人。好像是他想给他的一个学生答的一道物理题打零分,而他的学生则声称他应该得满分,这位学生认为如果这种测验制度不和学生作对,他一定要争取满分。导师和学生同意将这件事委托给一个公平无私的仲裁人,而我被选中了……

  我到我同事的办公室,并阅读这个试题。试题是:“试证明怎么能够用一个气压计测定一栋高楼的高度。”

  学生的答案是:“把气压计拿到高楼顶部,用一根长绳子系住气压计,然后把气压计从楼顶向楼下坠,直到坠到街面为止;然后把气压计拉上楼顶,测量绳子放下的长度。这长度即为楼的高度。”

  这是一个有趣的答案,但是这学生应该获得称赞吗?我指出,这位学生应该得到高度评价,因为他的答案完全正确。另一方面,如果高度评价这个学生,就可以给他物理课程的考试打高分;而高分就证明这个学生知道一些物理学知识,但他的回答又不能证明这一点……

  我让这个学生用6分钟回答同一问题,但必须在回答中表现出他懂得一些物理学知识……在最后一分钟里,他赶忙写出他的答案,它们是:把气压计拿到楼顶,让它斜靠在屋顶有边缘处。让气压计从屋顶落下,让停表记下它落下的时间,然后用落下的距离等于重力加速度乘下落时间的平方的一半算出建筑物的高度。

  看了这答案之后,我问我的同事他是否让步。他让步了,于是我给了这个学生几乎是最高的评价。正当我要离开我同事的办公室时,我记得那位同学说他还有另外一个答案,于是我问是什么样的答案。学生回答说:“啊,利用气压计测出一个建筑物的高度有许多办法。例如,你可以在有太阳的日子在楼顶记下气压表上的高度和它影子的长度,又测出建筑物影子的高长度,就可以利用简单的比例关系,算出建筑物的高度。”

  “很好,”我说,“还有什么答案?”

  “有呀,”那个学生说,“还有一个你会喜欢的最基本的测量方法。你拿着气压表,从一楼登梯而上,当你登楼时,用符号标出气压表上的水银高度,这样你可以用气压表的单位得到这栋楼的高度。这个方法最直截了当。

  “当然,如果你还想得到更精确的答案,你可以用一根弦的一端系住气压表,把它像一个摆那样摆动,然后测出街面和楼顶的g值(重力加速度)。从两个g值之差,在原则上就可以算出楼顶高度。”最后他又说:“如果不限制我用物理学方法回答这个问题,还有许多其他方法。例如,你拿上气压表走到楼房底层,敲管理人员的门。当管理人员应声时,你对他说下面一句话:‘亲爱的管理员先生,我有一个很漂亮的气压表。如果你告诉我这栋楼的高度,我将把这个气压表送给您……’”

用气压计测建筑物高度的办法

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