㈠ 物理學有什麼用途
什麼是物理 這是一個十分基礎的問題.翻開任何一本物理教科書,都不難找到這樣的定義:物理學是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學.但這只是對於物理這門科學在學術意義上的一種界定.而我們所面對的「物理」,它同時又是一門課程,於是就有必要從教育意義的層面上去進行一番再認識、再分析,以挖掘蘊含在其中的豐富內涵. 首先,物理是一門科學. 物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,它是發展最成熟、高度定量化的精密科學,又是具有方法論性質、被人們公認為最重要的基礎科學.物理學取得的成果極大地豐富了人們對物質世界的認識,有力地促進了人類文明的進步.正如國際純粹物理和應用物理聯合會第23屆代表大會的決議《物理學對社會的重要性》指出的,物理學是一項國際事業,它對人類未來的進步起著關鍵性的作用:探索自然,驅動技術,改善生活以及培養人才. 上世紀初相對論和量子力學的建立,為物理學的飛速發展插上了雙翅,取得了空前輝煌的成就,以致於人們將20世紀稱譽為「物理學的世紀」.什麼21世紀呢?有一種流行的說法:21世紀是生命科學的世紀.其實,這句話更確切的表述應該是:21世紀是物理科學全面介入生命科學的世紀.生命科學只有與物理相結合,才有可能取得更大的發展. 展望物理學的未來,充滿著機遇與挑戰.李政道先生在《物理的挑戰》一文中,曾提出21世紀物理領域所面對的四大難題:為什麼一些物理現象在理論上對稱但實驗結果不對稱?為什麼一半的基本粒子不能單獨存在而且看不見?為什麼全宇宙90%以上的物質是暗物質?為什麼每個類星體的能量竟然是太陽能量的1015倍?這些問題極大地激勵著人們不懈探索的勇氣與熱情.可以預見,一旦撥去這幾朵籠罩在物理天空中的烏雲,物理學將會展現出更加燦爛的前景. 其次,物理又是一種智能. 誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎.」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系.正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶. 大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻.有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功.——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例.這就是物理智能的力量.難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族! 當今,物理學的觸角已經伸向眾多領域,並取得了越來越大的成就,以至我們很難再用傳統的眼光去界分什麼是物理學了.1995年在我國廈門舉行了第十九屆國際統計物理學大會,會上交流論文的涉及面十分廣泛,諸如植物的花序、DNA葯物系統、交通的流量、文字的存儲等等,光看這些篇目,似乎都不太象是物理.什麼,究竟什麼是物理呢?幾年前,美國《今日物理》雜志,曾就此問題向讀者廣泛徵求意見.最後,他們推崇的答案是:物理學家所做的就是物理學.這話乍聽似覺偏頗,其實不無道理.因為在今天看來,物理學更多的是體現出一種智能,「代表著一套獲取知識、組織和應用知識的有效步驟和方法,把這套方法用到什麼問題上,這問題就變成了物理學.」(趙凱華語) 再次,物理還是一種文化. 從廣義來說,文化指的是人類歷史實踐過程中創造的物質財富和精神財富的總和.它包括科學文化和人文文化.同樣地,物理學家在長期科學實踐中所創造的大量物質產品與精神產品,也就構成了物理文化.物理文化是科學文化的重要組成部分. 大家知道,物理學是以實驗為基礎的科學,它的基本研究方式就是實踐,因而在客觀性上表現為「真」;物理學創造的成果最終是為了造福於人類,它在目的性上體現出「善」;另外,物理學還在人的情感、意識等多方面反映了「美」.正因為物理學本身兼具真、善、美的三重屬性,我們完全有理由說,物理不僅是一種文化,而且是一種高層次、高品位的文化. 物理學是求真的.物理最講究實證,物理學家在科學研究活動中最基本的態度就是實事求是,堅守「實踐是檢驗真理唯一標准」的原則.正如物理學家費曼所說:「不論你的想法有多美,不論你什麼聰明,更不論你名氣有多大,只要與實驗不符便是錯了,簡簡單單,這就是科學」.可以說,物理學的發展史,就是一部不斷修正錯誤、不斷逼近真理的「求真」史. 物理學是從善的.物理學致力於將人從自然中解放出來,從必然王國走向自由王國,幫助人們不斷認識自己,促使人的生活趨於高尚.這是物理學的價值取向和終極目標,因而物理學的本質是從善的;另外,物理學家的行為也是從善的.愛因斯坦曾這樣評價居里夫人和以她為代表的傑出物理學家:「第一流人物對時代和歷史進程的意義,在其道德方面,也許比單純的才智成就更大」.他們那種嚴謹求實的態度、獻身科學的精神,熱愛人民的情懷等等,對於後人無疑是一份尤為珍貴的人文財富. 物理學是至美的.德國物理學家海森伯說過:美是真理的光輝;羅馬哲學家普洛丁又說過:善是美的本原.由此,物理學因真而美、因善而美就是十分自然的了.物理的美屬於科學美,主要體現於簡單、對稱和統一;對稱則統一,統一則簡單,它們構成了物理學的基本美學准則. 翻開物理學的篇章,可以發現到處都跳動著美的音符,體現了人們對美的追求與創造.僅以統一性為例.當代物理學的發展,正朝著兩個相反的研究方向延伸:最宏大的宇宙與最微小的粒子.令人感到驚訝的是,隨著研究的深入,它們兩者並非是分道揚鑣、越走越遠,反倒顯示出不少殊途同歸、相反相成的跡象.例如,粒子物理學的一些研究成果常被天體物理學家所借鑒,用來探尋宇宙早期演化的圖象;(正由於此,粒子物理學在某種意義上也被稱為「宇宙考古學」.) 反過來,宇宙物理學的研究也為粒子物理學家提供了豐實的信息與印證.於是,物理學中兩個截然相反的分支,就這般奇妙地銜接在了一起——猶如一條怪蟒咬住了自己的尾巴. 又如,英國物理學家狹拉克首先發現,在自然界的某些物理量之間存在著下列引人注目的關系: 宇宙半徑/電子半徑≈1040,宇宙年齡/強衰變粒子壽命≈1040, 氫核與電子的電力/氫核與電子的引力≈1040,…… 在上述比數中,宇宙這個最大的系統,與基本粒子這個最小系統之間,竟然珠聯璧合達到了如此完美的統一,讓我們再次領略到了物理世界的美,一種動人心弦的壯麗的美.正是這許多美不勝收的事例,激發起人們對大自然由衷的贊嘆與敬畏,難怪愛因斯坦會說:「宇宙間最不可理解的,就是宇宙是可以理解的」. 通過以上分析,我們對於物理有了一個較為全面的認識:它既是一門科學,又是一種智能,更是一種文化.作為一名物理教師,能對自己所任教的物理作一番全方位的審視與剖析,這是十分必要的.一方面可使我們看到,物理原來有著如此豐富的的內涵,從而會更自覺、有意識的去挖掘和開發它的育人功能,全面提升教學質量;另一方面又使我們看到,物理原來有著如此美好的稟性,從而會更加鍾愛物理,更有激情地去從事物理教學.我以為,只有真正熱愛物理的物理教師,才能做到不僅教會學生理解物理、應用物理,而且還進一步引導他們去感悟物理、欣賞物理. 二、為什麼教物理 這是一個看似簡單卻又十分根本的問題,要正確回答並非易事.筆者對此問題的認識,就經歷過從「知識本位」到「學科本位」,最後又回歸到「學生本位」這樣一個曲折漸進的過程. 有很長一段時期,我都把物理教學的目標鎖定在知識層面上,認為教物理就是要把物理知識盡可能多地傳授給學生,以供他們今後一生的受用.因為我信奉「知識就是力量」.然而令人困惑的是,我們授予學生什麼多的物理知識,其中不乏象「F=ma」這類極其重要的知識,但在他們往後的生活和工作中,卻很少顯示出有什麼直接的功用.以至過了若干年後,許多學生把所學的物理知識幾乎忘得一干二凈,用他們的話說,「全部都還給老師了」.我為此感到深深的失落;但每當我向他們提出「高中三年豈不白讀了」的反詰時,這些離開學校多年的學生,卻又都會異口同聲地作出否定的回答,一致認為高中階段的學習,對於他們的成長起到了重要的奠基作用,可又說不清究竟是哪些具體知識所起的作用.我想,這大概好比晚飯,誰都不會否認吃飯對於生存的意義,然而誰又都說不清楚,吃了這頓飯究竟是在身上的什麼地方長了塊肉. 一位畢業已有二十餘年的學生,曾與筆者聊起他「印象最深」的一堂物理課.原來那堂課講的是重力勢能.當時為了說明重力勢能的相對性,我曾向學生提出過這樣的問題:有人站在五樓的窗檯上要往下跳,你說危險嗎?開始大家都認為這太玩命了,後來仔細一琢磨,又全都樂了:你別往窗外跳,往窗里跳不就沒事了嗎?這位學生覺得這個例子特有意思,於是經久不忘;但問他該例說明了什麼物理知識時,他說忘了.正當我面露憾色時,他緊接著的一番話卻令人寬慰,他說:「這個例子使我懂得凡事都是相對的,從不同角度看會有不同的結果」.盡管這堂課所傳授的物理知識,這位學生已經遺忘殆盡,但通過有關知識的學習而凝煉成的思想、方法等,卻在他的心裡銘刻上深深的印記.從這個意義上說,二十多年前的這堂物理課,對他不也是極有價值的嗎?學生從高中畢業後,他們中的大多數可能將告別物理,所學的物理知識終究會被忘記,到那時再回頭審視一下:物理教學留給他們的還有些什麼呢?如果在他們的身上,體現不出物理所給予的才智與啟迪,那將是物理教學的失敗.由此看來,具體的知識通常只是作為教學的載體,在知識的背後還有更多值得我們去追求的東西.正如我國資深科學家錢偉長教授說的:「我在大學里學的是物理學,……. 以物理學為對象我學到了調查研究,收集資料,分析資料和邏輯思維的能力,物理學的知識有時是很有用的,但通過物理學學到的這些能力,比物理學知識更有用.」錢老在讀書時就是通過「物理學」這個載體,獲得了很多比物理知識更重要的能力.所以,那種將物理教學等同於物理知識教學的看法是偏面的,而以「知識本位」來確立物理教學目標取向的做法同樣是短視的. 隨著教學實踐的深入,教師一般都會對自己所任教的學科日臻熟悉,從而格外鍾愛.可能是受了這種職業情感的影響,我還一度把物理教學的目標,定位於「將盡可能多的學生培養成為物理學家或物理工作者」.尤其是當我從農村普通中學調入重點高中,面對的是一個個聰穎好學的學生時,這種願望愈顯強烈.但我不久就發現,其它學科的教師大概也出於各自的職業偏好,都對學生有著與我類似的期望.這樣一來,大家自掃門前雪,各唱各的調,沒能將各學科的分力凝聚成一股合力,實際效果當然就差強人意了.尤其令我沮喪的是,班上那些物理學習優秀的「得意門生」,日後直接從事物理專業的竟然也少之又少.正當我陷於迷惘之時,復旦大學原校長楊福家先生的一則事例給了自己極大的啟迪.當年復旦大學曾對核物理專業的畢業生的去向做過一次調查,結果發現,只有不到十分之一的學生畢業後從事與核物理有關的工作,其餘的都紛紛改行,活躍在金融、企業或行政等崗位上.對此,多數人都斷言這是物理系的失敗,而楊福家卻認為這正是「復旦」的成功.因為,通過這四年本科的物理教育,使學生具備了良好的素質,為他們今後的發展打下了堅實的基礎,於是畢業後都能很快適應各種不同領域的工作.這也印證了趙凱華先生的話:「一個人學了物理之後干什麼都可以,他的物理沒有白學.在我看來,對於學物理的人無所謂『改行』…….」 經過上述曲折的認識歷程,使我逐漸看清了物理教學最終目標的聚焦點,既不在知識的本位上,也不在學科的本位上,而應該落實在我們的教育對象——學生的本位上. 對於「為什麼教物理」這個問題,也可以反過來設問:「如果我們不教物理,學生不學物理,將會對他們今後的發展留下那些缺憾?」一種顯而易見的回答是,學生將因此學不到許多重要的物理知識.這話沒錯,但不夠全面.因為除此之外,學生還將失去更為重要的,有關科學方法、科學精神等方面的培養與熏陶,從而最終影響他們的科學素養的提高.當前,物理已經深入到社會的方方面面,成為每一位有教養的公民都必須懂得的知識.對於大多數學生來說,他今天學習物理的目的,恐怕不是為了明天去進一步研究物理,而是有助於他去面對或決策所遇到的大量非物理的問題,為他們今後一生的文明、健康,高質量的生活奠定基礎.正如《面向全體美國人的科學》一書中所說的:「教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現自我和負責任的生活作準備.」 據此,對於「為什麼教物理」這個問題,最確切的答案就是:為提高全體學生的科學素養而教.——這應該成為我們的物理教學觀. 眾所周知,生物基因對於生物進化有著非同小可的作用,極其細微的基因差異,往往會導致生物之間的巨大差別.受此啟發,有不少社會學者正致力於尋求在人類文化傳承與發展過程中,有著哪些最為核心的要素,從而提出了「文化基因」的概念,並將其定義為人類文化系統中的「遺傳密碼」.文化基因的核心是思維方式和價值觀念.人類的進化比一般的生物進化更為復雜,它具有雙重進化機制,除了生物基因進化機制外,還有文化基因進化機制.教育正是推動文化基因機制的重要途徑.學校教育的要義,不只是文化現象的展示與詮釋,而在於文化基因的傳承和發展.物理教育當然也不例外.什麼,蘊含在物理教學中的「文化基因」究竟有些什麼呢?筆者以為主要體現為三個方面,即科學知識、科學方法和科學精神,因為這三者是構成科學素養最基本的要素.如果將科學素養比擬為一座金字塔,什麼科學知識猶如塔基,科學方法就是塔身,科學精神則是塔尖.物理教學的最高宗旨,就是為了構建這座宏偉的科學素養之塔而添磚加瓦.換言之,物理教學的核心價值就在於促進學生實現三個轉化:一是把人類社會積累的知識轉化為學生個體的知識,使他們知識世界是什麼樣的,成為一個客觀的人;二是把前人從事智力活動的思想方法轉化為學生認識能力,使他們明白世界為什麼是這樣的,成為一個理性的人;三是把蘊含在知識中的觀念、態度等轉化為學生的行為准則,使他們懂得怎樣使世界更美好,成為一個創造的人
㈡ 學習高中物理有什麼作用
高中物理怎麼樣?有哪些好的學習方法?
現在還有很多的小夥伴,都說對於高中物理這是難度比較大的學科,這就讓物理成了很多的高中生成了心裡的一種痛處,其實吧學習高中物理也是很簡單的,只要你掌握好思路,培養好自己的學習習慣,讓自己喜歡上這個學科,其實這還是比較簡單的.
高中物理試卷
讀好每一本教材,看好每一個單元,學會每一個小題,對於高中物理每一個練習都有關鍵的洞察力以及他的解決辦法,可能他們所用的知識都是一樣的,只要你記住一個定理就可以做很多類似的題.
㈢ 物理學好有什麼用
物理學好的用處:
物理可以解釋很多日常生活現象,坐電梯時會想到重力加速度,用高壓鍋時會想到壓強,有助於更好地理解這個世界。
高中學習的物理,一方面是對科學方法的一種訓練,另外一方面,學到的物理知識也會成為將來生活常識的一部分。
學生在學習物理過程中形成小的思維習慣,雖然現在意識不到,卻能受益終生。
提高思維的綜合能力
㈣ 物理學對我們有什麼用
物理是一門自然科學。在生活中,處處都有物理現象。物理雖然很難學,但是你會發現,物理是一個很有趣的課程。
金屬球實驗
二、填報專業
在我們廣東,高考是3+1+2的模式,首選科目是物理和歷史中任選一門,對於理科生來說,會選擇物理課程。畢竟,在高校填報專業志願時,百分之九十多的專業條件必須是物理學科。
三、未來就業
就業方面很廣泛,例如:物理老師,傳授知識;科研工作人員,為國家做出貢獻;天文學家,識辨天文。
結束語:
雖然好玩,但是很多學生物理成績出現掛科,因此要培養起對物理感興趣,愛上物理,下定決心,認真復習,成績會有所飛躍。
㈤ 物理在生活中有什麼作用
物理已滲透入生活中,無處不在,不管是力學, 光學,還是熱學等都在生活的小細節中得以體現。
宏觀物理學不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的;微觀物理學的誕生,起源於宏觀物理學無法很好地解釋黑體輻射、光電效應、原子光譜等新的實驗現象。它是宏觀物理學的一個修正,並隨著實驗技術與理論物理的發展而逐漸完善。
物理學研究的領域可分為下列方面:
凝聚態物理——研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組元間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和玻色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現)。
某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
以上內容參考:網路-物理學 (自然科學學科)
㈥ 學物理有什麼用
在物質層面,現在社會科技日新月異,掌握基本物理知識可以讓你走入社會不會有陌生和被動的感覺,不僅容易掌握現代的基本設備(如各種家電),而且也不容易上當受騙(現在偽科學和利用這些騙人的很多)!
在思想上,物理可以提升個人的唯物主義價值觀,可培養人實事求是的精神和理念,因此不大會迷信別人,而且做事判斷更容易成功,可以少走很多彎路!
在精神側面,學物理容易理解客觀決定主觀,理解宇宙自然的浩渺無邊,只有尊重科學規律才能得到應有的收獲,所以學物理可以防止人的思想走極端而產生心理疾病。還可以令人控制過多的慾望,道德高尚,不簡單追求物質而注重精神生活。會變得寬容,心態良好的度過一生。㈦ 學物理有什麼作用
有用,不管你將來從事什麼工科類的工作,都需要用到物理的基礎知識。。
比如磁場,電流,沒有物理學的基礎,這些東西你學起來就很吃力
我是做電氣設計的,就需要用到物理學基礎。㈧ 學物理有什麼用
物理是研究自然科學的,我們生活中處處離不開物理。
㈨ 學物理有什麼用啊
目前,世界還處於科學蒙昧期,物理作為當今最接近科學的學科自然十分重要。對於國家而言,當前正處於第三次科技革命中,而其主要是由物理學上的多個原理引領的。想要藉此東風以達我復興中華之使命,就必然需要培養物理學的人才;對於個人學習而言,物理學不但是其他諸多學科之基礎,不論理科還是工科,不學習物理學,不掌握物理的基本思想方法,是很難學習與掌握相關的專業知識的。甚至連許多文科類,經濟類,農林類也大量的借鑒物理學以求突破。物理是研究物之本性的,學好物理學自然也能對世界萬物有所理解。對於想追求人生道義,天地至理的人來說,學習研究物理學自然也是大有裨益的。不知道你是什麼情況,只能籠統敘之。倘若你還在中學階段,又恰巧沒有遇到能夠引起你學習物理學興趣的老師,而對物理學失去了興趣。那麼建議你還是慢慢的自己走進她的世界去發現她的美。總之,物理學很重要,而且很美。
㈩ 物理有什麼生活用途
生活物理
1、 兩車間為何要保持車距?
前後車之間要保持一定的距離,距離的多少要根據汽車行駛速度、駕駛員的反應時間、汽車的制動功能、路面情況而定。
反應時間與駕駛員的身體狀況、注意力集中程度有關。
制動功能與汽車本身性能有關。千萬不可忽視汽車會臨時出現故障哦。
路面情況要考慮雨天、下雪天、結冰、沙石、稻草等影想。
2、螞蟻從高處落下為何不會摔死?
眾所周知,人從樓上掉下摔不死也會摔成重傷,可是螞蟻從高處落下卻會安然無恙,你知道其中的秘密嗎?
原來是這樣:物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力,其阻力的大小與物體和空氣接觸的表面積大小有關。越小的物體其表面積大小和重力大小的比值越大,即阻力越容易和重力相平衡,從而不致於下降的速度越來越大,也就是說微小的物體可以在空氣中以很小的速度下落,所以螞蟻落地時速度很小,不至於摔死。
我們還可以設想一種方法使螞蟻摔死:把螞蟻放在一根真空的長玻璃管中。當螞蟻在這種管子中下落時,因為沒有空氣阻力,如果管子足夠長,螞議就有可能摔死。
3、跳高運動員為何要助跑?
在體育比賽中,跳遠的運動員選擇較長的助跑距離,而跳高 運動員的助跑距離則要短得多。如果選擇較長的助跑距離,是否 就跳不高呢?
跳高運動員能騰起越過橫桿,靠的是助跑的慣性力和起跳蹬 地的支撐反作用力。由於慣性力的方向是水平向前的,而支撐反 作用力是垂直(或近似垂直)向上的,所以起跳後的身體重心沿 著一個拋物線軌跡運動。這個拋物線軌跡的高度,取決於起跳時 騰起初速度和騰起角的大小,也就是說,騰起初速度和騰起角是 增加跳高高度的關鍵。一般說來,應該盡可能增大這兩項數值。 最大騰起角為90度。然而,由於跳高不是單純的垂直向上運動, 越過橫桿還必須有一個向前的力量;再則,還須充分利用水平速 度來增大騰起初速度,因此,騰起角應小於90度。至於騰起初速度 ,則和運動員的素質和技術的熟練程度密切相關。騰起初速度越大, 跳得就越高。當騰起角一定時,騰起初速度是起決定作用的。
4、橋面為何要設計成拱形向上的?
橋是不是不應該設計成拱形向上的,而應該設計成凹形的為好。因為汽車在向下行駛之前具備一定的勢能,這個勢能可以幫助它順利地到達橋的那一端。可是拱形向上的橋卻沒有這個優點。
橋設計成向上的理由,是因為汽車經過橋中部時,橋所承受的壓力較小;而相比之下,凹形橋承受的壓力較大。
由於汽車經過一個弧形的時候,需要有一個向心力F,它是由重力Mg和支承力N合成的。
在拱形橋:F=Mg-N ∴ N=Mg-F
在凹形橋:F=N-Mg ∴ N=Mg+F
由上述兩個式子可見,拱形橋的N較小,N是橋對汽車的支承力,其大小等於汽車對橋的壓力。所以拱形橋對橋的結構強度設計上有利。至於茜露的理由是對汽車而言,為了汽車能利用勢能節約一點汽油,反而改變橋的設計,這豈不是本末倒置了嗎?
5、肥皂泡為什麼開始時上升,隨後便下降?
日常生活中,我們常看到一些小朋友吹肥皂泡,一個個小肥皂泡從吸管中飛出,在陽光的照耀下,發出美麗的色彩。此時,小朋友們沉浸在歡樂和幸福之中,我們大人也常希望肥皂泡能飄浮於空中,形成一道美麗的風景。但我們常常是看到肥皂泡開始時上升,隨後便下降,這是為什麼呢?
這個過程和現象,我們只要留心想一下,就會發現,它其中包含著豐富的物理知識。在開始的時候,肥皂泡里是從嘴裡吹出的熱空氣,肥皂膜把它與外界隔開,形成里外兩個區域,裡面的熱空氣溫度大於外部空氣的溫度。此時,肥皂泡內氣體的密度小於外部空氣的密度,根據阿基米得原理可知,此時肥皂泡受到的浮力大於它受到的重力,因此它會上升。這個過程就跟熱氣球的原理是一樣的。
隨著上升過程的開始和時間的推移,肥皂泡內、外氣體發生熱交換,內部氣體溫度下降,因熱脹冷縮,肥皂泡體積逐步減小,它受到的外界空氣的浮力也會逐步變小,而其受到的重力不變,這樣,當重力大於浮力時,肥皂泡就會下降。
6、作用力與反作用力
能使物體運動狀態發生變化的力叫作用力,反作用力是作用力的反沖力。牛頓力學中的三大定律之一就是「作用力與反作用力」定律。作用力與反作用力的例子在日常生活中無處不在:
1.人走在路上,人給地面一向後作用力,地面給人一向前的反作用力,於是人 往前運動;
2.火箭也是靠反作用力,才能飛向太空。
7、過山車中的物理知識
過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學感興趣,那麼在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感,還有助於理解力學定律。實際上,過山車的運動包含了許多物理學原理,人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恆、加速度和力交織在一起產生的效果,那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子,只要收緊你的腹肌,保護好腸胃就行了,當然,如果你的身體條件和心理承受能力的限制,無法親身體驗過山車帶來的種種感受,你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。
在開始旅行時,過山車的小列車是靠一個機械裝置的推力推上最高點的,但在第一次下行後,就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上,從這時起,帶動它沿著軌道行駛的惟一的"發動機"將是引力勢能,即由引力勢能轉化為動能、又由動能轉化為引力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。
第一種能,即引力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量,是由於它的高度和由引力產生的加速度而來的。對過山車來說,它的勢能在處於最高點時達到了最大值,也就是當它爬升到"山丘"的頂峰時最大。當過山車開始下降時,它的勢能就不斷地減少(因為高度下降了),但它不會消失,而是轉化成了動能,也就是運動能。不過,在能量的轉化過程中,由於過山車的車輪與軌道的摩擦而產生了熱量,從而損耗了少量的機械能(動能和勢能)。這就是為什麼要設計成隨後的小山丘比開始時的小山丘要低的原因:過山車已經沒有上升到像前一個小山丘那樣的高度所需要的機械能了。過山車最後一節小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上,下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最後一節車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快,這是由於引力作用於過山車中部的質量中心的緣故。這樣,乘坐在最後一節車廂的人就能快速地達到和跨越最高點,從而產生一種要被拋離的感覺,因為質量中心正在加速向下。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的,否則在到達頂峰附近時,小車廂就可能脫軌甩出去。車頭部的車廂情況就不同了,它的質量中心在「身後」,在短時間內,它雖然處在下降的狀態,但是它要"等待"質量中心越過高點被引力推動。
到達「瘋狂之圈」時,沿直線軌道行進的過山車突然向上轉彎。這時,乘客就會有一種被擠壓到軌道上的感覺,因為這時產生了一種表觀的離心力。事實上,在環形軌道上由於鐵軌與過山車相互作用產生了的一種向心力。這種環形軌道是略帶橢圓形的,目的是為了"平衡"引力的制動效應。當過山車達到圓形軌道的最高點時,事實上它會慢下來,但如果彎曲的程度較小時,這種現象會減弱。一旦過山車走完了它的行程,機械制動裝置就會非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由氣缸來控制的。
8、彈簧無處不在:
在我們的日常生活中,彈簧形態各異,處處都在為我們服務。常見的彈簧是螺旋形的,叫螺旋彈簧。做力學實驗用的彈簧秤、擴胸器的彈簧等都是螺旋彈簧。螺旋彈簧有長有短,有粗有細:擴胸器的彈簧就比彈簧秤的粗且長;在抽屜鎖里,彈簧又短又細,約幾毫米長;有一種用來緊固螺母的彈簧墊圈,只有一圈,在緊固螺絲螺母時都離不開它。螺旋彈簧在拉伸或壓縮時都要產生反抗外力作用的彈力,而且在彈性限度內,形變越大,產生的彈力也越大;一旦外力消失,形變也消失。有的彈簧製成片形的或板形的,叫簧片或板簧。在口琴、手風琴里有銅制的發聲簧片,在許多電器開關中也有銅制的簧片,在玩具或鍾表裡的發條是鋼制的板簧,在載重汽車車廂下方也有鋼制的板簧。它們在彎曲時會產生恢復原來形狀的傾向,彎曲得越厲害,這種傾向越強。有的彈簧像蚊香那樣盤繞,例如,實驗室的電學測量儀表(電流計、電壓計)內,機械鍾表中都安裝了這種彈簧。這種彈簧在被扭轉時也會產生恢復原來形狀的傾向,叫做扭簧。
形形色色的彈簧在不同場合下發揮著不同的功能:
1. 測量功能
我們知道,在彈性限度內,彈簧的伸長(或壓縮)跟外力成正比。利用彈簧這一性質可製成彈簧秤。
2. 緊壓功能
觀察各種電器開關會發現,開關的兩個觸頭中,必然有一個觸頭裝有彈簧,以保證兩個觸頭緊密接觸,使導通良好。如果接觸不良,接觸處的電阻變大,電流通過時產生的熱量變大,嚴重的還會使接觸處的金屬熔化。卡口燈頭的兩個金屬柱都裝有彈簧也是為了接觸良好;至於螺口燈頭的中心金屬片以及所有插座的接插金屬片都是簧片,其功能都是使雙方緊密接觸,以保證導通良好。在盒式磁帶中,有一塊用磷青銅製成的簧片,利用它彎曲形變時產生的彈力使磁頭與磁帶密切接觸。在釘書機中有一個長螺旋彈簧它的作用一方面是頂緊釘書釘,另一方面是當最前面的釘被推出後,可以將後面的釘送到最前面以備釘書時推出,這樣,就能自動地將一個個釘推到最前面,直到釘全部用完為止。許多機器自動供料,自動步槍中的子彈自動上膛都靠彈簧的這種功能。此外,像夾衣服的夾子,圓珠筆、鋼筆套上的夾片都利用彈簧的緊壓功能夾在衣服上。
3. 復位功能
彈簧在外力作用下發生形變,撤去外力後,彈簧就能恢復原狀。很多工具和設備都是利用彈簧這一性質來復位的。例如,許多建築物大門的合頁上都裝了復位彈簧,人進出後,門會自動復位。人們還利用這一功能製成了自動傘、自動鉛筆等用品,十分方便。此外,各種按鈕、按鍵也少不了復位彈簧。
4. 帶動功能
機械鍾表、發條玩具都是靠上緊發條帶動的。當發條被上緊時,發條產生彎曲形變,存儲一定的彈性勢能。釋放後,彈性勢能轉變為動能,通過傳動裝置帶動時、分、秒針或輪子轉動。在許多玩具槍中都裝有彈簧,彈簧被壓縮後具有勢能,扣動扳機,彈簧釋放,勢能轉變為動能,撞擊小球沿槍管射出。田徑比賽用的發令槍和軍用槍支也是利用彈簧被釋放後彈性勢能轉變為動能撞擊發令紙或子彈的引信完成發令或發火任務的。
5. 緩沖功能
在機車、汽車車架與車輪之間裝有彈簧,利用彈簧的彈性來減緩車輛的顛簸。
6. 振動發聲功能
當空氣從口琴、手風琴中的簧孔中流動時,沖擊簧片,簧片振動發出聲音
9、雨衣為什麼不透水呢?
下雨天,外出的人們不是打傘,就是穿雨衣。雨衣為什麼不透水呢?奧妙就在製作材料上。就拿布制雨衣來說吧,它是用防雨布(經過防水劑處理的普通棉布)製成的。防水劑是一種含有鋁鹽的石蠟乳化漿。石蠟乳化以後,變成細小的粒子,均勻地分布在棉布的纖維上。石蠟和水是合不來的、水碰見石蠟,就形成橢圓形水珠,在石蠟上面滾來滾去。可見,是石蠟起了防雨的作用。物理學上把這種不透水的現象,叫做「不浸潤現象」。而水一旦遇到普通棉布,就通過纖維間的毛細管滲透進去,這就叫做「浸潤現象」。
物體是由分子組成的。同一種物質的分子之間的相互作用力,叫做內聚力;而不同物質的分子之間的相互作用力,叫做附著力。在內聚力小於附著力的情況下,就會產生「浸潤現象」;反之,則會出現「不浸潤現象」。雨衣不透水,正是由於水的內聚力大於水對雨衣的附著力的緣故。
物理學還告訴我們:水的內聚力作用在水表面形成表面張力。水的表面張力使水面形成一層彈性薄膜,當水和其它物體接觸時,只要水對它不浸潤,那麼這層彈性膜就是完好的、可以把水緊緊地包裹著。有人試驗過:巧妙地把水倒進浸過蠟的金屬篩里,水並沒有從篩眼裡漏下去。
常見的玻璃,看起來光滑晶亮。可是,水遇上它,卻緊緊地纏住不放,帶來了種種麻煩:下雨的時候,車前窗玻璃上的雨水擋住了司機的視線,很不安全,於是只好開動劃水器,把雨水排去;戴眼鏡的人,在喝熱水的時候,鏡片立即蒙上一層霧汽,擋住了視線,什麼東西也看不見了。
人們知道了水的表面張力的特性,了解了水的內聚力與附著力的關系以後,不僅巧妙地製成了雨衣,而且還造出了新穎的「憎」水玻璃——在普通玻璃上塗一層硅有機化合物葯膜,它大大削弱了霧汽對玻璃的附著力。用這種憎水玻璃做鏡片,為戴眼鏡的人解除了蒙霧的苦惱;把這種玻璃安在車的前窗上,劃水器也就用不著了。現在你該能說出篷布、布傘不漏雨的道理了吧!
10、「香蕉球」是怎樣踢出來的?
如果你經常觀看足球比賽的話,一定見過罰前場直接任意球。這時候,通常是防守方五六個球員在球門前組成一道「人牆」,擋住進球路線。進攻方的主罰隊員,起腳一記勁射,球繞過了「人牆」,眼看要偏離球門飛出,卻又沿弧線拐過彎來直進球門,讓守門員措手不及,眼睜睜地看著球進了大門。這就是頗為神奇的「香蕉球」。
為什麼足球會在空中沿弧線飛行呢?原來,罰「香蕉球」的時候,運動員並不是拔腳踢中足球的中心,而是稍稍偏向一側,同時用腳背摩擦足球,使球在空氣中前進的同時還不斷地旋轉。這時,一方面空氣迎著球向後流動,另一方面,由於空氣與球之間的摩擦,球周圍的空氣又會被帶著一起旋轉。這樣,球一側空氣的流動速度加快,而另一側空氣的流動速度減慢。物理知識告訴我們:氣體的流速越大,壓強越小(伯努利方程)。由於足球兩側空氣的流動速度不一樣,它們對足球所產生的壓強也不一樣,於是,足球在空氣壓力的作用下,被迫向空氣流速大的一側轉彎了。
乒乓球中,運動員在削球或拉弧圈球時,球的線路會改變,道理與「香蕉球」一樣。
要以最快的速度從一個地方去到數百公里,甚至數千公里以外的地方,一般人都會選擇乘搭飛機。可是,在不久的將來,一種新的交通工具將會帶領人們以高速於城市之間穿梭。
目前為止,一般的子彈火車能以 200 km/h 的速度前進。由於火車與路軌之間的磨擦力限制了火車的最高速度,所以人們便開始研究能懸浮於路軌之上的火車,於是便有磁浮火車的出現了。
顧名思義,磁浮火車是利用磁力使火車懸懸浮於路軌之上。磁浮火車經常被稱為 Mangle,即 Magnetically Levitated train 的簡寫。但是,利用一般的磁鐵並不能把火車穩定地浮起。要是你將兩塊磁鐵的北極相對,你會發現無法使一塊磁鐵穩定地浮在另一塊上 (圖一)。所以,要把火車浮起並不如想像中般簡單。
真正磁浮火車是如何浮起來的?目前,磁浮火車還在試驗階段。德國科學家設計了一個名為 Transrapid 的系統,利用了「電磁力懸浮法」(EMS) 把火車浮起 (圖二)。在這個系統中,火車的底部包著一條導軌,在火車底部起落架的電磁鐵向著導軌,磁力使火車懸浮在導軌之上約一厘米,即使在靜止的時候,火車仍然保持浮起。其它導引磁鐵則能使火車在行使時保持穩定。
日本的科學家則利用了「電動力懸浮法」(EDS) 把火車浮起。還記得甚麼是「電磁感應」嗎?當磁鐵在導體附近移動,導體內的磁場會因而改變 (圖三),並感應出電流。感應電流又能產生磁場,根據楞次定律,這樣產生出來的磁場總是傾向於抗拒引起這個感應的改變。「電動力懸浮法」應用了電磁感應的原理。圖四(a)顯示了這種磁浮火車的原理。火車在導槽內行走,槽的兩邊安有一系列 "8" 字形的線圈。當一輛列車快速駛過時,車兩邊的超導磁鐵便會在線圈上感應出電流。巧妙的是,超導磁鐵在 "8" 字形的線圈中心以下經過,因此 "8" 字形線圈下半部的磁通量改變比上半部大,感應出如圖四(b)所示的電流,產生磁力。"8" 字形線圈下半部的磁極與超導磁鐵的磁極相同,上半部則與之相反,結果是這兩部分的線圈對超導磁鐵產生的磁力,都有一個向上的分力,把列車懸浮起來。由於"8" 字形線圈只有在超導磁鐵運動時才能感應出電流並產生磁性,因此當火車靜止的時候,便不能浮起。所以,火車在啟動時會首先靠輪子來滑行,直到產生的磁力足以承托火車的重量,才將輪子收起來,就好像飛機起飛一樣。
那麼,磁浮火車是怎樣被推動的?它的基本原理很簡單。以日本的磁浮火車為例。移動的列車帶同超導磁鐵在導槽兩邊的線圈感應出電流,根據這些訊息,系統便會把交流電輸入導槽兩邊的推進線圈,產生南北梅花間竹的磁極 (圖五),對超導磁鐵造成拉力和推力,使列車加速。
磁浮火車能懸浮在路軌上行駛,免除了火車與路軌之間的磨擦力,故能以高速飛馳。估計未來的磁浮火車能以高達 500 km/h 的速度行駛,比現在最快的火車速度要高一倍。此外,磁浮火車非常寧靜。德國農民在磁浮火車路軌附近工作,幾乎察覺不到有火車經過呢!但磁浮火車有一個缺點,就是建造導軌的費用昂貴。磁浮火車只能在這些導軌上走,大大限制了它的發展。估計未來的鐵路發展,仍會以傳統火車為主。
值得中國人民興奮的是,世界上第一條商用的磁浮鐵路將於 2003 年於中國面世。這個計劃耗資 26 億元人民幣。到時 Transrapid 磁浮火車將會帶領人們以 200 km/h 的高速穿梭於上海市中心和浦東國際機場之間,整個旅程只需 10 分鍾!
鏡子問題
人距鏡越遠越走樣。因為鏡子里的像由鏡後鍍銀面的反射形成的,鍍銀面的不平或玻璃厚薄不勻都會產生走樣。走樣的鏡子,人距鏡越遠,由光放大原理,鍍銀面的反射光到達的位置偏離正常位置就越大,鏡子越走樣
以上回答你滿意么?