黑色卫衣搭配什么裙子:几万条----生活中物理和化学知识妙用(非常全)

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/07/04 19:12:29
厨房中的物理知识
我们认真观察厨房里燃料、炊具,做饭、做菜等全部过程,回忆厨房中发生的一系列变化,会看到有关的物理现象。利用物理知识解释这些现象如下:
一、与电学知识有关的现象
1、电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能,都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。
2、排气扇(抽油烟机)利用电能转化为机械能,利用空气对流进行空气变换。
3、电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头,插入三孔插座,防止用电器漏电和触电事故的发生。
4、微波炉加热均匀,热效率高,卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能,再将电磁能转化为内能。
5、厨房中的电灯,利用电流的热效应工作,将电能转化为内能和光能。
6、厨房的炉灶(蜂窝煤灶,液化气灶,煤灶,柴灶)是将化学能转化为内能,即燃料燃烧放出热量。
二、与力学知识有关的现象
1、电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器,水面总是相平的。
2、菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积,增大压强。
3、菜刀的刀刃有油,为的是在切菜时,使接触面光滑,减小摩擦。
4、菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹,使接触面粗糙,增大摩擦。
5、火铲送煤时,是利用煤的惯性将煤送入火炉。
6、往保温瓶里倒开水,根据声音知水量高低。由于水量增多,空气柱的长度减小,振动频率增大,音调升高。
7、磨菜刀时要不断浇水,是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加,温度升高,刀口硬度变小,刀口不利;浇水是利用热传递使菜刀内能减小,温度降低,不会升至过高。
三、与热学知识有关的现象
(一)与热学中的热膨胀和热传递有关的现象
1、使用炉灶烧水或炒菜,要使锅底放在火苗的外焰,不要让锅底压住火头,可使锅的温度升高快,是因为火苗的外焰温度高。
2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成,是因为木料是热的不良导体,以便在烹任过程中不烫手。
3、炉灶上方安装排风扇,是为了加快空气对流,使厨房油烟及时排出去,避免污染空间。
4、滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。这是因为砂锅是热的不良导体,烫砂锅放在湿地上时,砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢,砂锅内外收缩不均匀,故易破裂。
5、往保温瓶灌开水时,不灌满能更好地保温。因为未灌满时,瓶口有一层空气,是热的不良导体,能更好地防止热量散失。
6、炒菜主要是利用热传导方式传热,煮饭、烧水等主要是利用对流方式传热的。
7、冬季从保温瓶里倒出一些开水,盖紧瓶塞时,常会看到瓶塞马上跳一下。这是因为随着开水倒出,进入一些冷空气,瓶塞塞紧后,进入的冷空气受热很快膨胀,压强增大,从而推开瓶塞。
8、冬季刚出锅的热汤,看到汤面没有热气,好像汤不烫,但喝起来却很烫,是因为汤面上有一层油阻碍了汤内热量散失(水分蒸发)。
9、冬天或气温很低时,往玻璃杯中倒入沸水,应当先用少量的沸水预热一下杯子,以防止玻璃杯内外温差过大,内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力,致使杯破裂。
10、煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿,容易剥壳。因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩,但它们收缩的程度不一样,从而使两者脱离。
物体的颜色
透明体的颜色是由它透过的色光来决定的,例如:红玻璃只透过红光,洁净的水能透过全部色光,则水是无色的透明体。
不透明体的颜色是由他反射的色光决定的,例如:黄纸反射黄光,吸收其他一切色光,它就是黄色。白纸几乎反射各种色光,它就是白色的。如果某物体把几乎所有色光全部吸收,它就是黑色的。
各种色光都是由红,绿,蓝,3种基本颜色混合而成的,例如:红+绿=黄。
烧开水时的发现
大家一定读过这么一个故事:一天瓦特在炉前替奶奶烧开水,当水烧开的时候他发现,蒸汽把壶盖顶起来了。善于思考的瓦特由此想到用蒸汽来做更吃力、更有用的工作。以后,故事演变下去,变成了瓦特发明了蒸汽机。
1736 年1 月19 日,瓦特出生了英国格拉斯哥城附近的格林诺克小镇。父亲是个木匠,家里很穷,他就跟着父亲做些木工活,从小养成了对制造机械的浓厚兴趣。十八岁时,瓦特到格拉斯哥城当徒工,学习制造教学仪器。后来他又去伦敦一个钟表店学习修理钟表,最后他又回到格拉斯哥城,在格拉斯哥大学当教学仪器修理工。
1761 年,大学里的一台纽考门蒸汽机坏了,让瓦特去修理。这可是难得的好机会。在修理时,他发现这台机器有很大的缺点,一个是活塞动作不连续;另一个是浪费蒸汽太多,而且动作缓慢,有点象老牛拉破车。于是瓦特决心改进这种机器,他花费好几年时间进行了大量实验。功夫不负有心人,瓦特终于成功地创造了高效率蒸汽机。图中展示了瓦特造出的一台单动式蒸汽机示意图。从图中可以看出,开始阀门A 打开,阀门B 关闭。从锅炉获得的蒸汽进入汽缸,蒸汽就推动汽缸中的活塞向上,通过机械机构就带动轮子转动。当活塞到汽缸顶部,阀门B 打开,阀门A 关闭,蒸汽就离开汽缸进入冷凝器,汽缸内压力就降低,在顶部的活塞由于大气压而达到底部,然后再关闭阀门B,打开阀门A,又开始重复上述过程。在以后的几年中,瓦特又经过多次改革,终于在1784 年制成了用于交通运输的火车、轮船动力的蒸汽机。瓦特蒸汽机的发明,带来了一场轰轰烈烈的欧洲工业革命。
(二)与物体状态变化有关的现象
1、液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体液化再装入钢罐中的;使用时,通过减压阀,液化气的压强降低,由液态变为气态,进入灶中燃烧。
2、用焊锡的铁壶烧水,壶烧不坏,若不装水,把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃,锡的熔点是232℃,装水烧时,只要水不干,壶的温度不会明显超过100℃,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,故壶烧不坏。若不装水在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就烧坏了。
3、烧水或煮食物时,喷出的水蒸气比热水、热汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤时要放出大量的热量(液化热)。
4、用砂锅煮食物,食物煮好后,让砂锅离开火炉,食物将在锅内继续沸腾一会儿。这是因为砂锅离开火炉时,砂锅底的温度高于100℃,而锅内食物为100℃,离开火炉后,锅内食物能从锅底吸收热量,继续沸腾,直到锅底的温度降为100℃为止。
5、用高压锅煮食物熟得快些。主要是增大了锅内气压,提高了水的沸点,即提高了煮食物的温度。
6、夏天自来水管壁大量“出汗”,常是下雨的征兆。自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏,而是自来水管大都埋在地下,水的温度较低,空气中的水蒸气接触水管,就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”,说明空气中水蒸气含量较高,湿度较大,这正是下雨的前兆。
7、煮食物并不是火越旺越快。因为水沸腾后温度不变,即使再加大火力,也不能提高水温,结果只能加快水的汽化,使锅内水蒸发变干,浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后,用小火保持水沸腾就行了。
8、冬天水壶里的水烧开后,在离壶嘴一定距离才能看见“白气”,而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低;壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。
9、油炸食物时,溅入水滴会听到“叭、叭”的响声,并溅出油来。这是因为水的沸点比油低,水的密度比油大,溅到油中的水滴沉到油底迅速升温沸腾,产生的气泡上升到油面破裂而发出响声。
10、当锅烧得温度较高时,洒点水在锅内,就发出“吱、吱”的声音,并冒出大量的“白气”。这是因为水先迅速汽化后又液化,并发出“吱、吱”的响声。
11、当汤煮沸要溢出锅时,迅速向锅内加冷水或扬(舀)起汤,可使汤的温度降至沸点以下。加冷水,冷水温度低于沸腾的汤的温度,混合后,冷水吸热,汤放热。把汤扬起的过程中,由于空气比汤温度低,汤放出热,温度降低,倒入锅内后,它又从沸汤中吸热,使锅中汤温度降低。
(三)与热学中的分子热运动有关的现象
1、腌菜往往要半月才会变咸,而炒菜时加盐几分钟就变咸了,这是因为温度越高,盐的离子运动越快的缘故。
2、长期堆煤的墙角处,若用小刀从墙上刮去一薄层,可看见里面呈黑色,这是因为分子永不停息地做无规则的运动,在长期堆煤的墙角处,由于煤分子扩散到墙内,所以刮去一层,仍可看到里面呈黑色。
我们在日常生活、生产中只要细心观察身边的物理现象,联系到我们学过的物理知识,去分析和解释这些现象,就能够提高观察、分析及解决物理问题的能力。
我们在厨房里,若留心看一下其中的炉灶、器皿以及做饭、炒菜中出现的一些现象,定会发现很多处要用到物理知识。
一、热凉粥或冷饭时,锅内发出”扑嘟、扑嘟”的声音,并不断冒出气泡来,但一尝,粥或饭并不热,这是为什么?
把凉粥或饭烧热与烧开水是不一样的。虽然水是热的不良身体,对热的传导速度很慢,但水具有很好的流动性。当锅底的水受热时,它就要膨胀,密度减小就上浮,周围的凉水就流过来填补,通过这种对流,就把锅底的热不断地传递到水的各部分而使水变热。而凉粥或饭,既流动性差又不易传导热。所以,当锅底的粥或饭吸热后,温度就很快上升,但却不能很快地向上或四周流动,大量的热就集中在锅底而将锅底的粥烧焦。因热很难传到粥的上面,所以上面的粥依然是凉的。加热凉粥或饭时,要在锅里多加一些水,使粥变稀,增强它的流动性。此外,还要勤搅拌,强制进行对流,这样可将粥进行均匀加热。
二、用砂锅煮肉或烧汤时,当汤水沸腾后从炉子上拿下来,则汤水仍会继续沸腾一段时间,而铁、铝锅却没这种现象,这是为什么?
因为砂锅是陶土烧制成的,而非金属的比热比金属大得多,传热能力比金属差得多。当砂锅在炉子上加热时,锅外层的温度大大超过100℃,内层温度略高于100℃。此时,锅吸收了很多热量,储存了很多热能。将砂锅从炉子上拿下来后,远高于100℃的锅的外层就继续向内层传递热量,使锅内的汤水仍达到100℃而能继续沸腾一段时间,铁、铝锅就不会出现这种现象(其原因请同学们自己分析)。
三、炒肉中的“见面熟”。逢年过节,人们总要炒上几个肉菜,那么怎样爆炒肉片呢?
若将肉片直接放入热油锅里去爆炒,则瘦肉纤维中所含的水分就要急剧蒸发,致使肉片变得干硬,甚至于会将肉炒焦炒糊,大大失去鲜味。为把肉片爆炒得好吃,师傅们往往预先将肉片拌入适量的淀粉,则肉片放到热油锅里后,附着在肉片外的淀粉糊中的水分蒸发,而肉片里的水分难以蒸发,仍保持了原来肉的鲜嫩,还减少了营养的损失,肉又熟得快即“见面熟”。用这种方法炒的肉片,既鲜嫩味美,又营养丰富。
四、冻肉解冻用什么方法最好?从冰箱里取出冻肉、冻鸡,如何将其解冻呢?
用接近0℃的冷水最好。因为冻肉温度是在0℃以下,若放在热水里解冻,冻肉从热水中吸收热量,其外层迅速解冻而使温度很快升到0℃以上,此的肉层之间便有了空隙,传递热的本领也就下降,使内部的冻肉不易再吸热解冻而形成硬核。若将冻肉放在冷水中,则因冻肉、冻鸡吸热而使冷水温度很快降到0℃且部分水还会结冰。因1克水结成冰可放出80卡热量(而1克水降低1℃只放出1卡热量),放出的如此之多的热量被冻肉吸收后,使肉外层的温度较快升高,而内层又容易吸收热量,这样,整块肉的温度也就较快升到0℃。如此反复几次,冻肉就可解冻。从营养角度分析,这种均匀缓慢升温的方法也是科学的
汽车上的物理知识
一、力学方面
1、汽车的底盘质量都较大,这样可以降低汽车的重心,增加汽车行驶时的稳度。
2、汽车的车身设计成流线型,是为了减小汽车行驶时受到的阻力
3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力(主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反)
4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡,汽车所受重力与地面的支持力平衡
5、汽车拐弯时:①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因;②乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性
6、汽车急刹车(减速)时,①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因;②乘客会向车行方向倾倒——惯性 ;③司机用较小的力就能刹住车——杠杆原理;④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦;⑤急刹车时,车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦
7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关
8、汽车的座椅都设计得既宽且大,这样就减小了对坐车人的压强,使人乘坐舒服
9、汽车快速行驶时,车的尾部会形成一个低气压区,这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因
10、交通管理部门要求:①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这样可以防止惯性的危害;②严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏,还有减小摩擦、惯性等;③严禁车辆超速——防止急刹车时,因反应距离和制动距离过长而造成车祸
11、简单机械的应用:①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴,②调速杆,自动开关门装置是杠杆
12、汽车爬坡时要调为低速:由P=Fv,功率一定时,降低速度,可增大牵引力
13、关于速度路程,时间的计算问题;参照物与运动状态的描述问题
14、认识限速,里程,禁鸣等标志牌,了解其含义
二、声学方面
1、汽车喇叭发声要响,发动机的声音要尽量消除(发动机上装配消音器)——这是在声源处减弱噪声
2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响,在道旁设置屏障或植树——可以在传播过程中减弱噪声
3、喇叭发声:电能——机械能
三、热学方面
1、汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功
2、发动机外装有水套,用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容大
3、冬天,为防冻坏水箱,入夜时要排尽水箱中的水——防止热胀冷缩的危害
4、小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结
5、刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时,会闻到浓浓的汽油味——扩散现象
6、空调车车窗玻璃设计成双层的——防止传热
7、环保汽车使用气体燃料,可减小对大气的污染
四、电学方面
1、汽车的发动机常用低压电动机起动:电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的,工作时把电能转化为机械能。
2、汽车电动机(汽车电机)常用车载电瓶(蓄电池)供电,汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发电机发电,给蓄电池充电。给蓄电池充电时,电能转化为化学能储存起来,此时蓄电池是用电器;用蓄电池给电动机供电时,化学能转化为电能,此时蓄电池才是电源
3、车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电,方便地电能转化为机械能、声能、光能等等
3、油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而带来灾难
4、车灯发光:电能——光能
五、光学方面
1、汽车旁的观后镜,交叉路口的观察镜用的都是凸面镜,可以开阔视野
2、汽车在夜间行驶时,车内一般不开灯,这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像,干扰司机正确判断
3、汽车前的挡风玻璃通常都不直立(底盘高大的车除外),这是因为挡风玻璃相当于平面镜车内物体易通过它成像于司机面前,影响司机的判断
4、汽车尾灯灯罩:角反射器可将射来的光线反回,保证后面车辆安全
5、汽车头灯:凹面镜反射原理,近距光灯丝在焦点附近,远距光灯丝在焦点上
自行车上的物理知识
你知道自行车上有哪些物理知识吗?下面我们来看一看。
1、自行车上的摩擦知识。
①自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹
摩擦力的大小跟两个因素有关:压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大,摩擦力越大;接触面越粗糙,摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹,这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度,来增大摩擦力的,其目的是为了防止自行车打滑。
②自行车为什么能前进?
当我们骑在自行车上时,由于人和自行车对地面有压力,轮胎和地面之间不光滑,因此自行车与路面之间有摩擦,不过,要问自行车为何能前进?这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的,这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的?阻碍车的运动!其方向与自行车前进方向相反。正是这两个力大小相等,方向相反,所以自行车作匀速运动。不过,当人们在地上推自行车前进时,前轮和后轮的摩擦力方向都向后。那谁和这两个力平衡呢?脚对地面的摩擦力向前!
③刹车以后,自行车为何能停止?
刹车时,刹皮与车圈间的摩擦力,会阻碍后轮的转动。手的压力越大,刹皮对车圈的压力就越大,产生的摩擦力也就越大,后轮就转动的越慢。如果完全刹死,这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力(原来为滚动摩擦,方向向前),方向向后,阻碍了自行车的运动,因此就停下来了。
④自行车哪些地方安有钢珠?为什么安钢珠?
在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处,脚蹬转动处等地方,都安有钢珠。
人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力,因此要在自行车转动的地方安装钢珠,我们可以经常加润滑油,使接触面彼此离开,这样就可以使摩擦力变得更小。
2、自行车上的杠杆、轮轴知识。
①自行车上的杠杆
A、控制前轮转向的杠杆:自行车的车把,是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。
B、控制刹车闸的杠杆:车把上的闸把是省力杠杆,人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。
②自行车上的轮轴
A、中轴上的脚蹬和花盘齿轮:组成省力轮轴(脚蹬半径大于花盘齿轮半径)。
B、自行车手把与前叉轴:组成省力轮轴(手把转动的半径大于前叉轴的半径)。
C、后轴上的齿轮和后轮:组成费力轮轴(齿轮半径小于后轮半径)。
3、自行车上的气压知识。
自行车内胎充气:早期的各种轮子都是木轮、铁轮,颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是使胎内的压强增大,可以起到缓冲的作用,同时可以减小自行车前进的阻力。
气门芯的作用:充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。
4、自行车上光学知识。
自行车上的红色尾灯,不能自行发光,但是到了晚上却可以提醒司机注意,因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的,而每一个“小室”是由三个约成90度的反射面组成的。这样在晚上时,当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上,就会产生反射光,由于红色醒目,就可以引起司机的注意。
自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识
1.测量中的应用
在测量跑道的长度时,可运用自行车。如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率π,即约2.23米或2.07米,然后,让车沿着跑道滚动,记下滚过的圈数n,则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。
2.力和运动的应用
(1)减小与增大摩擦。
车的前轴、中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦,人们常在这些部位加润滑剂。
多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。如车的外胎,车把手塑料套,蹬板套、闸把套等。变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,摩擦大大增加了,故车可迅速停驶。而在刹车的同时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。
(2)弹簧的减震作用。
车的座垫下安有许多根弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。
3.压强知识的应用
(1)自行车车胎上刻有载重量。如车载过重,则车胎受到压强太大而被压破。
(2)座垫呈马鞍型,它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车不易感到疲劳。
4.简单机械知识的应用
自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆,可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离,还使用了轮轴:脚蹬板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。
5.功、机械能的知识运用
(1)根据功的原理:省力必定费距离。因此人们在上坡时,常骑“S形”路线就是这个道理。
(2)动能和重力势能的相互转化。
如骑车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,就容易上去些,这里是动能转化为势能。而骑车下坡,不用蹬,车速也越来越快,此为势能转化为动能。
6.惯性定律的运用
快速行驶的自行车,如果突然把前轮刹住,后轮为什么会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动,但车上的人和后轮没有受到阻力,根据惯性定律,人和后轮要保持继续向前的运动状态,所以后轮会跳起来。
切记下坡或高速行驶时,不能单独用自行车的前闸刹车,否则会出现翻车事故!
民谚俗语中的物理知识
在日常生活中,我们经常会接触到一些民谚、俗语,这些民谚、俗语蕴含着丰富的物理知识,我们平时如果注意分析、了解一些民谚、俗语,就可以在实际生活中深化知识,活化知识,这对培养我们分析问题、解决问题的能力是大有帮助的。下面列举几例:
1、小小称砣压千斤——根据杠杆平衡原理,如果动力臂是阻力臂的几分之一,则动力就是阻力的几倍。如果称砣的力臂很大,那么"一两拨千斤"是完全可能的。
2、破镜不能重圆——当分子间的距离较大时(大于几百埃),分子间的引力很小,几乎为零,所以破镜很难重圆。
3、摘不着的是镜中月 捞不着的是水中花——平面镜成的像为虚像。
4、人心齐,泰山移——如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力的大小之和。
5、麻绳提豆腐--提不起来——在压力一定时,如果受力面积小,则压强就大。
6、真金不怕火来炼,真理不怕争辩——从金的熔点来看,虽不是最高的,但也有1068℃,而一般火焰的温度为800℃左右,由于火焰的温度小于金的熔点,所以金不能熔化。
7、月晕而风,础润而雨——大风来临时,高空中气温迅速下降,水蒸气凝结成小水滴,这些小水滴相当于许多三棱镜,月光通过这些"三棱镜"发生色散,形成彩色的月晕,故有 "月晕而风"之说。础润即地面反潮,大雨来临之前,空气湿度较大,地面温度较低,靠近地面的水汽遇冷凝聚为小水珠,另外,地面含有的盐分容易吸附潮湿的水汽,故地面反潮预示大雨将至。
8、长啸一声,山鸣谷应——人在崇山峻岭中长啸一声,声音通过多次反射,可以形成洪亮的回音,经久不息,似乎山在狂呼,谷在回音。
9、但闻其声,不见其人——波在传播的过程中,当障碍物的尺寸小于波长时,可以发生明显的衍射。一般围墙的高度为几米,声波的波长比围墙的高度要大,所以,它能绕地高墙,使墙外的人听到;而光波的波长较短(10-6米左右),远小于高墙尺寸,所以人身上发出的光线不能衍射到墙外,墙外的人就无法看到墙内人。
10、开水不响,响水不开——水沸腾之前,由于对流,水内气泡一边上升,一边上下振动,大部分气泡在水内压力下破裂,其破裂声和振动声又与容器产生共鸣,所以声音很大。水沸腾后,上下等温,气泡体积增大,在浮力作用下一直升到水面才破裂开来,因而响声比较小。
11、猪八戒照镜子--里外不是人——根据平面镜成像的规律,平面镜所成的像大小相等,物像对称,因此猪八戒看到的像和自已"一模一样",仍然是个猪像,自然就"里外不是人了"。
12、水火不相容——物质燃烧,必须达到着火点,由于水的比热大,水与火接触可大量吸 收热量,至使着火物温度降低;同时汽化后的水蒸气包围在燃烧的物体外面,使得物体不可能和空气接触,而没有了空气,燃烧就不能进行。
13、洞中方一日,世上已千年——根据爱因斯坦的相对论,在接近光速的宇宙飞船中航行,时间的流逝会比地球上慢得多,在这个"洞中"生活几天,则地球上已渡过了几年,几十年,甚至几百年,几千年。
14、千里眼,顺风耳——人们利用电磁波传送声音和图像信号,使古代神话中的"千里眼,顺风耳"变为现实。并且人类的视野已远远超过了"千里"。
15、坐地日行八万里——由于地球的半径为6370千米,地球每转一圈,其表面上的物体"走"的路程约为40003.6千米,约8万里。它还科学的揭示了运动和静止关系——运动是绝对的,静止总是相对参照物而言的。
16、釜底抽薪——液体沸腾有两个条件:一是达到沸点,二是继续吸热。如果"抽薪"以后,便能制止液体沸腾。
17、墙内开花墙外香——由于分了在不停的做无规则的运动,墙内的花香就会扩散到墙外。
18、坐井观天 所见甚少——由于光沿直线传播,由几何作图知识可知,青蛙的视野将很小。
19、如坐针毡——由压强公式可知,当压力一定时,如果受力面积越小,则压强越大。人坐在这样的毡子上就会感觉极不舒服。
20、瑞雪照丰年——下到地上的雪有许多松散的空隙,里面充满着不流动的空气,是热的不良导体,当它覆盖在农作物上时,可以很好的防止热传导和空气对流,因此能起到保温作用。
21、霜前冷,雪后寒——在深秋的夜晚,地面附近的空气温度骤然变冷(温度低于0℃以下),空气中的水蒸气凝华成小冰晶,附着在地面上形成霜,所以有"霜前冷"的感觉。雪熔化时要需吸收热量,使空气的温度降低,所以我们有"雪后寒"的感觉。
22、一滴水可见太阳,一件事可见精神——一滴水相当于一个凸透镜,根据凸透镜成像的规律,透过一滴水可以有太阳的像,小中见大。
23、鸡蛋碰石头——自不量力——鸡蛋碰石头,虽然力的大小相同,但每个物体所能承受的压强一定,超过这个限度,物体就可能被损坏。鸡蛋能承受的压强小,所以鸡蛋将破裂。
24、纸里包不住火——纸达到燃点就会燃烧。
25、有麝自然香,何须迎风扬——气体的扩散现象。
26、玉不琢不成器——玉石没有研磨之前,其表面凸凹不平,光线发生漫反射,玉石研磨以后,其表面平滑,光线发生镜面反射。
27、扇子有凉风,宜夏不宜冬——夏天扇扇子时,加快了空气的流动,使人体表面的汗液蒸发加快,由于蒸发吸热,所以人感到凉快。
28、人往高处走,水往低处流——水往低处流是自然界中的一条客观规律,原因是水受重力影响由高处流向低处
29、水缸出汗,不用挑担——水缸中的水由于蒸发,水面以下部分温度比空气温度低,空气中的水蒸气遇到温度较低的外表面就产生了液化现象,水珠附在水缸外面.晴天时由于空气中水蒸气含量少,虽然也会在水缸外表面液化,但微量的液化很快又蒸发了,不能形成水珠.而如果空气潮湿,水蒸发就很慢,水缸外表面的液化大于汽化,就有水珠出现了.空气中水蒸气含量大,降雨的可能性大,当然不需要挑水浇地了。
30、下雪不寒化雪寒——雪是高空中的水蒸气凝华或水滴凝固形成的,凝华、凝固都是放热过程,化雪是融化过程,要吸热。
31、雪落高山,霜降平原——下雪天,高山气温低于山下平地气温,下到高山的雪不易融化,而下到平地的雪易及时融化.所以下同样的雪,高山上比平地多.霜是地面上的水蒸气遇冷凝华的结果,山下平地表面上的水蒸气比高山上多,故平地易掺禂霜,而高山不易形成霜。
32、冰冻三尽,非一日之寒——水的温度在0℃~4℃之间是热缩冷胀,4℃时水的密度最大.当整个水温都降到4℃时,水的对流停止.气温继续下降时,上层水温降到 4℃以下,密度减小不再下沉,底层水温仍保持4℃,上层水温降到0℃并继续放热时,水面开始结冰.由于水和冰是热的不良导体,光滑明亮的冰面又能防止幅射,因此,热传递的三种方式都不易进行,冰下的水放热极为缓慢,结成厚厚的冰,当然需要很长时间的天寒。
33、火场之旁,必有风生——火场附近的空气受热膨胀上升,远处的冷空气必将来填充,冷热空气的流动形成风。
34、一石击破水中天——平静的水面如一块平面镜,可看到天的像,石块投入水中破坏了平静的水面,形成层层水波,水中天的像也就被击破了。
35、瞎子点灯白费蜡——人们能看到世上万事万物,是因为太阳光或用来照明的光照射在物体上被物体反射后的光线进入人眼,反射光线进入不了瞎子眼中,所以瞎子看不见物体。
36、早虹雨滴滴,晚虹晒脸皮——我国的降雨云大都是由西向东移动的,早晨看到的虹,是东方射来的太阳光照在西方的天空降雨层的水滴上形成的西虹,显然,西虹是本地天气将要降雨的预示.相反,傍晚看到的虹是西方射来的阳光照在东方天空降雨层的水滴上而形成的东虹,它预示着西方天空已没有降雨云了,天气必然是晴朗的。
37、朝霞不出门,晚霞走千里——(参考上则)
38、虹高日头低,早晚披蓑衣——当“日头低”时,太阳光线和地平线是非常接近的,这时出现虹,虹心必然亦接近地平线,在地面上可以看到虹的半个圆弧.若此时空气中水滴很多,分布的空间很广,那么除了可以看到虹外,还可以看到霓,霓顶的半圆弧比虹高且接近天顶,也预示着降雨云已经移近天顶,本地很快就有暴雨下降。
39、照相的底片——颠倒黑白——照相机是应用物体放在凸透镜两倍焦距以外,成倒立缩小的实像原理制成的,故照相底片上的像与人是颠倒的.底片上涂有感光剂,人照相时,由于浅色部位反射光的能力强,反射光进入相机的暗箱与底片上的感光剂发生了光化作用,而深色部位由于吸收光的能力强,只有很少的反射光射入底片.这样浅色部位在胶片上感光强,深色部位感光弱.胶片冲洗时,感光弱的部位的感光剂基本冲洗掉,所以呈浅色,而感光强的部位由于发生了光化反应冲不掉,所以呈深色。
40、磨刀不误砍柴工——减小受压面积增大压强
41、鸡蛋碰石头——自不量力——鸡蛋碰石头,虽然力的大小相同,但每个物体所能承受的压强一定,超过这个限度,物体就可能被损坏。鸡蛋能承受的压强小,所以鸡蛋将破裂。
42、一只巴掌拍不响——力是物体对物体的作用,一只巴掌要么拍另一只巴掌,要么拍在其它物体上才能产生力的作用,才能拍响。
43、四两拨千斤——杠杆的平衡条件,增大动力臂与阻力臂的比,只需用较小的动力就能撬起很重的物体。
44、水银落地——无孔不入——水银的密度大于组成地面各物质的密度,水银又具有流动性,故它总是沉在其它物质的下面。
45、泥鳅黄鳝交朋友——滑头对滑头——泥鳅黄鳝的表面都光滑且润滑,摩擦力小。
46、鸡蛋碰石头——完蛋——蛋壳承受的压强远小于石头能承受的压强,鸡蛋碰石头,鸡蛋先破。
47、大船漏水——有进无出——液体内部存在压强,船破后,船外的水被压进船内,直到船内外水面相平,此刻船内的水也不会向外流。
48、水上的葫芦——沉不下去——葫芦的密度小于水的密度,故只能漂浮在水面上。
人身体上的物理
我们人体就是一台充分运用物理知识装备起来的机器,它的许多部位或器官都是物理知识运用的体现。
眼睛
眼睛是人们观察世界的窗口。它是由在眼球前部凸出的坚韧的透明角膜、含有纤维胶质的透明囊状的晶状体、无色透明的水样液、视网膜及无色透明的胶状玻璃体构成的。它们的共同作用相当于一个凸透镜。从物体射进眼里的光线经过一个凸透镜折射后,在视网膜上形成倒立、缩小的实像,刺激分布在视网膜上的感光细胞,通过视神经传给大脑,于是我们就看见了物体。眼睛不仅能看见近处的物体,而且还能看清远处的物体,当物距改变时,它能靠改变晶状体表面的弯曲程度来改变眼睛这个凸透镜的焦距,因此,眼睛实际上是一种精巧的变焦系统。当然,眼睛这种调节焦距的调节功能是有限的。近视眼就不能仅靠自身的调节,而必须配以合适的凸透镜来帮助调节,从而达到看清周围物体的目的。
牙齿
人的牙齿早在母胎的第二个月就开始在胎儿的牙槽骨里生长,在婴儿出生后的七个月左右,开始有乳牙萌出,直至二周岁左右,二十只乳牙全部萌出。然而,就从母胎的第二个月开始,人的牙齿就有了细微的、明确的物理分工:(1)门牙又叫切牙,共有四对,它长得扁扁的,宽宽的,像一把刀,是专门用来咬断食物的,门牙的横截面外表很窄,好像刀口,用相同的力,能产生较大的压强,容易切断食物。(2)尖牙又叫犬牙,嘴角两边各有一对,像钩子一样,也能产生很大的压强,它的功能主要是撕碎食物。(3)磨牙又叫盘牙或臼牙。它长得特别粗壮,圆圆的,上面还有些凹凹沟沟,完全像磨豆浆用的磨子一样靠压强和磨擦把食物嚼碎磨细。无论是完整的还是撕碎的食物,最后都要经磨牙加工吞入食道。
耳朵
人耳是由外耳、中耳和内耳三个部分组成。外耳是由耳廓和外耳道组成。声音是由物体的振动而产生的一种声波,这种声波首先由喇叭状的耳廓收集进来。(有些动物的耳廓可以向各个方向转动,更有利于声波的收集,但人类耳廓上的肌肉已经退化了,所以不能活动。)
中耳包括鼓膜,鼓室和听小骨。鼓膜在外耳道的末端,是一片椭圆形的薄膜,厚仅0.1mm,当外耳的声波通过空气的振动传入时,使鼓膜振动,把声波转变成多种振动的“密码”,传向后面的鼓室。鼓室是一个能使声音变得柔和而动听的小腔,腔内有3块听小骨。听小骨能把鼓膜的振动传给内耳,传导过程还像放大器一样,把声音信号放大十倍,所以即使很轻微的声音人们也能听到。内耳是听觉神经最末梢的部分,中耳传来的声波,刺激听神经的末梢,使之兴奋,经过听神经传至大脑后,就能分辨出各种各样的声音。
皮肤
皮肤这个最大的器官是人体的第一道防线。表面积一般大约在1.4~1.6m2之间,其重量约占体重的6%左右。
皮肤由表皮、真皮和皮下脂肪层三部分组成。皮下脂肪层就好像是人体表面覆盖的一层棉被似的软垫,具有很好的弹性。当人体受到碰撞时,有缓冲作用,可以防止内脏和骨骼又受到外界的直接侵害。
皮肤最突出的物理作用是散热和保温作用。当外界温度升高时,皮肤的血管就扩张、充血,血液就带着体热通过皮肤向空气发散,同时汗腺也大量分泌汗液,通过汗液的蒸发带走体内多余的热量。当外界寒冷时,皮肤的血管就收缩,血量减少,皮肤温度降低,散热放慢,有助于体温保持恒定。
关节
关节是人体骨骼的重要连接方式和精密的连接结构,它是骨骼这一杠杆运动的巧妙支点。各块骨连接处的骨面(关节面)十分光滑,表面覆盖着透明软骨构成的关切软骨,以增强光洁度,减少摩擦。据说,两块关节软骨间的摩擦系数比滑冰时冰刀和冰的摩擦系数还小。
当然,不同部位的关节,功能不同,关节的结构也不完全相同,如肘关节是向内运动的,利于提拉重物,膝关节只能向后屈而不能前翻,同时使腿后蹬有力。
除以上器官外,人体内血压和心跳速率的关系,结构巧妙的换气站——肺和肺泡等器官,无处不体现着物理知识的运用。
人靠什么走路
在平坦的马路上,谁都可以迈开大步向前走。一个健康的人,走路并不是什么难事,因而也没有想过人是靠什么走路的。听了这个问题,有的人会觉得好笑。人只要有气力,抬腿,迈步,不就可以往前走了吗?而事实上,问题并不那么简单。请你试一个动作:挺直身体,背贴着墙站在地上。把一只脚抬起来,向前迈步,只要身体不离开墙壁,这只脚是跨不出去的。如果抬起来的脚向前迈出去一步,那末,回头一望,身体已经离开墙壁。这说明,身体向前移动了。人身体向前移动的时候,一定依靠了一种外力。或者说,是这种力推着人前进的。如果这种外力比较小,走路就会遇到困难,比如,在光滑的冰面上,人们就不敢迈大步,而只能小心翼翼地挪动双脚。现在,请你回答,后脚蹬了一下地。从物理的角度来分析,那是人体给了地面一个向后的力,与此同时,地面也给了人体一个向前的力。正是这个力把人体向前推了一下。脚蹬地面,这是作用力;地面给人体一个向前的力,这是反作用力。这个反作用力表现为摩擦力。在一般情况下,作用力和反作用力正好相等,因此,我们走路并不觉得困难。可是,人在冰面上走,冰面过于光滑,给人的摩擦力要小得多。这样,如果你仍然像在地面上走路那样使劲,向后蹬的力与摩擦力不平衡,后脚要向后滑,人就会跌跤。
肥皂泡为什么开始时上升,随后便下降?
日常生活中,我们常看到吹肥皂泡,一个个小肥皂泡从吸管中飞出,在阳光的照耀下,发出美丽的色彩。此时,小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中,我们大人也常希望肥皂泡能飘浮于空中,形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡开始时上升,随后便下降,这是为什么呢?这个过程和现象,我们只要留心想一下,就会发现,它其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候,肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气,肥皂膜把它与外界隔开,形成里外两个区域,里面的热空气温度大于外部空气的温度。此时,肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度,根据阿基米得原理可知,此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力,因此它会上升。这个过程就跟热气球的原理是一样的。随着上升过程的开始和时间的推移,肥皂泡内、外气体发生热交换,内部气体温度下降,因热胀冷缩,肥皂泡体积逐步减小,它受到的外界空气的浮力也会逐步变小,而其受到的重力不变,这样,当重力大于浮力时,肥皂泡就会下降。
人是被电"吸"住了吗
常听人们有这种说法:触电时人被电吸住了,抽不开。实际上这个说法是错误的。我们知道,不论是否存在电流, 在一般情况正导线中、电器中的正、负电荷的电量是相等的, 对外的静电作用是相互抵消。即使局部地方偶尔出现少许正、负电荷但不相等,其静电引力也是微不足道的。如若不然,就会出现下列奇特现象:用手去移动台灯引线,即使不被吸“住”,至少也会明显感到这种“吸”力,照明电线,特别是高压裸线,会“吸住”大量尘土从而形成粗长的的尘土柱。事实上,这些现象都没出现。
但是问题出现了,人手触电时,为什么有时不把手抽回来?难道不想抽回来? 显然是被吸住了抽不回来。
对这一提问可用电流的生理效应来解释。人手触电时,由于电流的刺激,手会由痉挛到麻痹。即使发出抽回手的指令,无奈手已无法执行这一指令了。调查表明,绝大多数触电死亡者,都是手的掌心或手指与掌心的同侧部位触电。刚触电时,手因条件反射而弯曲,而弯曲的方向恰使手不自觉地握住了导线。 这样,加长了触电时间,手很快地痉挛以致麻痹。这时即使想到应松开手指、抽回手臂,已不可能,形似被“吸住”了。如若触电时间再长一点,人的中枢神经都已麻痹,此时更不会抽手了。这些过程都是在较短的时间内发生的。如手的背面触电,对一般的民用电,则不容易导致死亡, 有经验的电工为了判断用电器是否漏电而手边又无线电笔,有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳。 若漏电,则食指将因条件反向而弯曲,弯曲的方向又恰是脱离用电器的方向。 这样,触电时间很短,不致有危险。当然,电压很高,这样作也会有危险。
近视眼该不该配戴眼镜
我们经常看到一些患近视眼的人,特别是青少年,他们不愿配眼镜,或已配了眼镜不戴或不经常戴,宁愿眯起眼睛看远处,或看书写字时离桌面很近很近,多看一会就头痛眼花,这是为什么呢 ?有人说:戴镜很不方便,尤其冬季容易出现哈气;也有人说:戴镜久了眼睛都变样了,而且摘不下来了,必须永久戴下去,而且近视眼戴镜越戴越深;还有人恐怕眼镜会遮挡自己美丽的眼睛,等等.到底近视眼该不该戴镜呢? 我们知道近视眼使进入眼内的平行光在视网膜前成像,因此远处的东西就看不清楚了,如果我们在眼前加上一个适当的凹透镜,就可把视网膜前的像向后移动恰好落在视网膜上,这时看远处就很清楚了,像正视眼一样,会给生活工作及学习带来很多方便,所以戴惯近视镜的人一般都不愿意摘下.戴眼镜是否会使眼球变形呢,答案是否定的.一些戴很高度近视镜的人,透过高度的近视镜片其眼球似乎变小了,但是摘下眼镜看依然同前,没有任何改变,所以这是近视镜给人的视觉上的假象.近视度数越高,给人的感觉是眼睛越小.若高度近视者配戴角膜接触镜即隐形眼镜、给人的这一印象就会消除.
那么是否近视镜越戴越深呢?回答也是否定的.近视眼不戴镜,看远时不清楚但不敢调节,因为越调节越看不清楚,但看近时间长了,动用过多调节反而容易增加近视.如果戴上近视眼镜就变成正视眼了,看远清楚,看近也清楚.不过话说回来,不管是否经常戴眼镜,看近时间太长照样会增加近视.因此可以看出近视的加深主要和近距离的学习时间长短有关系.
光照与人体健康
光现象是自然界中较早被人们认识的一种自然现象,可是长期以来,人们对于光照对人体健康的影响一直存在一种错误观念,认为:“光不能穿透人体,光对人体健康的影响似乎微不足道”,而大量的研究越来越表明,不仅紫外线能对人体产生影响,可见光在一定的条件下也能对人体产生影响。
有相当数量的光是可以透过人体的,只是由于光的吸收,透明度极小而不容易被发现而已,假若你置身于暗室里,你完全可以清楚的看到微弱的红光透过自己手时的美妙情景。实际上,光与物质的相互作用不仅仅是由光波的频率决定,即使光子能量更低的远红外辐射也能引起光化学反应。地球由于受到大气层的保护,波长小于380nm的太阳紫外辐射到达地球表面的量不到太阳辐射到地球表面总辐射量的1% ,但紫外线比可见光对活细胞DNA的杀伤能力要大几个数量级,故紫外线对人体造成的危害约占太阳光有害生物效应的99% 。厚密的云层虽然能对紫外线起到一定的过滤作用,但也只能减少一半,所以即使阴天在室外活动也能晒黑皮肤。可见光虽然是自然存在的,但从实际光源的发光机制分析,通过光源随机地发出波长和偏振状态瞬息万变的自然光,对人体也是会有影响的。如蓝光对核酸是安全的,因为它不被核酸所吸收,而对胆红素却是不安全的。可见, 安全不是光的波长的固有特性,在一定条件下,可见光对人体也是相当有害的。
通过光照对人体皮肤组织的光生物物理效应的研究发现,蛋白质受紫外线和可见光照射后,将发生光解,同时其溶解度、粘度、对热变性的敏感度及荧光等物理、化学和光学性质均有显著的改变,长期大剂量紫外线照射对皮肤有直接破坏作用和光毒作用,如在高原地区可能诱发基底细胞癌、鳞状细胞癌及黑色素脂的发生。但在一定条件下,近紫外辐射和可见光的照射都对皮肤相关淋巴循环产生影响,有提高或降低机体免疫功能的作用。它们在不同情况下,都有可能达到预防和治疗疾病的目的,也有可能损害机体导致疾病发生。如:长期缺少日照的井下工人上井后照射太阳灯(紫外线灯)能提高机体免疫能力,但高原地区的强辐射则可导致疾病发生,而且对黄种人、白种人和黑种人的表皮组织内遗传因子的作用规律不同,因为已发现白种人在非洲高原地区易发皮肤癌。
通过对光与物质相互作用的研究,面对人体这一特殊重要的研究对象,探查在人皮肤中及培养的人体细胞中紫外辐射和可见光所可能引起的DNA损伤,测定产生DNA损伤的不同波长太阳辐射的穿透程度,对于改善人类的照明环境和解决光化学致癌等医学问题具有重要意义。
一.应用大气压预报天气
地球表面上的风、云、雨、雪,万千气象,都跟大气运动有关系,而造成大气运动的动力就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面各处在太阳照射下受热情况不同,各地的空气温度就有较大差别。温度高的地方,空气膨胀上升,空气变得稀薄,气压就低;温度低的地方,空气收缩下沉、密度增大,气压就高。另外,大气流动也是造成气压不平衡和经常变化的重要因素。这样在地理情况千差万别的地球表面上空,就形成各种各样的气压分布类型,多种气压类型的组合就构成了一定的天气形势,而决定着未来的风云变幻。
在高气压控制的区域,由于低处的空气不断从高压中心向外流散,上层空气就要下沉填补。空气在下沉过程中体积压缩(因大气压随高度的减小而增大),温度升高,原来空气中的细小水珠就会蒸发消散,不利于云雨的形成。因此高压中心附近地区常常是天气晴朗。而在低气压控制的区域,低层空气是从周围流向低压中心,使低层空气堆积上升。空气在上升过程中体积膨胀,温度降低,空气中的水蒸汽凝结,易形成云雨。所以低气压中心附近往往是阴雨连绵。无怪乎有人把气压计称为晴雨表,是有一定道理的。
二.应用物态变化预报天气
“缸穿裙,大雨淋。” 空气中水蒸气遇冷液化形成小水滴附着缸的外表面上。同时也暗示着降温,即将有大雨到来。
“月晕而风,础润而雨。”   大风来临时,高空中气温迅速下降,水蒸气凝结成小水滴,这些小水滴相当于许多三棱镜,月光通过这些“三棱镜”发生色散,形成彩色的月晕,故有“月晕而风”之说。“础润”即地面反潮,大雨来临之前,空气湿度较大,地面温度较低,靠近地面的水汽遇冷凝聚为小水珠,另外,地面含有的盐分容易吸附潮湿的水汽,故地面反潮预示大雨将至。
“水缸出汗,不用挑担”水缸中的水由于蒸发,水面以下部分温度比空气温度低,空气中的水蒸气遇到温度较低的外表面就产生了液化现象,水珠附在水缸外面.晴天时由于空气中水蒸气含量少,虽然也会在水缸外表面液化,但微量的液化很快又蒸发了,不能形成水珠.而如果空气潮湿,水蒸发就很慢,水缸外表面的液化大于汽化,就有水珠出现了.空气中水蒸气含量大,降雨的可能性大,当然不需要挑水浇地了。
“霜前冷,雪后寒。”在深秋的夜晚,地面附近的空气温度骤然变冷(温度低于0℃以下),空气中的水蒸气凝华成小冰晶,附着在地面上形成霜,所以有“霜前冷”的感觉。雪熔化时要需吸收热量,使空气的温度降低,所以我们有“雪后寒”的感觉。
三.应用分子热运动预报天气
“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴。”因为温度越高,分子的热运动越激烈。所以当花朵分泌的芳香分子扩散运动加快时,便预示着温度升高,天气变暖。
这种光学录音法要比磁录音麻烦, 所以现在大都采用在拍摄电影时, 先用磁录音方法录下各种声音。当影片拍完, 洗印电影时, 再用光录音法把磁带上的声音转录在电影胶片上。四.应用光的折射预报天气
“早虹雨滴滴,晚虹晒脸皮。”我国的降雨云大都是由西向东移动的,早晨看到的虹,是东方射来的太阳光照在西方的天空降雨层的水滴上形成的西虹,显然,西虹是本地天气将要降雨的预示.相反,傍晚看到的虹是西方射来的阳光照在东方天空降雨层的水滴上而形成的东虹,它预示着西方天空已没有降雨云了,天气必然是晴朗的。
“虹高日头低,早晚披蓑。”当“日头低”时,太阳光线和地平线是非常接近的,这时出现虹,虹心必然亦接近地平线,在地面上可以看到虹的半个圆弧.若此时空气中水滴很多,分布的空间很广,那么除了可以看到虹外,还可以看到霓,霓顶的半圆弧比虹高且接近天顶,也预示着降雨云已经移近天顶,本地很快就有暴雨下降。
看来,在生活中只要我们细心观察身边的物理现象,开动脑筋,就会让物理知识充分地为我们服务。
沙雕艺术中的物理学
沙垒是一种游戏.用干沙或含水量多的沙都筑不成沙垒,只有湿沙才能筑成.沙垒筑成后,一旦干燥即崩溃;要使沙垒保持原来的形状,就得小心浇水,使它保持一定的湿度.
是什么力量使沙垒能保持不散呢?湿沙含有一定量的水.水一般是作为润滑剂使用的,它怎么又能增加沙子的黏性呢?
有人认为,沙垒是由于沙中水的表面张力而结合在一起的.水分子具有一个永恒的电偶极,被称为极性分子.
这些电偶极相互吸引.在水与空气的表面上,相邻水分子的相互吸引使得水面实际上处于紧张状态.相互吸引产生的合力,使水面弯曲.在沙垒表面,这个合力是有助于沙垒的稳固的.然而在没有空气界面的沙垒内部,沙出同样稳固.虽然内部的水分子通过其电偶极的电场互相吸引,但这种引力很弱,它无助于沙的稳固,不足以阻止它的流动.因此,这种解说是不能令人满意的.
那么沙子在潮湿时黏结的力究竟是怎么产生的呢?一颗湿的沙粒表面存在正负两种离子.通常这两种离子成对组合,其中一人比另一个离沙粒表面稍微远些.究竟哪个离子在外,这在沙粒表面上是处处各异的.两种取向的离子在沙粒周围的空间产生了一个电场.
负离子中,负电荷比正电荷多,其带负电的电子云朝着邻近正离子方向,稍稍偏离它的带正电的原子核.这样,形成电偶极.它在沙粒表面以外形成一个较弱的电场.而表面的正离子缺少负电荷,且它的电荷并不像负离子那样发生分离.因此,它的电场,是一个点电荷产生的电场,这个电场比电偶极所产生的电场要强.由此可见,一个沙粒周围的电场主要是由于沙粒表面的正离子产生的.
沙粒周围的电场,改变了离沙粒表面较远的水分子中的氢核的平均距离.临近表面的水层相对地具有负电性;而远离表面的水层相对具有正电性.从负电性到正电性的变迁是渐进的.这一现象,称为电的双层扩散.
正是沙粒周围的电场,重新安排了水中氢原子的平均距离.从而使水的流动性减小了.由于水的粘度增加,阻碍了沙粒间的相对滑动,沙就稳固了.
水的稳定趋势,随着离开沙粒表面的距离增加而减弱.当沙粒间的水量过大使湿沙流动时,它就不能用来构筑沙垒了.尽管沙粒周围相对带负电的水,仍然吸引着离沙粒较远的相对带正电的水,但是水把沙粒分离得太远了.这种粘度较小的水流动着,它不能阻止沙粒及周围相对带电的水相互滑移.因此,含水过多的沙是筑不起沙垒的.
过山车中的物理学
过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话。那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果,那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子,只要收紧你的腹肌,保护好肠胃就行了。当然,如果你受身体条件和心理承受能力的限制,无法亲身体验过山车带来的种种感受,你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。
在施行刚刚开始时,过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力热能,即由引力热能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。
第一种能,即引力热能是物体因其所处位置而自身拥有的能量,是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说,它的热能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的势能就不断地减少(因为高度下降了),但它不会消失,而是转化成了动能,也就是运动能。不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能和势能)。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘那样的高度所需要的机械能了。
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实丰,下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样,乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点,从而就会产生一种要被抛离的感觉,因为质量中心正在加速向下,尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨甩出去。
车头部的车厢情况就不同了,它的质量中心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。
到达“疯狂之圈”时,沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时,乘客就会有一种被压到轨道上的感觉,因为这时产生了一种表观的离心力。事实上,在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的,目的是为了“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时,事实上它会慢下来,但如果弯曲的程度较小时,这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程,机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。
背对前进方向
为了使过山车更车刺激诱人,巴黎的迪斯尼乐园有一个8字形的过山车,车上乘客背着前进方向入座,他们看不到也就无法预料将要发生的事情。
安全装置
过山车安装有安全系统,它能将车厢牢固地扣在轨道上:一个防脱轨的小轮子将车厢同轨道连在了一起。
防折返装置
在第一次上升期间,过山车被牵引到轨道的最高点上。“防折返装置”可以避免小列车向回折返,以防发动机发生故障时列车后退。
影片中如何记录声音
我们大家看电影时, 会觉得演员的动作和对白非常连贯, 就如真实情景差不多.但你若看外国产的配音电影, 有时却能看到动作与声音不协调的现象, 演员的嘴早已不动了, 声音却还没断, 这是什么原因呢?
通常电影影片中的声音是同动作一起记录在影片上的, 电影中的音乐、对白及音响效果, 是现代电影艺术不可分割的组成部分.声音首先通过话筒变为电信号。声音传进话筒, 推动话筒中的膜片的振动, 与膜片相联的动圈也随着振动;动圈是放在永久磁铁的圆形空隙中的.由于电磁感应, 在磁场中来回运动的动 圈就会感应出电流来.声音越响, 膜片和动圈振动也越大, 感应出的电流就越强;声音频率发生变化时, 膜片和动圈振荡频率也随着变化, 动圈上就会感应 出与振动频率一致的电流信号来。这样, 声音高低及频率的变化, 就会表现为感应电流信号变化。
微弱的感应电流经过放大器放大,   再流过一个白炽灯泡.随着电流的变化, 灯泡亮度也发生变化: 电流强, 灯就亮, 电流弱, 灯泡就暗, 这样就把声音信号经过电信号中转变成了光信 号了.这时用一个聚光透镜把灯光聚焦后投射到电影底片上, 随着胶片不断移动, 使胶片能在拍摄演员动作的同时而感光.声音强, 灯光亮, 感光也就多; 声音弱, 灯光暗, 感光就少.这些电影胶片经显影定影后, 就成为电影的声带底片。再用这底片印成声带的正片。
还音时, 只需在声带正片上投射一束强度不变的光线, 当这光线透过胶片边缘那深浅不同或宽度不同的白道道 (声带) 时, 就变成了强度不断变化的光线。时明时暗的光 线, 经过光电管就变为时强时弱的电流信号, 这电流信号经过放大后, 送进场声器就播放出声音来了。
无线电波如何运载信息?
我们知道,声音的频率为16~20000 赫兹之间。但是,要把电磁波也这样发射出去显然是不行的,它会很快就衰减掉。我们的收音机一般用的中短波频率都在0.5~20 兆赫兹左右。那么用这么高频率的无线电波是如何把信息运载出去的呢?
最早发展起来的运载方式是用被传送的信息来改变高频电波的幅度,这种方式叫“调幅”。它是用信息来控制晶体管输出,如果被传信息的能量大,则晶体管的大门开得就大,那么通过晶体管输出的载波幅度也就大;如果控制信息小,晶体管输出的载波幅度就小。通过调制后,波形就象一个倒放着的上下对称的小葫芦。
1936年左右,专家们又发展了一种用信息来改变高频电流频率的新的调制方式,称为“调频”。它是用信息改变晶体二极管(变容二极管)电容量的大小,来改变电振荡的频率。它的振幅保持不变,而频率却随着音频信号而变化。它的波形就象压缩得不均匀的弹簧一样。调幅波在空间传播时,其抗干扰能力很差,因此,用中、短波收听电台广播时,杂音往往很大。而调频信号则有很强的抗干扰能力,因此,收调频台就非常清晰。
随着数字通讯及无线电遥控的应用,在近代又发展起来一种用脉冲信息来控制高频信号的方式,这种方式称为“脉冲调制”。它主要用于雷达、遥测、遥控及数字通讯。
逆 温
“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开。”这两句诗描写的是:山脚下繁花似锦的季节已经过完了,而高山上山寺附近的桃花却刚刚盛开。诗中隐含的意思是高山上的季节比山下来得晚,进而推知山上的温度要比山下的温度低很多。现在我们大家都知道,地球大气的温度随着高度的增大而降低,每升高一公里,温度就要降低6℃左右。因此,在许多高山顶上温度都在零度以下,终年被雪覆盖。但是,温度也有反常的时候。例如夏天雨后初晴、月光普照的时刻,地面因降雨和辐射,温度急剧下降,贴地面的空气温度减小,出现高度上升温度增大的现象。通常把这种现象称为逆温现象,该大气层被称为逆温层。
那么逆温层是如何形成的呢?它的形成主要有以下三个原因:
一是空气的水平移动形成逆温层。白天在太阳光的强烈照射下,陆地要比海洋升温快。而陆地上被晒热的空气团在风的吹动下,移向海面,这样,海洋表面的空气温度就要比它上一层空气的温度低,使海面上的气温随高度上升而增加,形成了大气逆温层。
二是地面辐射冷却形成逆温层。在暖和季节的晴朗夜晚,白天被阳光晒得炽热的地面,将会辐射出大量的热量,使地面土壤的温度下降。这样,紧贴地面的空气都冷却了,而较高层的空气还没有来得及冷却,从而形成逆温层。这种逆温一般在日落后出现,午夜加强,黎明前最盛,日出时消失。
三是空气下沉压缩形成逆温层。地球上的空气常常会形成强烈的旋涡。旋涡方向为反时钟的叫气旋,顺时钟的叫反气旋。反气旋是一个高压区,中心压力最高,空气由中心向外围流。由于地面风的辐射扩散作用,空气向外流散,上面的空气往下沉,同时伴随压缩升温的过程。上层空气由压缩升温。从而形成了逆温层。
逆温层有时有利于电波传播,有时又妨碍电波传播。
巧用物理知识预报天气
一.应用大气压预报天气
地球表面上的风、云、雨、雪,万千气象,都跟大气运动有关系,而造成大气运动的动力就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面各处在太阳照射下受热情况不同,各地的空气温度就有较大差别。温度高的地方,空气膨胀上升,空气变得稀薄,气压就低;温度低的地方,空气收缩下沉、密度增大,气压就高。另外,大气流动也是造成气压不平衡和经常变化的重要因素。这样在地理情况千差万别的地球表面上空,就形成各种各样的气压分布类型,多种气压类型的组合就构成了一定的天气形势,而决定着未来的风云变幻。
在高气压控制的区域,由于低处的空气不断从高压中心向外流散,上层空气就要下沉填补。空气在下沉过程中体积压缩(因大气压随高度的减小而增大),温度升高,原来空气中的细小水珠就会蒸发消散,不利于云雨的形成。因此高压中心附近地区常常是天气晴朗。而在低气压控制的区域,低层空气是从周围流向低压中心,使低层空气堆积上升。空气在上升过程中体积膨胀,温度降低,空气中的水蒸汽凝结,易形成云雨。所以低气压中心附近往往是阴雨连绵。无怪乎有人把气压计称为晴雨表,是有一定道理的。
二.应用物态变化预报天气
“缸穿裙,大雨淋。” 空气中水蒸气遇冷液化形成小水滴附着缸的外表面上。同时也暗示着降温,即将有大雨到来。
“月晕而风,础润而雨。”   大风来临时,高空中气温迅速下降,水蒸气凝结成小水滴,这些小水滴相当于许多三棱镜,月光通过这些“三棱镜”发生色散,形成彩色的月晕,故有“月晕而风”之说。“础润”即地面反潮,大雨来临之前,空气湿度较大,地面温度较低,靠近地面的水汽遇冷凝聚为小水珠,另外,地面含有的盐分容易吸附潮湿的水汽,故地面反潮预示大雨将至。
“水缸出汗,不用挑担”水缸中的水由于蒸发,水面以下部分温度比空气温度低,空气中的水蒸气遇到温度较低的外表面就产生了液化现象,水珠附在水缸外面.晴天时由于空气中水蒸气含量少,虽然也会在水缸外表面液化,但微量的液化很快又蒸发了,不能形成水珠.而如果空气潮湿,水蒸发就很慢,水缸外表面的液化大于汽化,就有水珠出现了.空气中水蒸气含量大,降雨的可能性大,当然不需要挑水浇地了。
“霜前冷,雪后寒。”在深秋的夜晚,地面附近的空气温度骤然变冷(温度低于0℃以下),空气中的水蒸气凝华成小冰晶,附着在地面上形成霜,所以有“霜前冷”的感觉。雪熔化时要需吸收热量,使空气的温度降低,所以我们有“雪后寒”的感觉。
三.应用分子热运动预报天气
“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴。”因为温度越高,分子的热运动越激烈。所以当花朵分泌的芳香分子扩散运动加快时,便预示着温度升高,天气变暖。
四.应用光的折射预报天气
“早虹雨滴滴,晚虹晒脸皮。”我国的降雨云大都是由西向东移动的,早晨看到的虹,是东方射来的太阳光照在西方的天空降雨层的水滴上形成的西虹,显然,西虹是本地天气将要降雨的预示.相反,傍晚看到的虹是西方射来的阳光照在东方天空降雨层的水滴上而形成的东虹,它预示着西方天空已没有降雨云了,天气必然是晴朗的。
“虹高日头低,早晚披蓑。”当“日头低”时,太阳光线和地平线是非常接近的,这时出现虹,虹心必然亦接近地平线,在地面上可以看到虹的半个圆弧.若此时空气中水滴很多,分布的空间很广,那么除了可以看到虹外,还可以看到霓,霓顶的半圆弧比虹高且接近天顶,也预示着降雨云已经移近天顶,本地很快就有暴雨下降。
看来,在生活中只要我们细心观察身边的物理现象,开动脑筋,就会让物理知识充分地为我们服务。
早晚的天空为什么是红色的?
早晨和傍晚,在日出和日落前后的天边,时常会出现五彩缤纷的彩霞。朝霞和晚霞的形成都是由于空气对光线的散射作用。当太阳光射入大气层后,遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒,就会发生散射。这些大气分子和微粒本身是不会发光的,但由于它们散射了太阳光,使每一个大气分子都形成了一个散射光
源。根据瑞利散射定律,太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来,而波长较长的
红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此,我们看到睛朗的天空总是呈蔚蓝色,而地平线上空的光线只剩波长较长的黄、橙、红光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后,那里的天空就带上了绚丽的
色彩。   俗话说"早霞不出门,晚霞行千里",这就是说,早晨出现鲜红的朝霞,说明大气中水滴已经很多,预示天气将要转雨。如果出火红色或金黄色的晚霞,表明西方已经没有云层,阳光才能透射过来形成晚霞,因此预示天气将要转晴。
死海不死
在亚洲西部,离地中海不远的地方有一个内陆湖,叫做死海,死海里没有一条鱼,它的名字由此而来。为什么没有鱼呢?因为死海的水太咸了,每百千克海水中含盐二十千克以上。死海海水的密度太大了,比人体的密度大得多(人体的密度在1000kg/m3左右),所以人的身体只要有一半多浸没在水面之下,所受到的浮力就等于人受到的重力。人在死海里游泳时,可以躺在水面上看报纸,要想沉入水中可就要费好大的气力,潜入水中还会被海水托出水面。     死海的海水中矿物质很丰富,可以用来治疗一些皮肤病和湿疹。是世界上著名的游泳风景点和疗养地之一。
为什么拉车比推车省力?
手推车,使用方便,既可以推又可以拉。推和拉的用力方向跟水平线的夹角一样,是推车省力还是拉车省力?省力不省力,主要看车轮受到的阻力有多大。因为克服了阻力,车子才能前进。在地面条件相同的情况下,车轮对地面的压力越大,阻力越大,阻力大就费劲。反过来,压力小,阻力小,省力。推车的时候,用力的方向指向斜下方,它产生两个效果:一个分力向前,用来克服阻力,使车匀速前进;另一个分力竖真向下,加大了车对地面的压力,使阻力加大。拉车的时候,用力的方向指向斜上方,也产生两个分力;一个向前用来克服阻力;另一个竖直向上,减小了车对地面的压力,使阻力减小。因此,拉车的时候,需要克服的阻力小,也就省力一些。
挑重担的人走路为什么像小跑步
人在步行的时候,是左右脚交替着向前的,如果说得正确些,人的步行可以认为是一个接替一个跌倒动作。人在站立不动的时候,从人体重心引下的垂直线,总是在两脚形成的面积里,这叫做处于站立时的平衡状态。人在起步向前的时候,总是身体先向前倾,使从人体重心引下的垂直线越出底面,形成向前倾跌的趋势,接着立刻把后脚跨向前来维持新的平衡。所以我们说,一步一步地向前走,就是作一次一次的向前倾跌。这种倾跌趋势,跟人体的重量和跨出步子的大小是有关的。向前倾跌的趋势越厉害,迈出的那只脚,在着地时与地面冲击得越重,这样不但人要感到吃力,步子也不容易跨稳。挑着重担走路,等于人体的重量突然增加了许多,向前移步时的倾跌趋势就很厉害。缩小跨出的步子,可以适当减小这种倾倒趋势;迅速迈出后脚,可以防止真的跌倒。因此挑重担的人,走路的步子总是又小又急,这就成了小跑步了。还有,挑重担时步子短促,可以使速度均匀,这样担子也可以匀速地跟着人向前移动。如果步子又大又慢,担子就产生摆而不好挑了。
为什么灌满水的瓶子不易破?
有两个相同的玻璃瓶,一个空着,一个灌满了水,同时从相同的高度落到地面上,哪个瓶子容易破?一般说重的瓶子容易破。可是,当瓶子灌满水后,瓶子里的水还有另外一个作用,能减少瓶子的形变,反而使瓶子不容易破了。玻璃瓶破裂,大多是由于形变引起的。空瓶子落地,地对瓶子产生一个压力,瓶子从外向里形变,终于破裂。瓶子装满水,由于水是不可压缩的,从而减少了形变,使得瓶子不易破裂。瓶子里装满水,再拧紧瓶盖,就更不容易摔破了。
我们吸汽水是"吸"上来的吗?
我们用吸管吸汽水,总以为是嘴把汽水吸上来的。其实不是,用嘴吸,只吸走了吸管中的空气,至于汽水嘛,那是大气把它压到嘴里去的。原来,吸管中的空气被吸走后,管里面的汽水受到空气的压强变小,而瓶子里(吸管外)的汽水受到的压强是大气压强,这两个压强是不相等的,大气压强较大,就会把汽水压到嘴里去了。如果汽水瓶口盖一个塞紧了的软木塞,木塞中插着一根玻璃管,那末,你从玻璃管里吸汽水,至多能吸上一两口,就再也吸不到瓶里的汽水了。这个道理也简单,因为瓶外的大气无法进入汽水瓶,大气也就无法把汽水压到嘴里去了。不拔掉瓶塞,还能喝到汽水吗?虽然吸不上来,但能不能吹上来?对着玻璃管向瓶子里吹气是个办法。吹气,增加瓶内的气体,增加了瓶内气体的压强。瓶内的气体压强变大以后,就会把汽水从玻璃管里压出来,这时,只要嘴不离开玻璃管,就能喝到汽水。往瓶里吹气越多,压强增加得越多,就可以顺利地喝到汽水。喝掉一些汽水以后,瓶内的气体体积变大、压强降低,就喝不到汽水了。再吹气,又能继续喝到汽水。
什么是蓄能电站?
抽水蓄能电站不同于一般的水力发电站。一般的水力发电站是只安装发电机,将高水位的水一次使用后弃之东流。抽水蓄能电站安装有抽水—发电两用机组,又有抽水,又能发电。在白天和前半夜,水库放水,高水位的水通过两用机组,此时两用机组作为发电机,将高水位的水的机械能转化为电能,向电网输送。解决用电高峰时电力不足;到后半夜,电网处于用电低谷,电网中不能储存电能,这时将两用机组作为抽水机(两用机组可作反向旋转),利用电网中多余的电能,将低水位的水抽向高水位,并注入高水位的水库中,这样,在用电低谷时把电网中多余的电能转化为水的机械能储存在水库中。到用电高峰,水库放水,又将水的机械能,通过发电机转化为电能,向电网输送。水库中的水多次使用,与两机组一起,完成能量的多次转化。高水位水库储存了大量低水位的水,相当于储存电网中多余的电能,解决了电能不能储存的问题。由于用电高峰和低谷的电价不同,高峰电价高,低谷电价低,这样使抽水蓄电站的经济效益也大大提高了。