体育运动中的物理知识

体育运动中的物理知识（共12篇）

体育运动中的物理知识 篇1

大家都喜爱体育运动, 通过体育锻炼提高身体素质。当你在操场上参加体育活动时, 不知你有没有想过, 这些活动中也有许多物理知识呢!

1.掷铅球时, 铅球离手后, 为什么能向前运动?铅球在空中运动时受几个力作用?铅球最终为什么落向地面?铅球在使用过程中, 质量、体积、密度如何变化?若某同学掷铅球的成绩为10米, 是不是铅球运动的路程就是10米?

答:掷铅球时, 一开始铅球与人手处于运动状态, 铅球离开手以后, 由于有惯性, 仍然向前运动。铅球在空中运动时如不计空气阻力, 只受重力作用。铅球最终落向地面, 是由于重力作用。铅球在使用过程中, 由于磨损, 质量变小, 体积变小, 密度不变。若某同学掷铅球的成绩为10米, 说明铅球水平移动的距离为10米, 铅球实际运动的路程大于10米。

2.荡秋千时, 能量如何转化?在何处速度最大?

答:荡秋千的过程是动能与重力势能相互转化的过程。人从低处向高处荡时, 动能减少, 重力势能增大, 动能转化为重力势能;人从高处向低处荡时, 重力势能减少, 动能增大, 重力势能转化为动能。很显然, 秋千荡到最低点时, 动能最大, 速度最大。

3.做操时, 领操队员如何判断队伍排得整齐?早晨做操时, 某人双脚站立与单脚站立, 他对地面的压力和压强是否相同?

答:领操队员站在队伍的前面, 只要队伍看上去是一条线, 就能保证队伍排得整齐, 这是因为光在同一种均匀物质中传播路线是直的。在做操时, 该人双脚站立与单脚站立相比较, 压力相同, 压强不同, 单脚站立时压强较大。

4.在100米赛跑时, 终点计时员是以听到枪声计时还是以看见枪冒烟计时?若甲、乙两运动员在100米赛跑时以相同速度并肩向前奔跑, 以什么为参照物时运动员是静止的?又以什么为参照物时运动员是运动的?

答:在100米赛跑时, 终点计时员应以看见枪冒烟计时比较准确, 这是因为光传播速度比声音传播速度快得多。若甲、乙两运动员在100米赛跑时以相同速度并肩向前奔跑, 以其中的任意一运动员作为参照物, 另一运动员是静止的;若以地面为参照物, 甲、乙两运动员都是运动的。

5.小红和兰兰两人进行多次100米赛跑, 同时出发, 每次小红都比兰兰提前10米到达终点。如果两人都以原来的速度跑, 让小红的起跑线后移10米, 兰兰仍在原地起跑, 两人同时起跑, 谁先到终点?

答:小红先到终点。由题意可知, 小红跑100米时, 兰兰跑90米。现在实际上就是比较小红跑110米所需时间与兰兰跑100米所需时间哪个短。很显然, 小红先跑100米所需时间与兰兰跑90米所需时间相同, 我们只要比较最后都跑10米, 哪个先到终点即可。由于小红运动快, 所以先到终点。

6.拔河比赛时, 运动员常穿上比较新的球鞋, 而且不希望地面上有许多沙子, 否则难以取胜, 这是为什么?

答:拔河比赛时, 双方摩擦力的大小是能否取胜的一个决定性因素。运动员常穿上比较新的球鞋, 是由于新的球鞋鞋底比较粗糙, 拔河比赛时所受的摩擦力较大。不希望地面上有许多沙子, 是防止滑动摩擦转化为滚动摩擦, 摩擦力减小。

7.足球比赛时, 甲运动员将足球踢给乙, 乙运动员将足球踢向球门, 被丙守门员用头顶出。在此过程中, 足球分别受到哪些力的作用?这些力使足球发生了哪些改变?若足球踢出后在地面上滚动时, 为什么越滚越慢最后停止?

答:在此过程中, 足球分别受到甲运动员用脚踢的力、乙运动员用脚踢的力、丙守门员用头顶的力。这些力使足球的形状和运动状态发生了改变。踢出去的足球在地面上滚动时, 由于受摩擦力的作用, 改变了足球的运动状态, 使足球越滚越慢最后停止。

8.在4×100米接力赛中, 为什么交棒和接棒队员要在交棒区内跑动中交接棒?

答:这是因为接棒队员在接棒前就具有了一定的速度, 缩短了加速时间, 提高了竞赛成绩, 同时由于两人的相对速度减小了, 交接棒也就容易了。

9.如何测定操场上跑道的长度?

答:方法 (1) 先匀速走动 s1路程, 用秒表测出所需时间为 t1, 再以相同速度匀速通过整个跑道, 用秒表测出所需时间为 t2, 这样就可求出跑道的长度为:sundefined。

方法 (2) 先找一个轮子, 用尺测出轮子的周长1, 再让轮子沿着跑道滚动, 记下轮子滚过的圈数 n, 这样就可求出跑道的长度为:s=nl。

体育运动中的物理知识 篇2

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磁 场

带电粒子在匀强磁场及在复合场中的运动规律及应用

知识要点：

1、带电体在复合场中运动的基本分析: 这里所讲的复合场指电场、磁场和重力场并存, 或其中某两场并存, 或分区域存在, 带电体连续运动时, 一般须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用。

在不计粒子所受的重力的情况下，带电粒子只受电场和洛仑兹力的作用，粒子所受的合外力就是这两种力的合力，其运动加速度遵从牛顿第二定律。在相互垂直的匀强电场与匀强磁场构成的复合场中，如果粒子所受的电场力与洛仑兹力平衡，粒子将做匀速直线运动；如果所受的电场力与洛仑兹力不平衡，粒子将做一般曲线运动，而不可能做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动。在相互垂直的点电荷产生的平面电场与匀强磁场垂直的复合场中，带电粒子有可能绕场电荷做匀速圆周运动。

无论带电粒子在复合场中如何运动，由于只有电场力对带电粒子做功，带电粒子的电势能与动能的总和是守恒的，用公式表示为 qUa12mvaqU2b12mvb

22、质量较大的带电微粒在复合场中的运动

这里我们只研究垂直射入磁场的带电微粒在垂直磁场的平面内的运动，并分几种情况进行讨论。

（1）只受重力和洛仑兹力：此种情况下，要使微粒在垂直磁场的平面内运动，磁场方向必须是水平的。微粒所受的合外力就是重力与洛仑兹力的合力。在此合力作用下，微粒不可能再做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动。在合外力不等于零的情况下微粒将做一般曲线运动，其运动加速度遵从牛顿第二定律；在合外力等于零的情况下，微粒将做匀速直线运动。

无论微粒在垂直匀强磁场的平面内如何运动，由于洛仑兹力不做功，只有重力做功，因此微粒的机械能守恒，即 mgha12mvamghb212mvb（2）微粒受有重力、电场力和洛仑兹力：此种情况下。要使微粒在垂直磁场的平面内运动，匀强磁场若沿水平方向，则所加的匀强电场必须与磁场方向垂直。

在上述复合场中，带电微粒受重力、电场力和洛仑兹力。这三种力的矢量和即是微粒所受的合外力，其运动加速度遵从牛顿第二定律。如果微粒所受的重力与电场力相抵消，微粒相当于只受洛仑兹力，微粒将以洛仑兹力为向心力，以射入时的速率做匀速圆周运动。若重力与电场力不相抵，微粒不可能再做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动，而只能做一般曲线运动。如果微粒所受的合外力为零，即所受的三种力平衡，微粒将做匀速直线运动。

无论微粒在复合场中如何运动，洛仑兹力对微粒不做功。若只有重力对微粒做功，则微粒的机械能守恒；若只有电场力对微粒做功，则微粒的电势能和动能的总和守恒；若重力和电场力都对微粒做功，则微粒的电势能与机械能的总和守恒，用公式表示为： qUamgha12mvaqU2bmghb12mvb

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过选择器。

如图, 设在电场方向侧移vEBd后粒子速度为v, 当时: 粒子向f方向侧移, F做负功——粒子动能减少, 12mv0qEd2电势能增加, 有

12mv;当v2EB时, 粒子向

F方向侧移, F做正功——粒子动能增加, 电势能减少, 有12mv0qEd212mv2;

5、质谱仪

质谱仪主要用于分析同位素, 测定其质量, 荷质比和含量比, 如图所示为一种常用的质谱仪, 由离子源O、加速电场U、速度选择器E、B1和偏转磁场B2组成。

同位素荷质比和质量的测定: 粒子通过加速电场, 根据功能关系, 有

12mv2qU。粒

子通过速度选择器, 根据匀速运动的条件: vEB。若测出粒子在偏转磁场的轨道直径为2R2mvB2q2mEB1B2qd, 则d , 所以同位素的荷质比和质量分别为

qm2EB1B2d;mB1B2qd2E。

6、磁流体发电机

工作原理: 磁流体发电机由燃烧室O、发电通道E和偏转磁场B组成, 如图所示。

在2500开以上的高温下, 燃料与氧化剂在燃烧室混合、燃烧后, 电离为导电的正负离

子, 即等离子体, 并以每秒几百米的高速喷入磁场, 在洛仑兹力作用下, 正、负离子分别向上、下极板偏转, 两极板因聚积正、负电荷而产生静电场, 这时, 等离子体同时受到方向相反的洛仑兹力f与电场力F的作用。

当f > F时, 离子继续偏转, 两极电势差随之增大;当f = F时, 离子匀速穿过磁场, 两极电势差达到最大值, 即为电源电动势。

电动势的计算: 设两极板间距为d, 根据两极电势差达到最大值的条件f = F, 即vEB/dB, 则磁流体发电机的电动势Bdv。

体育运动中的物理知识 篇3

【关键词】悠悠球；基本运动原理；物理知识

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）28-0068-02

我最喜欢的运动就是悠悠球。悠悠球是一种古老的玩具，具有悠久的文化歷史。史书上关于悠悠球的最早记录是公园500年前的希腊。无论是从早期的狩猎动物和个洞的工具的功能，还是有贵族转悠玩具发展到表演甚至大众流行，它都反映了历史的发展，凝结了人们智慧的结晶。

我喜欢悠悠球的原因，不光是悠悠球的玩法及招式具有趣味性和创造性，还因为在玩耍的过程中，我发现了悠悠球的很多招式与物理有很大的关系。举个最简单的例子吧，接触或观看过悠悠球表演的人，都知道最入门的初级动作就是把球抛出去再收回来。这个看似简单的动作就包含了很多物理知识。下面我对此做简要的分析。

第一个问题，球被投掷出去后，为什么能够收回来？

这一现象涉及到摩擦力、离心力的应用。

初学者用的球是离合器型球，这种球的收球则是内部的弹簧在起作用。球旋转的时候，球体内部轴承两边的连有重物的弹簧被甩开，带动橡胶圈也向外微妙的移动，这就是离心力的作用，于是棉线与球体没有任何摩擦，而当速度减慢的时候，离心力变小，弹簧及重物逐渐恢复回原来的位置，夹住中轴，球就被收回了。

鼓型球是这样的：球投掷出去后，会垂在线的另一端做高速的旋转，由于球本身具有的重力，这时候球拉着的线是绷直的，因此线与球体之间没有任何摩擦，如果不去施加外力，球会停在空中旋转很长时间不会自己收回来。那么想把球收回来，要做的动作就是把手向上提，这时候，原本绷直的棉线就被向上拉，线会产生很多小弯曲，与球体之间接触摩擦，球就被提了上来。

第二个问题，球被投掷出去后，为什么会高速的旋转？

首先您要知道悠悠球的特殊构造是保证球能转起来的基础原因。悠悠球的中轴和两边的球瓣不是一体的，轴和球瓣之间有一圈小滚珠，因此轴和球瓣可以分别运动。除了4A球，其它悠悠球在玩的时候都是球轴和绳套在一起的。发球之前，绳的一端在球轴上套好，另一端套在中指上。把绳子从球轴的一端一圈一圈的缠绕好，一直缠到中指。发球时，要用适当的力把球甩出去，这时候，绳子在球的牵引之下展开了，绳的另一端被中指牵着，于是球轴被牵住不转，而球瓣自己转动起来。也就是说，如果球轴与球瓣连接的地方出了问题，球就无法自转了。

下面我从动作原理方面来解释，这是我们高中学过的功与能的转换，以及动能、势能之间转化的问题。

物体都具有势能，同一物体位置越高，势能越大。当球在我们手中被举高的时候，它是存在重力势能的，人体中有化学能，用一定的力量投掷的时候，化学能和重力势能转化为动能。由于绳子有一定的粗细，所以绳子对球拉力的作用点不在球的质心上，使球产生一个角速度，球即进入了高速自转状态，这种状态称为“睡眠”。关于这个问题还有更有趣的事情，早在1985年，悠悠球第一次被带到太空做实验，被发现在太空，如果手不用力向下仍，球即无法旋转又无法收回，因为没有引力。因此在地球上也一样，悠悠球的转动主要来自投掷的力量，只有少部分是靠重力势能转化而来，这也证明了我们投掷的力度大小和球的空转速度及时间长短都是有关系的。

第三个问题，如何让悠悠球保持更长时间的空转？

广告中的悠悠球介绍，都说球的空转时间可以达到十分钟甚至更长，但是初学者通常只能让球保持一分钟的空转，很多人都以为这是因为用力过小，也有人认为这是商家在胡说八道，实际上，主要原因是悠悠球的球绳是由一根绳子叠合后，两股绳交错拧在一起形成的，在空转时无法保证球绳的两股绳卷紧的程度恰到好处，这时球绳就会有自发卷紧或卷松的趋势。由于绳子是一个绳圈套在球上的，绳子会对球产生两个水平方向的力，这两个力等大反向，但不作用在一条直线上，使悠悠球产生类似陀螺进动的运动，使球歪斜，为了使球保证长时间的空转，应该用手抓住球上方的一小段绳子，根据球的歪斜方向，调整绳子的松紧程度，保证球在一个竖直的状态，这样就能长时间空转，甚至在使球仅靠重力下落的时候，空转达到3分钟以上。

其实悠悠球还蕴含了更多复杂的物理原理，比如说，它利用视觉暂留效果提高了观赏性；在5A玩法中，人们要利用圆周运动的向心力平衡；在一些难度较高的招式中，需要利用绳子本身的张力来完成绳圈的单独运动；或者利用绳子之间的摩擦力故意让绳子卡在球轴上。在悠悠球的设计方面，人们会为了提升悠悠球的空转和稳定性，改变球的质量分布，也会在球上设计一些凸起或凹陷，使球可以被顶在指尖保持稳定，使球与手指的接触位置保持在一定范围内，这样就可以完成一种非常神奇的玩法--顶指。这在球的设计上就需要应用很多复杂的物理原理。

体育运动中的物理知识 篇4

很多人都喜欢体育运动, 但是有很多人不懂其中运用到的物理知识。目前的物理教学中缺乏与体育运动相结合, 使得很多学过物理的人不懂得体育运动中的物理知识。随着人们生活水平的提高和社会的发展, 体育运动越来越流行, 越来越被重视。体育运动中蕴涵许多物理知识, 体育工作者和教练为了提高体育比赛中的成绩, 总结出来很多物理学知识运用到体育赛事中, 达到最省力、最高效的目的。[1]乒乓球, 篮球, 足球, 网球, 滑冰, 拔河, 跳高, 等运动在我们日常生活很常见, 这些运动的普及和提高, 关系到全民的身体素质, 也关系到国家的荣誉。[2]

1 乒乓球中的物理知识

乒乓球是中国的国球, 也是世界流行的球类体育项目, 我国在乒乓球历史上占有很高的地位。在乒乓球运动中用到了很多物理知识, 譬如, 将一踩瘪的乒乓球, 放在热水里, 里面的气体由于温度升高, 体积膨胀, 会使乒乓球复原。这一现象充分体现了气体的热胀冷缩的特点, 使得同学对热学知识充分理解, 更为运动员在训练中充分使用乒乓球提供了理念依据。在乒乓球比赛中发球的好坏, 是运动员取得胜利的必要条件, 运动员发球过程中乒乓球的运动分为四个阶段:

第一阶段:将乒乓球竖直上抛后, 到达一定高度, 运动过程中乒乓球的动能在减小, 重力势能在增加, 最高点处动能为零, 重力势能最大, 动能转化为重力势能。

第二阶段:乒乓球由最高点处静止下落直到接触球拍的瞬间, 球的高度越来越小, 速度越来越大, 这个过程中乒乓球重力势能逐渐变小, 动能逐渐变大, 重力势能转化为动能。

第三阶段:乒乓球由接触到球拍发生弹性形变的最大时刻这个过程中乒乓球的速度越来越小, 而它的弹性形变越来越大, 动能逐渐变小, 弹性势能逐渐变大, 因此是动能转化为弹性势能。

第四阶段:由弹性形变最大至恢复原状。这个过程中乒乓球的弹性形变越来越小, 它的速度越来越大。动能逐渐变大弹性势能逐渐变小, 因此, 它是弹性势能转化为动能。同时, 球拍给乒乓球施加了外力的作用使球飞速的运动出去。探讨了能量的相互转化, 通过发球的高度, 球的弹性变形的状况改变球的速度变换发球技术, 学会了物理知识, 提高了发球不平。

2 举重中的物理知识

在举重比赛中, 运动员上场前总要在手上擦些“白粉”。这种白色粉末叫“碳酸镁”, 通常又称为“镁粉”。碳酸镁的质量很轻, 具有很强的吸湿作用。运动员在比赛中, 手掌经常会出汗, 这对体操和举重运动员来说是个非常不利的因素, 因为湿滑的掌心会使摩擦力减小, 使运动员握不住器械, 不仅影响动作的质量, 严重的时候还会使运动员造成失误, 甚至受伤。碳酸镁的作用就是吸去掌心的汗水, 同时增加掌心与器械之间的摩擦力。这样, 运动员就能握紧器械, 有利于提高动作的质量。

举重的基本原理是应用经典力学方法建立搬举动作的力学模型, 定义下肢与地面夹角θ为广义坐标, 考虑均匀举重方式, 假定重物提升y1和躯干角α与θ的微分约束关系, 通过对多刚体系统动力学方程求解, 求得髋角β的加速度曲线及髋部的内力和内力矩, 并求得便于深入讨论力学及理解析表达式。通过分析表明, 举重动作髋部内力、内力矩大小主要和举重时角加速度有关, 尽量控制以均匀方式举重方式是举重的理想方式。

3 拔河中的物理知识

在拔河比赛中是不是哪一队的力气就一定能胜利呢?这并不是个简单的力量相加的问题。根据作用力与反作用力原理, 参加拔河的两个队伍中A对B施加了多大拉力, B对A也同样也产生一样大小的反作用力。可见, 双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。通过受力分析, 当所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力就不会被拉动。所以如何增大与地面的摩擦力是胜负的关键。大家知道, 静摩擦力与两个值是成正比, 一是摩擦系数, 二是对接触面的压力。于是要设法增大上述两项值才能赢得比赛, 首先, 队员的体重越重对地面的压力就越大, 静摩擦力也会随之增大。其次, 要穿上鞋底花纹较深较大的鞋子, 也可以增大摩擦系, 使摩擦力增大。

4 跳高中的物理知识

跳高的姿势经历了由滚式、跨越式、剪式、背越式的演变。这一次又一次的演变, 是向着“能量最低原理”方向努力的。每一次的演变都使人体重心降低了, 由于机械能守恒定律, 一定量的动能只能转化成一定量的势能, 所以要用同样的动能跳过更高的杆, 唯有降低运动员过杆时的重心, 所以人们一次次的找出使人体重心降低的方法。这就是人们更好地应用物理知识的结果。

5 结束语

除了这些运动之外, 还有很多体育运动中都运用到了物理知识。物理学既是一门实验科学, 又是一门应用科学, 体育运动不仅是以身体练习为基本手段, 以增强人的体质, 促进人的全面发展有组织的社会活动群众体育, 还是竞技体育, 代表着国家。因此, 体育运动中蕴涵着许多物理知识, 了解和掌握物理学知识, 进而将其运用到体育运动中, 在生活中学习知识, 在运动中体验知识, 在比赛中发挥知识, 不但会让物理贴近学生, 让学生更加喜欢体育运动, 而且对体育运动的发展具有重要意义。

参考文献

[1]王则珊.学校体育理论与研究[M].北京:北京体育大学出版社, 1995.

高一物理运动的描述知识点 篇5

(2)特点:a=0，v=恒量.(3)位移公式:S=vt.

7.匀变速直线运动(1)定义:在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动.

(2)特点:a=恒量(3)公式：速度公式：V=V0+at位移公式：s=v0t+at2

速度位移公式：vt2-v02=2as平均速度V=

以上各式均为矢量式，应用时应规定正方向，然后把矢量化为代数量求解，通常选初速度方向为正方向，凡是跟正方向一致的取“+”值，跟正方向相反的取“-”值.

8.重要结论

(1)匀变速直线运动的质点，在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量，即

ΔS=Sn+l–Sn=aT2=恒量

(2)匀变速直线运动的质点，在某段时间内的中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度，即：

自由落体运动

(1)条件:初速度为零，只受重力作用.(2)性质:是一种初速为零的匀加速直线运动，a=g.

(3)公式:

10.运动图像

(1)位移图像(s-t图像):①图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度;

②图像是直线表示物体做匀速直线运动，图像是曲线则表示物体做变速运动;

③图像与横轴交叉，表示物体从参考点的一边运动到另一边.

(2)速度图像(v-t图像):①在速度图像中，可以读出物体在任何时刻的速度;

②在速度图像中，物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值.

③在速度图像中，物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率.

④图线与横轴交叉，表示物体运动的速度反向.

“天宫一号”中的物理知识 篇6

“天宫一号”的外壳

10月10日，“天宫一号”目标飞行器发回首张自拍照。照片中，“天宫一号”只露出半个身子，可以清楚地看到资源舱外表局部和中继卫星天线，它的外表面是银白色的，十分好看。大家有没有想过，“天宫一号”为什么要做成浅色的?

这是因为在太空飞行的“天宫一号”，要经受剧烈的温差考验。“天宫一号”在太空中向着太阳的一面，由于太阳光线的直射，其温度会高到100℃以上。而背阴的那一面又会冷到-200℃左右。这么大的温差肯定对飞船是有害的。为了解决问题，科学家在“天宫一号”的外表面涂上一层银白色的涂料。这样，当阳光照射在上面时，可以减少壳体对热辐射的吸收，防止温度剧烈升高。当壳体背向太阳时，银白色的外壳又可以减少它向外辐射热。

“天宫一号”的密封加压舱

看资料我们会发现，“天宫一号”的核心舱和两个实验舱都是密封加压舱。密封舱我们都能理解，因为飞船飞行在外太空，外面是真空，所以需要密封舱，但是为什么还要增加压强呢?

通常，人们生活在一个大气压的稳定环境里。随着高度增高，气压就会明显减小。随着气压的减小，人体血液中的氧气、氮气和水分就会面临3个不同的关卡。

据测定，上升到3048m的高度时，大气压力已降低了近一半，氧气的紧缺会使人出现高原反应。人会感到眩晕、恶心、反应开始迟钝。所以，在3000m以上高空飞行的飞机，必须采用加压密封舱，以保障飞行员和乘客的安全。

“天宫一号”为什么向东南方向发射

大家都知道，跳远运动员在起跳前，先要助跑一段距离：而掷铁饼运动员，则是先转上几圈，再将铁饼投掷出去。这都是利用惯性，使人在起跳前、铁饼在出手时，就有了一定的初速度，可以比静立跳得更远、投得更远。

“天宫一号”之所以要顺着地球自转的方向发射，道理正跟跳远和投掷铁饼一样，因为地球上的物体都随着地球的自转一起转动。根据惯性原理，如果顺着地球自转方向发射火箭，火箭在离开地球时就已经有了一个初速度，这个初速度的大小就是地球自转的速度。

地球由西向东自转，地球自转的速度并不是全球各点都一样的，越近南北极，速度越慢；越近赤道，速度越快，在赤道上可达465米／秒。要使火箭绕着地球飞行不落到地球上来，那就需要使火箭达到7.9千米／秒的第一宇宙速度；要使它飞向月球，就需要达到11.2千米／秒的第二宇宙速度。要达到这样的速度，首先要依靠火箭本身的推力，可是如果火箭在赤道上发射，那么就有465米／秒的初速度可借。

虽然这个速度不大，但无论从科学上、经济上来考虑，沿着地球自转方向发射火箭，借用地球自转的速度总是有利而无弊。

失重条件下的烛焰

“天宫一号”将连接三艘神舟飞船，搭建一个空间实验平台。宇航员们可以在“天宫一号”里做许多复杂的实验，做实验时通常都要用到火，比如焊接。这就涉及到一个有意思的问题：“在‘天宫一号’里能点燃火焰吗?”

这个问题最早由爱因斯坦提出来，原版问题是“在完全失重的条件下能点燃蜡烛吗?”他本人认为不能。

爱因斯坦认为，在地面上之所以能点燃蜡烛，主要是由于重力的存在，密度小的热空气比重小，密度大的冷空气比重大，于是热空气上升，冷空气下降，造成冷热空气的对流，使烛焰源源不断补充到新鲜空气，从而能持续燃烧下去。但在失重的情况下，空气已没有重量了，热空气虽然密度小，冷空气密度大，但比重均已消失，所有物体均处于自由飘浮状态，这时在蜡烛芯周围的是一团已燃烧过的热空气，外面的氧气无法跑进去，烛芯得不到氧气补充，就无法继续燃烧，因此点燃的蜡烛会很快熄灭。

任何猜想都需要实验来检验。我们虽然没有在“天宫一号”的失重环境下工作，但我们同样可以做实验来确认，失重条件下是否可以点燃火焰。

首先，在一密封的玻璃容器内放一支点燃的蜡烛，容器内的氧气供应是充足的，然后让这个容器从3米高处自由落下。如果忽略空气阻力，则容器及其内部所有物体都处于失重状态。实验结果是蜡烛的火焰并没有熄灭，只是它发出的光比通常情况下暗一点，而且完全是球形的，见图所示。

这是什么道理呢?原来在失重的条件下，虽然冷热空气的对流不复存在，但是气体的热运动还是存在的，有热运动就会产生扩散。

在烛芯附近的热空气的成分是二氧化碳，会向四周扩散，这样蜡烛的火焰仍能维持燃烧下去。由于处于失重状态，空间已分不清上下左右，各个方向都是均等的，所以这时烛焰是球形的。

体育运动中的物理知识 篇7

首先来看唐代诗人李白的名句“两岸青山相对出，孤帆一片日边来。”这句意境开阔，气象雄伟的诗，暗含着物理学中参照物的知识。青山“出”说明青山在运动，夹江对峙的天门山，似乎正迎面向诗人走来，可是山为什么会运动呢?很显然，这里是因为作者选取了“帆船”作为参照物，才感觉到山是运动的。

再看下一句“孤帆一片日边来”，孤帆会运动，是以文中的青山作为参照物的。有不少学生往往把帆船的运动参照物选取成太阳，这是错误的，太阳只能显示了帆船开来的方向，判断不出帆船是运动或静止的。

到了初中阶段，不少同学在学习“运动”与“静止”的时候，与生活中理解的“运动”产生混淆。不少学生感到困惑：树木，明明是静立不动的，为什么我们有时候又说它是运动的呢?对此，同学们感到难以置信。

如何正确理解，并且判断物体的运动和静止?这就需要同学们全面学习和理解、运用参照物。

一、参照物的认知

1. 参照物的定义

为研究物体的运动假定不动的物体叫做参照物，也就是说要判断物体是在运动还是静止，要以另外的哪个物体作标准。这个被选作标准的物体就是参照物。

2. 参照物的特点

（1）客观性

宇宙中万事万物都是永不停息地运动着的，没有绝对静止的物体。平时，我们说某个物体是运动的还是静止的，都是相对另一物体而言的，在描述物体的运动情况时，无论是否提到参照物，参照物总是存在的，这就是参照物的客观性。

例1：毛泽东《送瘟神》中的诗句：“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。”

解析：第一句：以地心为参照物，地面绕地心转八万里。其中“坐地”是相对于地面是静止的，而“日行”则是相对于太阳在运动的。第二句：以月亮或其他天体为参照物在那可看到地球上许多河流。两句中，无论是地心还是月亮，均是客观存在的。

(2）假定性

参照物只是假定不动而不是真的不动，与其他物体一样，它也处在永恒的运动之中，这便是参照物的假定性。

例2：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，下列关于这两句话所选择的参照物的说法中，正确的是(%%)

A.前句、后句都是青山%%B.前句、后句都是竹排

C.前句是青山，后句是竹排%%D.前句是竹排，后句是青山

解析：这是两个物体之间相互作为参照物的情况。在第一句中，观察的对象是“竹排”，竹排在运动，是以青山为参照物。而在第二句中，青山为什么会在动，则是以竹排为参照物。当选择竹排为参照物时，假定竹排是静止的。答案应为C。

(3）多重性

确定一个物体是运动的还是静止的，关键是看选择什么物体作为参照物。因此，我们研究的运动是相对运动，这便是参照物的多重性，也就是说，对同一物体的研究，可以选取不同的参照物，并且，当所选取的参照物不同时，对物体运动描述的结果也往往不同。

例3：唐朝《浣溪沙》中“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎;仔细看山山不动，是船行。”山的动与不动分别是以什么作为参照物。

解析：作者对乘船情景的描述涉及参照物的选取问题。以不同的物体作为参照物得到的观察结论往往是不一样的。在词中，作者先是以船为参照物, 得出“山来迎”的判断，接着又以滩头作为参照物得出“山不动”、“是船行”的结论。

二、参照物的选择

参照物是可以任意选择的。对于同一个物体，选用的参照物不同，其运动情况的描述也就不一样。如果参照物选择得当，就将有利于问题的解答，简化解题过程。

1. 判断标准：位置变化

判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化。若位置有变化，则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化，则物体相对于参照物是静止的。

例4：下面是我国宋代诗人陈与义所写的《襄邑道中》的绝句：

飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。

卧看满天云不动，不知云与我俱东。

解析：为什么作者以为满天云不动，事实上却是云与我“俱东”(在同一个方向动)呢?这是以榆堤为参照物，云与作者和榆堤相比较发生了位移，因此“云与我”都在运动。但是对于“我”来说，云却是不运动的，为什么呢?原来云与“我”的位置没有发生改变，因此云相对于“我”这个参照物是静止的。

2. 选择参照物时的注意事项

(1)参照物应使问题简单化

在解题的过程中，同学们要注意思考物体是相对于哪个物体在动?在研究地球上物体的运动情况时，一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物，例如我们往往选择地面，地面上的树木或者建筑，等等，而且可以不加以说明。当我们说某个运动员在跑步，其实就是以地面为参照物。

而若选取其他合适的物体作为参照物，则要作出说明。如前面的诗句“两岸青山相对出”中的青山很明显是相对于船发生了位移，因而在运动。

如果是研究宇宙中天体的运动情况时，那么为了让问题简单化，我们往往选择太阳作为参照物。此外在选择参照物时，要注意参照物一定是一个具体的物体，不能说地平线、海平面，等等。

(2)参照物不能选择被研究的物体作为参照物

因为自己以自己作为参照物，任何物体的位置是永远不变的，也就是这一物体永远处于静止状态。

例5：苏轼三十六岁那年去杭州赴通判任，路过安徽，乘船出颖口，初见淮山，曾赋诗一首，写下了从船上观山的感受：

我行日夜向江海，枫叶芦花秋兴长。

平淮忽迷天远近，青山久与船低昂。

(《出颖口初见淮山，是日至寿州》)

解析:诗人在船上看淮山, 烟雾迷漫, 远近难辨, 觉得青山却像行船一样在高低起伏。其实, 青山并未低, 而是船在水中起伏, 人在船上也随之波动, 以人为参照物, 看岸上青山似乎也在颠簸起伏。但是如果我们以青山为参照物呢?青山就永远处于静止状态。

如果诗人都以物体本身为参照物，我们就读不到这么多蕴含着运静哲理的诗句了。

世界万物，有动有静，变化不尽。动和静，这是物质运动的存在方式和表现形态。只有选好参照物，才能够真正理解动与静。

参考文献

[1]陈振祥.参照物的选择及变化例谈[J].中小学教学研究, 2011.1:28-29.

[2]金厚龙.挖掘古诗词中的物理美学教育[J].中学物理, 2010.10:64-65.

开汽车中的物理知识 篇8

一、汽车追尾问题

由于人从发现情况到采取相应的行动, 需要一定的反应时间, 而不同的人在不同的环境条件下反应时间的长短又是各不相同的, 反应时间越短反应越灵敏. 在反应时间内汽车将保持匀速直线运动状态, 刹车后由于汽车具有惯性还会继续向前运行一段距离, 因此在行车的过程中, 为了确保行车的安全, 前后车辆之间一定要保持一定的距离.

例1为了安全, 在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离. 已知某高速公路的最高限速v = 120 km/h, 假设前方车辆突然停车后车司机发现这一情况, 经操纵刹车到汽车开始减速经历的时间 ( 即反应时间) t = 0. 50 s. 刹车时汽车受到阻力的大小f为车重的0. 40倍. 求该高速公路上汽车间的距离s的最小值.

解析: 在反应时间内汽车做匀速运动, 运动的距离s1= vt.设刹车时汽车的加速度大小为a, 汽车的质量为m, 有f = ma, 则从刹车到停止, 汽车运动的距离s2=v2/ (2a) . 则所求的最小距离smin= s1+ s2= 160 m.

正是由于这个原因, 当由于阴雨、大雾或大雪天气里, 由于能见度较低, 为了确保行车的安全, 高速公路应当关闭.

说明: 汽车在不同的路面行驶, 最高限速是各不相同的. 特别是在阴雨天气、风雪冰冻等情况下, 一定要降低行驶速度. 由于雨水的润滑作用, 潮湿路面的摩擦因数比干燥路面小, 且车速越高动摩擦因数越小, 因此最高限速应下调.

二、汽车转弯问题

汽车在转弯时要防止侧滑的发生. 汽车在水平公路上行驶时, 转弯所需的向心力是由车轮与路面之间的静摩擦力提供的. 如果转弯时速度过快, 汽车所需的向心力大于最大静摩擦力的话, 汽车将会做离心运动, 因此会导致交通事故的发生. 正是由于这个缘故, 在公路的弯道处, 为了确保行车的安全, 行驶的车辆是不允许超过规定速度的.

例2若一辆汽车在半径为R的水平弯道上行驶, 轮胎与地面的摩擦因数为μs, 求汽车的最大行驶速度.

说明: 同学们在观看赛车比赛时, 经常会看到由于车速过快, 经常会出现汽车滑出赛道甚至是发生侧翻的现象, 就是由于这个原因. 在大弯道高速公路上超车时, 千万不能猛打方向盘使汽车转弯过快, 这样很容易发生汽车冲出公路发生车祸, 或汽车发生侧翻, 导致生命财产损失. 由可知, 汽车的转弯半径越小, 则所需的向心力越大. 当汽车的转弯半径R =20 m, 汽车的速度达40 km / h时, 人们就能够强烈地感受到汽车有向外倾覆的离心作用. 因此在进行超车变更车道时, 虽然必须采取加速措施, 此时要尽可能地采用大的曲率半径来进行, 以防发生不测.

此外, 摩擦力对汽车的质心还会产生一个转动力矩, ( h是汽车的重心距地面的高度) , 因此汽车的重心越高, 行驶速度越快, 其转弯时越容易向外侧倾覆. 即使是在平直的公路上行驶, 汽车的重心越高, 其稳定性也越差, 也就越容易发生侧翻事故.

三、汽车上坡问题

由于每辆汽车都有一个最大输出功率, 即当油门开足时的功率. 如果汽车的载重量比较大, 则其上坡时所需的牵引力也就大, 由公式P = Fv可知, 要想增大牵引力, 必须降低汽车的行驶速度. 因此汽车在上坡时必须采用低速, 以确保汽车能够顺利地爬到坡顶, 以防意外的发生.

例3设某汽车的最大输出功率为P, 总质量为m, 与路面之间的摩擦因数为μ, 上坡倾角为θ, 则该汽车上坡的最大速度不能超过多少?

解析: 由于汽车的牵引力为:

F = f + mgsinθ = μmgcosθ +mgsinθ, 所以P≥Fv = mg ( μcosθ +sinθ) v, 则有

说明: 汽车上坡时还有一个问题也要引起我们的注意, 即汽车载货不能过高. 如果汽车的重心过高, 重力的作用线超过后轮与地面的接触点就要向后倾翻. 如果是下坡, 重力作用线超过前轮与地面的接触点, 则汽车就会向前倾翻. 这种事故可以说是屡见不鲜. 正是由于这个原因, 所以交通法规中规定: 货车载货最高不能超过4 m.

例4图2表示汽车在上坡, 汽车前、后轮的轮距为L, 重心高度为h, 重心到前轮的距离是l, 路面倾角为θ. 为了确保汽车上坡时不至于向后倾翻, 应满足什么条件? 为了确保汽车下坡时不至于向前倾翻, 又应满足什么条件?

解析: 论证过程请同学们完成.

答案: 为了确保汽车上坡时不至于向后倾翻, 应满足同理, 为了确保汽车下坡时不至于向前倾翻, 应满足tanθ

四、汽车的安全措施

汽车在行驶的过程中, 坐在前排的乘客要系好安全带, 以防汽车突然刹车时伤害事故的发生. 特别是当汽车冲撞障碍物时, 汽车几乎是在几十毫秒到几百毫秒的极短时间内停止运动, 在如此短的时间内, 乘客仍以撞车以前的速度向前运动, 不论是撞上仪表盘、方向盘还是前座的后背, 都会造成很大的冲击力, 造成伤亡事故的发生; 严重时, 前排的乘客还很有可能由于惯性会撞破车前窗玻璃被甩出去, 后果不堪设想. 因此为了确保乘客的安全, 前排的乘客不仅要系好安全带, 而且在前排的司机和乘客的前面还有特殊的防撞击保护装置, 这就是安全气囊.

例5一辆车速为54 km/h的汽车突然急刹车, 人体头和上身40 kg的质量冲向座位背 ( 头部冲击) 作用时间为0. 05 s, 则该乘客头部受到的撞击力为多大?

解析: 由动量定理

头部受到的撞击力高达1. 2×104N, 若接触面积较小, 则会产生很大的压强, 伤害程度会非常严重.

如果有安全带起到缓冲作用, 则只有5 kg的质量 ( 头部) 以1 m / s的速度撞 击座位后 背, 则冲击力 会大大减 小,

说明: 为了确保前排乘客的安全, 现代新型汽车上都有安全气囊, 从而可以大大地减少伤亡事故的发生. 当汽车高速行驶时, 突然受到迎面撞击, 安全气囊中的化学物质会在瞬间产生大量气体, 充满气袋, 填充在乘员与车前窗挡风玻璃、仪表盘、方向盘之间, 以防乘员受伤.

例6如果某次事故中汽车的速度是35 m/s, 乘员冲向安全气囊后经0. 5 s停止运动. 冲向安全气囊的乘员质量约为40kg, 头部和胸部作用在安全气囊上的面积约为280 cm2, 求该乘员的头部和胸部受到的平均压强.

解析:即作用力大小为2800 N, 则平均压强为

五、汽车飞车问题

汽车通过凸形桥时要降低速度, 以防飞车事故的发生. 为了确保司机能够控制驾驶的车辆, 汽车对桥面的压力一定要大于零.

例7在高速公路上所建的高架桥的顶部可以看作是一个圆弧, 若高架桥顶部的圆弧半径为150 m, 求汽车在高速公路高架桥上行驶时的最高限速.

解析: 由知, 当F = 0时, 汽车与桥面的摩擦力为零, 汽车将无法控制. 所以必须有

魔术表演中的物理知识 篇9

魔术探索第一站:神奇的悬浮

电视里经常能看到神奇的魔术大师使物体悬浮在空中,其实我们的小小魔术师通过努力也可以做到这一点。如图1所示,桌面上放的是一个看起来很普通的底盒和一个不规则小棒,表演者拿起小棒,调整好位置,奇迹真的出现了,如图2所示,小棒真的悬浮在空中了。

【魔术揭秘】:小棒能悬浮在空中是因为电磁学中的同名磁极相斥原理,磁场力就像一只看不见的手一样可以稳稳地托住小磁棒,使它不掉落下来。上海的磁悬浮列车是这个原理在现实生活中的应用。这个看上去玄妙无比的悬浮小魔术,实际上就是应用了看不见摸不着的磁场。

魔术探索第二站:巨大的力量

准备一张普通的薄纸片、一个杯子、一盆水。慢慢地用水将杯子灌满,如图3所示,在杯子上面盖上事先准备好的纸片,然后慢慢把水杯倒过来。或许学生会问:你不会是想让这一张小纸片托起这满满一杯水不流出来吧?没人相信吧,实际上,我们的实验结果是:如图4所示,纸片竟然真的将水稳稳地托在了杯中,水完全没有流出来。或许你会说这简直是不可能的任务,不可思议,水的质量比纸片的质量大

几十倍甚至几百倍,怎么可能托得住呢?难道纸片真的被施了魔法不成?

【魔术揭秘】:纸片之所以能托住水是因为大气压强的作用。这个魔术的原理跟物理教材中著名的马德堡半球实验的原理是一样的。其实并不是纸片托起了水杯中的水,托住水的力量全部来源于大气压强。水杯灌满后盖上纸片倒转过来,水面和纸片之间是真空,而杯外的大气压强很大,纸片受到的大气压力就很大,当外面的大气压力等于杯中的水和纸片的重力的时候,水就流不出来了。

魔术探索第三站:受“惊吓”的灯丝

世上万物都有生命,它们有喜欢和不喜欢的东西,也有害怕和不害怕的东西,灯丝也不例外。如图5所示,只见魔术师拿着一个半圆形的“魔法棒”慢慢地靠近灯泡,如图6所示,本来正常发光的灯泡仿佛真的害怕了,开始慢慢颤抖起来,这是为什么呢?灯泡真的有害怕的东西吗?

【魔术揭秘】:这个所谓的魔法棒其实是一个蹄形磁铁,电流在蹄形磁铁的磁场中受到安培力的作用,这个力的方向与电流方向有关,可以用左手定则来判断。正常发光的灯泡内通的是交流电,电流方向不断改变,所以灯丝受到的安培力的方向也不断改变,灯丝就会不断地颤抖。

魔术探索第四站:隐形的胶水

拿出一个普通的气球,你可以不用任何工具使它稳稳地贴在你朝地的手心上么?直觉上,好像这是常人无法做到的事情,我们的魔术师就可以大显神通了。如图7所示,当她把托在手掌上的气球翻过来朝向地面的那一刻,气球真的没有下落,难道魔术师在这只气球上涂了隐形的胶水?

【魔术揭秘】:其实魔术师手中的气球上并没有涂了隐形的胶水,而是用手反复摩擦气球,使气球和手都带了电,气球和手所带电荷是异种的,异性相吸,气球本身的重力不大,当异种电荷之间的静电力等于气球的重力时,气球就会被稳稳地吸引在掌心中了。其实,生活中也有很多类似的现象,如用摩擦过的梳子还可以把细水流吸引过来呢,回家试试看吧!

魔术探索第五站:空箱取物

魔术师拿出一只前方开口的木箱,里面空无一物。当魔术师将顶盖向前翻下时,就可以从木箱中取出物品来。若将物品再放入箱中,再盖上顶盖,从前面看去,箱中又空无一物了。如果是普普通通的箱子,这可是个不可能完成的任务,但是这个箱子并没有想象中那么简单。

【魔术揭秘】:这个魔术的秘密是平面镜成像原理。魔术师在木箱的两个后角处各放了一块平面镜,与箱壁成45°,两平面镜成90°。因为两侧壁成的像刚好与后壁重合,事先可以将物品放入箱中的平面镜后,从前面看去,木箱是空的。将顶盖翻下时挡住前方的开口处,物品就可以从上方取出。没想到吧,平面镜成像原理还可以这样用。

体育运动中的物理知识 篇10

1.高中物理教学中渗透了现代物理知识

在高中物理教学中渗透现代物理知识, 主要是因为在传统的物理教学过程中, 老师只是一味地向学生灌输物理知识, 把物理知识讲解得很透彻, 老师采取满堂灌的方式向学生讲解物理知识, 这样老实讲学的目的和学生学习的目的都只是为了应付考试, 为了能够在物理考试中取得满意成绩, 老师和学生都只是为了学习而学习, 教师教导或是学生学习物理并不是为了学以致用, 而只是为了考试。这样的教育方式和学习目的并不是现代教学目的, 为了改变目前的物理教学模式, 应注意渗透现代物理知识。之所以采用渗透式的教学模式, 主要是因为在渗透现代物理知识的时候, 能帮助学生学以致用, 老师在教物理知识的时候, 采用启发式的教学方法, 就会改变之前单纯老师讲课、学生听讲的模式, 这样可以让学生主动思考, 在学习物理知识的时候, 联想现实生活, 根据现实生活的需要积极获取和掌握物理知识。这样, 学生能够更好、更扎实地掌握物理知识, 并且可以学以致用, 为了生活的美好而学习物理, 而不是仅仅为了考试而学习物理知识。所以采用渗透式的物理教学模式更有利于教给学生物理知识。

2.如何在高中物理教学中渗透现代物理知识

2.1重视物理学史, 渗透现代物理思想。

兴趣是学生主动学习的前提条件。只有学生对所学内容感兴趣, 才会主动学习。所以, 在高中物理教学中渗透物理知识, 老师要重视对学生进行物理学史的讲解, 通过讲解物理学史, 使学生理解和掌握现代物理思想, 进而了解中外著名的物理学家的思想及他们的研究方法和实验, 通过了解这些, 提高学生对物理的好奇和热爱, 从而愿意主动学习物理知识。所以, 老师在教学过程中, 一定要引导学生主动、积极地研究前人对物理知识的探索与总结, 从而让学生学习物理学家的探究精神和研究方法, 学习前人的坚持不懈、敢于质疑的精神, 从而指导自己不断思考, 在思考中学习和掌握物理知识。

2.2渗透现代物理知识的研究方式和思维方式。

在高中物理教学过程中渗透现代物理知识的研究方式和思维方式, 主要是指老师在物理教学过程中, 不仅要教导学生掌握物理知识, 而且要指导学生学会物理知识的研究方式和思维方式。所谓物理知识的研究方式, 主要是学生在学习物理知识、进行物理实验时, 学会运用物理知识方面的研究方法, 在实际的物理实验中掌握研究方式, 学会分析问题与解决问题。所谓思维方式, 主要是指在学习物理知识的过程中, 学生要学会主动、单独进行思考, 理清自己的思路, 学会掌握其中的思维方法, 如分析法、类比法、分类法、综合法、比较法, 等等。无论是物理知识的研究方式, 还是思维方式, 老师在教学过程中都要教导学生好好掌握这些方法, 在实际中综合运用物理知识的研究方式和思维方式, 不断学会分析问题, 不断质疑, 不断发现问题, 并进行试验, 从而解决问题, 得出结论, 进行总结思考。所以, 学生一定要重视培养自己的思维方式和研究方式, 学习物理知识, 并与实际生活相结合, 从而学以致用。

2.3突出物理知识的实用性, 注重现代物理知识的渗透。

突出物理知识的实用性, 在高中物理教学中渗透现代物理知识, 主要是因为学生学习物理知识不仅是为了考试, 而是为了解决现实生活中的问题, 即学以致用, 所以, 在高中物理教学中, 应该注意渗透物理知识的实用性, 毕竟所有的知识都是源于生活, 也是为了解决生活中的问题而存在的。同时, 渗透物理知识的应用性, 会让学生联系实际进行学习, 能够主动、积极、认真地学习物理知识。所以, 老师在教导学生时要注重联系实际进行教学。

3.结语

在高中物理教学中, 老师一定要重视现代物理知识的渗透。学生学习物理知识, 并不是为了考试而学习, 教师在实际教学过程中一定要注意到这一点, 这样才能够有针对性地、负责地采取渗透式教学模式, 对学生进行物理教学, 使学生在掌握物理知识的同时, 学会独立思考、研究的思维方式和研究方式, 从而能够联系实际, 解决实际生活中的问题, 不断质疑, 不断思考, 不断实验, 从而实现能力的提高。

参考文献

[1]何家胜.现代物理知识在高中物理教学中的渗透分析[J].新课程 (上) , 2013, 01:83.

[2]黄敏.高中物理教学中现代技术知识的渗透研究[D].西北师范大学, 2006.

物理知识在生活中的应用 篇11

关键词：物理知识；生活；各个领域

【中图分类号】G642正文：

物理是一门历史悠久的自然学科，也是一门与生产生活密切联系的自然学科。他经历了亚里士多德的自然哲学，到牛顿的经典力学，直到现代物理的相对论和量子论。随着科技的发展，社会的进步，物理已渗透到人类生活的各个领域。如果你细心观察，你会发现，你正生活在一个各种物理理论架设的时代里。

生活中物理现象无处不在。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。

物理已渗入到人类生活的各个领域。例如，光是找找汽车中的光学知识就有以下几点：

1.汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜

利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安全。

2.汽车头灯里的反射镜是一个凹镜

它是利用凹镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成为平行光射出的性质做成的。

3.汽车头灯总要装有横竖条纹的玻璃灯罩

汽车头灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成。根据透镜和棱镜的知识，汽车头灯玻璃罩相当于一个透镜和棱镜的组合体。在夜晚行车时，司机不仅要看清前方路面的情况，还要还要看清路边持人、路标、岔路口等。透镜和棱镜对光线有折射作用，所以灯罩通过折射，根据实际需要将光分散到需要的方向上，使光均匀柔和地照亮汽车前进的道路和路边的景物，同时这种散光灯罩还能使一部分光微向上折射，以便照明路标和里程碑，从而确保行车安全。

4.轿车上装有茶色玻璃后，行人很难看清车中人的面孔

茶色玻璃能反射一部分光，还会吸收一部分光，这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔，必须要从面孔反射足够强的光透射到玻璃外面。由于车内光线较弱，没有足够的光透射出来，所以很难看清乘客的面孔。

5.除大型客车外，绝大多数汽车的前窗都是倾斜的

当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成的像在国的前上方，而路上的行人是不可能出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉。大型客车较大，前窗离地面要比小汽车高得多，即使前窗竖直装，像是与窗同高的，而路上的行人不可能出现在这个高度，所以司机也不会将乘客在窗外的像与路上的行人相混淆。

再如下面一个例子：

五香茶鸡蛋是人们爱吃的，尤其是趁热吃味道更美。细心的人会发现，鸡蛋刚从滚开的卤汁里取出来的时候，如果你急于剥壳吃蛋，就难免连壳带“肉”一起剥下来。要解决这个问题，有一个诀窍，就是把刚出锅的鸡蛋先放在凉水中浸一会，然后再剥，蛋壳就容易剥下来。一般的物质（少数几种例外），都具有热胀冷缩的特性。可是，不同的物质受热或冷却的时候，伸缩的速度和幅度各不相同。一般说来，密度小的物质，要比密度大的物质容易发生伸缩，伸缩的幅度也大，传热快的物质，要比传热慢的物质容易伸缩。鸡蛋是硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的，它们的伸缩情况是不一样的。在温度变化不大，或变化比较缓慢均匀的情况下，还显不出什么；一旦温度剧烈变化，蛋壳和蛋白的伸缩步调就不一致了。把煮得滚烫的鸡蛋立即浸入冷水里，蛋壳温度降低，很快收缩，而蛋白仍然是原来的温度，还没有收缩，这时就有一小部分蛋白被蛋壳压挤到蛋的空头处。随后蛋白又因为温度降低而逐渐收缩，而这时蛋壳的收缩已经很缓慢了，这样就使蛋白与蛋壳脱离开来，因此，剥起来就不会连壳带“肉”一起下来了。明白了这个道理，对我们很有用处。凡需要经受较大温度变化的东西，如果它们是用两种不同材料合在一起做的，那么在选择材料的时候，就必须考虑它们的热膨胀性质，两者越接近越好。工程师在设计房屋和桥梁时，都广泛采用钢筋混凝土，就是因为钢材和混凝土的膨胀程度几乎完全一样，尽管春夏秋冬的温度不同，也不会产生有害的作用力，所以钢筋混凝土的建筑十分坚固。另外，有些电器元件却是用两种热膨胀性质差别很大的金属制成的。例如，铜片的热膨胀比铁片大，把铜片和铁片钉在一起的双金属片，在同样情况下受热，就会因膨胀程度不同而发生弯曲。利用这一性质制成了许多自动控制装置和仪表。日光灯的“启动器”里就有小巧的双金属片，它随着温度的变化，能够自动屈伸，起到自动开启日光灯的作用。

这样的例子举不胜举，物理是一门实用性很强的科学，与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。

物理知识在自行车中的应用 篇12

它的结构主要有三个部分:

1.由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成导向装置, 骑车的人可以通过操纵车把手来改变行驶方向并保持整个车身平衡。

2.由脚蹬、中轴、轮盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成驱动装置, 人的脚对脚蹬的蹬力是靠通过曲柄, 链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的, 从而使自行车不断前进。

3.由车闸部件组成制动装置, 乘骑者可以随时操纵车闸, 增大自行车行驶的阻力使自行车减速、停止。

那么自行车在设计和使用中体现了那些物理知识呢?

首先我们来弄清楚自行车的动力原理:当骑车的人对轮盘施加动力时轮盘转动, 与轮盘相连的链条对飞轮产生拉力作用, 飞轮转动。后车轮与飞轮同轴, 当飞轮转过n圈时后车轮也同时转过相同的圈数。

设轮盘的半径为L, 飞轮的半径为r, 后车轮的半径为R.当轮盘转过一周时飞轮转过的圈数为n, n=L/r, 自行车运动的距离s=2лRL/r

由于L>r所以当轮盘转过一周时自行车行驶的距离远大于轮盘的周长, 这就是人类使用自行车的目的。

为了使人们在骑车时减小阻力在车的前轴、中轴及后轴均采用滚动钢珠, 这样可以用滚动摩擦代替滑动摩擦以减小摩擦阻力。为更进一步减小摩擦, 人们常在这些部位加润滑剂。但是在许多处又刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦, 如车的外胎;车把手的塑料套;蹬板套;闸把套等。在刹车时, 车轮不再滚动, 而在地面上滑动, 摩擦大大增加了, 故车可以迅速停止。而在刹车的同时, 手用力握紧闸把, 增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

为了使人坐在坐垫上舒服点坐垫呈马鞍形, 它能够增大坐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。

在自行车的设计中还运用了许多简单机械的知识。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;脚踏板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。根据功的原理, 人的运动省了距离但却费了力。所以整体上自行车是费力机械。

快速行驶的自行车, 如果突然把前轮刹住, 后轮会跳起来。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相同的阻力, 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。

自行车在使用时最怕车胎缺气, 这样会损坏车胎同时骑起来很费劲。在许多教学资料上认为是车胎与地面的摩擦阻力增大了, 所以需要的动力也要增大, 因此骑起来就费劲。这种说法对吗?

我们首先来研究车轮与地面的摩擦。后轮是主动轮, 在链条和同轴飞轮的作用下相对于地面的运动趋势是向后的, 所以它受到地面的静摩擦力F2是沿着地面向前的 (如图1) ;而前轮是从动轮, 在后轮的推动下相对于地面的运动趋势是向前的, 所以前轮受到的静摩擦力F3是沿着地面向后的, 这个F3阻碍着自行车的运动, 而F2却与整个车的运动方向相同。F3与F2主要取决于两个因素:一是两个接触面的性质, 包括接触面的材料、粗糙程度等;二是接触面受到的压力。当自行车车胎气不足时这两个因素没有明显变化, 所以, 阻碍自行车运动的静摩擦力F3没有明显变化。因此自行车缺气时骑起来费劲是因为车胎与地面的摩擦阻力增大了, 这个说法缺乏科学依据, 应该是错误的。

那么, 自行车车胎缺气时我们骑起来费劲的原因究竟是什么呢?这个阻力来自于哪里?

让我们先分析一下打足气的自行车在松软的路上行驶的情况。当自行车行驶在松软的土地上时, 由于自行车的车胎气较足不易发生形变, 但松软的土地却因自行车的作用而发生形变, 在自行车前进的方向形成一个个斜面, 如图3所示。

其中F就是斜面对车轮的反作用力, 这个反作用力的分力F1与运动方向相反, 它阻碍着自行车的运动。自行车的前后两轮都受到这个阻力的作用, 所以当我们在松软的土地上骑自行车时就感到特别的费劲。

自行车车胎缺气和自行车行驶在松软的土地上是一样的道理, 只不过形成斜面的物体不一样。自行车车胎缺气时, 组成车胎的橡胶皮要发生较大的形变, 在自行车前进的方向上形成了一个个斜面当车轮的钢圈与车轮的橡胶皮发生作用时, 橡胶皮形成的斜面就会对车轮产出阻力, 这个阻力的形成和图3的原理相同。如果车胎缺的气越多, 橡胶皮形成的连续斜面就越长, 斜面与水平方向的夹角可能就越大, F1的阻力就越大, 因此自行车骑起来就越费劲。

其实凡是充气的轮胎缺气时, 橡胶皮形变时形成的斜面使车辆行驶时的阻力增大, 因此车辆行驶时需要的动力也要增大。但气太足会使轮胎爆破, 所以车胎的气压要保持适中为宜。