侯杰
【摘 要】仰觀浩瀚的宇宙,我們會為它的廣闊無垠所震撼;俯察喧鬧的塵世,我們會為它的復雜多變而困惑。在偉大的自然面前,每個人部會不由自主地感受到自身的渺小。然而,人之慚愧,就在于擁有可以思考的大腦,能從紛繁蕪雜的自然現(xiàn)象中總結(jié)出客觀規(guī)律,并以此來更好地認識自然,改造自然。這些“自然之律”——科學中的各種定理,乃是人類思想寶庫中最綺麗的瑰寶。
【關(guān)鍵詞】物理;生活;科學思想;科學方法;科學精神
科學定理,不僅體現(xiàn)了宇宙、自然、科學之美,而且蘊涵著許多科學思想、科學方法、科學精神的精髓。它們的出現(xiàn)極大地促進了科學技術(shù)的發(fā)展,在改善火類生活、改變世界面貌、推動社會發(fā)展的過程中顯現(xiàn)出巨大的力量。
萬有引力定律與人類遨游太空,愛因斯坦質(zhì)能方程與原子彈爆炸,就是這種力量最生動的體現(xiàn)。一代又一代的科學家們探究科學定理的過程,不僅包含著艱苦的探索、曲折的歷程和動人的故事,還有成功與失敗、歡樂與悲傷,甚至還包括血和淚。其中蘊涵的人文精神,堪稱人類文明發(fā)展過程中最寶貴的財富,作為人類文明的傳承者,我們應該了解它們。
物理是一門歷史悠久的自然學科,不僅對物質(zhì)文明的進步和人類對自然界認識的深化起了重要的推動作用,而且對人類的思維發(fā)展也產(chǎn)生了不可或缺的影響。從亞里士多德時代的自然哲學,到牛頓時代的經(jīng)典力學,直至現(xiàn)代物理中的相對論和量子力學等,都是物理學家科學素質(zhì)、科學精神以及科學思維的有形體現(xiàn)。隨著科技的發(fā)展,社會的進步,物理已滲入到人類生活的各個領(lǐng)域。例如我們每天出行的交通工具,給我們帶來的方便和快捷。
下面我們就從汽車談起,汽車已成為現(xiàn)代生活中最重要的交通運輸工具之一,它包含著許許多多的物理知識。
一、力學方面
1.汽車受到豎直向下的重力作用,其質(zhì)量越大,重力也就越人,并且其底盤質(zhì)量都較人,這樣可以降低汽車的重心,增加汽車行駛時的穩(wěn)度。汽車受到地面對車的支持力,在水平路面上時,所受支持力與重力是-x,t平衡力,大小相等,方向相反;同時汽車對地面有壓力,對地面的壓力和路面的支持力是一對作用力與反作用力,大小相等,方向相反。但汽車過拱橋時因要改變運動狀態(tài)(可看作圓周運動,需向心力),橋面對車的支持力小于重力,車對橋面的壓力也就小于重力,而在過下凹路面時,則與之相反。
2.汽車的車身設(shè)計成流線型,可以減小汽車行駛時受到空氣的阻力。在汽車快速行駛時,車的尾部會形成一個低氣壓區(qū),尾部塵土飛揚,因此汽車后窗玻璃通常都是固定不能打開的。在高速小轎車后面還有類似飛機一樣的尾翼,可防止高速行駛時因向上和向下的氣壓差而形成升力,減小了對地面的壓力,從而使摩擦力減小,影響行車安全。
3.汽車前進的動力來自地面對主動輪(大多數(shù)汽車是后輪驅(qū)動)向前的摩擦力,而從動輪(前輪)與地面的摩擦力向后。
4. 汽車在平直路面勻速前進時牽引力與阻力互相平衡,合力為零;加速時牽引力大于阻力,合力向前;減速時則與之相反。汽車轉(zhuǎn)彎時,司機要轉(zhuǎn)動方向盤,地面給車一個向內(nèi)側(cè)的摩擦力以改變車的運動狀態(tài)(彎道處常常外側(cè)比內(nèi)側(cè)高,同時使支持力和重力也形成一個向內(nèi)的合力,防止因摩擦力過小不能提供足夠的向心力,從而導致汽車轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)向外打滑現(xiàn)象,以致引起側(cè)翻)。而且汽車在轉(zhuǎn)彎時,乘客會因為具有慣性向拐彎的外側(cè)傾倒。汽車急剎車(減速)時,司機踩剎車通過增大壓力來增大摩擦力,車輪與地面的摩擦由滾動摩擦變成滑動摩擦(緊急剎車時),從而使車作減速運動,乘客也會慣性向車前方傾倒;加速或突然啟動時,乘客又會因慣性向后仰。
5.不同用途的汽車,車輪寬度、大小和個數(shù)不同,與汽車對路面的門強大小有關(guān)。車輪表面做成凹凸不平,是通過增大接觸面的粗糙程度來增人摩擦。在冰凍的路面上行駛時,常在路面撒鹽或煤渣,在車輪上套上防滑鏈來增大摩擦,而且要減速行駛。
6.汽車的座椅都設(shè)計得比較寬大,這樣就減小了對乘客身體的壓強,使人乘坐感覺舒服一些。汽車修理中用的千斤頂?shù)壤妹荛]液體能夠傳遞壓強,用較小的力就能獲得較大的動力。
二、熱學方面
1.汽車發(fā)動機常用柴油機或汽油機等內(nèi)燃機,利用燃料燃燒把化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,再把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能對外做功。
2.發(fā)動機外裝有水套,用循環(huán)流動的水幫助發(fā)動機散熱,是因為水的比熱容大。
3.冬天,為防止水結(jié)冰反常膨脹凍裂水箱,入夜時要排盡水箱中的水;而在寒冬時用冷水洗車比用熱水洗車好,這樣不易結(jié)冰。
4.小汽車的后窗玻璃板中嵌有一道道的電熱絲,可防止車內(nèi)的水蒸氣液化后附著在玻璃七。
5.剛坐進汽車或有汽車從你身旁駛過時,因擴散現(xiàn)象會聞到濃濃的汽油味。
三、聲學方面
1.汽車喇叭振動發(fā)聲,而發(fā)動機的噪聲又要盡量減弱(發(fā)動機的煙筒上裝配消音器,是在聲源處減弱噪聲)。
2. 為減輕車輛行駛時的噪聲對道路旁邊居民的影響,在道路旁設(shè)置屏障或植樹,是在傳播過程中減弱噪聲。
3.喇叭發(fā)聲:電能轉(zhuǎn)化為機械能,以聲波形式通過空氣向周圍傳播。
4.汽車電動機(汽車電機)常用車載電瓶(蓄電池)供電,汽車運行過程中又利用車輪帶動車載發(fā)電機發(fā)電,給蓄電池充電。給蓄電池充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來,此時蓄電池是用電器用蓄電池給電動機供電時,化學能轉(zhuǎn)化為電能,此時蓄電池才是電源。
5.車載蓄電池還被用來為汽車上配裝的空調(diào)、電扇、收錄機、CD機及各種用途的電燈供電,方便地電能轉(zhuǎn)化為機械能、聲能、光能等等。
四、油罐車的尾部通常要掛一條鐵鏈直達路面,這樣做有利于使運輸過程中因顛簸摩擦而產(chǎn)生的靜電荷迅速傳到大地,避免因靜電堆積而放電引起災難
五、光學方面
1.汽車旁的觀后鏡,交叉路口的觀察鏡用的都是凸面鏡,可以開闊視野。
2.汽車在夜間行駛時,車內(nèi)一般不開燈,這樣可防止車內(nèi)乘客在司機前的擋風玻璃上成像,干擾司機正確判斷。
3.汽車前的擋風玻璃通常都不直立(底盤高人的車除外),這是因為擋風玻璃相當于平面鏡,車內(nèi)物體易通過它成像于司機面前,影響司機的判斷。
4.汽車尾燈燈罩:角反射器可將射來的光線反回,保證后面車輛安全。
5.汽車頭燈:凹面鏡反射原理,近距光燈絲在焦點附近,遠距光燈絲在焦點上。
6.汽車的霧燈發(fā)黃光,是因為黃光不易被散射,在霧天更容易被遠處的人發(fā)現(xiàn)。
我們的生活中處處可看到物理科學與我們息息相關(guān),生活中并不缺少科學和問題等待著我們的回答,而是我們?nèi)缃袢鄙賹τ谏畹挠^察,只要我們仔細觀察生活,其實這個世界很美妙,有很多問題等待著我們?nèi)ソ鉀Q,讓我們成為下一位牛頓吧!仔細觀察生活吧!