常识应用 生活中的科技 - 物理

【生活中的科技奥秘】从古诗"潭清疑水浅"的光折射，到"余音绕梁"的声反射，物理现象无处不在光与色彩的秘密：棱镜分光呈现彩虹七色，物体颜色由反射光决定声音的旅程：衍射让声音转弯，反射造就余音回响热学揭示"滴水成冰"的凝固过程，力学诠释"铁杵成针"的压强原理透镜改变光线路径，大气折射创造海市蜃楼奇观这些现象串联起文学意境与科学本质，展现科技如何悄然塑造我们的感知世界。

生活中的科技 - 物理

• 力学
  • 牛顿定律
    • 牛顿第一定律
      • 任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。牛顿第一定律指出了任何物体都具有惯性，惯性只与质量有关。比如坐公交车时，司机突然刹车乘客身体会往前倾。
    • 牛顿第二定律
      • 当质量一定时，物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力的方向相同（F=ma）
    • 牛顿第三定律
      • 相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
  • 摩擦力
    • 定义：是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力
    • 应增加“有利”摩擦
      • 方法：增加接触面的粗糙程度；增大压力。比如体操运动员在比赛前往手上抹些镁粉来增大摩擦
    • 应减小“有害”摩擦
      • 方法：较少粗糙面的粗糙程度；减小压力；变滑动为滚动；使物体接触面稍稍分离。气垫船就是利用气垫来减小摩擦的
  • 重力
    • 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，生活中常把物体所受重力的大小简称为物重，重力的单位是N，但是表示符号为G，公式为G=mg
    • 重力在物体上的作用点叫做重心，地球对物体的重力，好像就是从这一点向下拉物体，重力的方向总是竖直向下或者指向地心的
  • 压力
    • 压力是垂直作用在物体表面上并指向表面的力
  • 压强
    • 是表示压力作用效果（形变效果）的物理量，是垂直作用在单位面积上的或流体中单位面积上承受的力（P=F/S）
    • 压强大小的影响因素有压力大小和受力面积
      • 增大压强的方法：在压力一定时，减少受力面积；在受力面积一定时，增大压力
      • 减小压强的方法：在压力一定时，增加受力面积；在受力面积一定时，减小压力
    • 大气压：是地球表面上的空气柱因重力而产生的压力，标准条件下海平面高度大气压力为101.325KPa，成为标准大气压
      • 影响大气压强的因素
        • 温度：温度越高，空气分子运动越强烈，压强越大（夏天打足气的自行车易爆胎）
        • 密度：密度越大，单位体积内空气质量越大，压强越大
        • 海拔高度：海拔高度越高，空气越稀薄，大气压强就越小，气压低，沸点随之降低
        • 空气流速
    • 液体压强
      • 公式P=ρgh，液体压强的大小只取决于液体的种类（即密度ρ）和深度h，而和液体的质量、体积没有直接的关系
  • 浮力
    • 浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力，浮力方向竖直向上（F浮=G=ρ液gV排）
    • 物体的浮沉条件指的是浸没在液体中的物体，受到两个力，竖直向下的重力和竖直向上的浮力，这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态
• 热学
  • 扩散现象
    • 一切物质的分子都在不停地无规则运动，分子的热运动跟物体的温度有关，物体的温度越高，其分子的运动越快
  • 热胀冷缩
    • 物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩（水：热缩冷胀）
  • 比热容
    • 是指单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量，比热容越大，物体的吸热或散热能力越强，理论上，常见液体和固体物质中，水的比热容最大
  • 熔化
    • 物质从固态变成液态叫熔化（吸热），如：冰变成水是从固态变成液态，这个过程会吸热
  • 凝固
    • 物质从液态变成固态叫凝固（放热），如：结冰是水从液态变成固态，这个过程会放热
  • 汽化
    • 物质从液态变为气态叫汽化（吸热，两种方式——蒸发、沸腾），如：开电扇使人凉快，因为空气流动加快，汗水很快地被蒸发，这个过程吸收人体热量
  • 液化
    • 物质从气态变成液态叫液化（放热，方法——降低温度、压缩体积），如：从冰箱里拿出冰冻啤酒发现啤酒瓶外面”出汗“，这是因为啤酒瓶周围的空气遇冷急速液化，形成小水珠
  • 升华
    • 固态物质不经过液态阶段直接变为气态，这个过程会吸热
  • 凝华
    • 气态物质不经过液态阶段直接变为固态，这个过程会放热
• 文学中的物理变化
  • 木已成舟
    • 物体外在形状发生改变
  • 滴水成冰
    • 物态变化中的凝固现象
  • 铁杵成针
    • 物体形状由大变小
  • 遥知不是雪，为有暗香来
    • 分子在不断地运动
  • 春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
    • 熔化、凝固
  • 一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红
    • 光的反射，镜面成像
  • 香炉初上日，瀑水喷成虹
    • 虹的产生条件：光和小水珠
  • 池水映明月
    • 镜面成像
  • 潭清疑水浅
    • 光的折射
  • 余音绕梁，三日不绝
    • 声音遇到障碍物会发生反射
• 声学
  • 声音产生
    • 声音是由物体振动产生的，一切正在发声的物体都在振动，振动停止则发声停止
  • 声音属性
    • 音调：表示声音的高低，音调的高低由物体振动的快慢决定，物体振动的频率和音调成正比，频率越大，音调越高，频率越小，声调越低
    • 响度：表示声音的强弱，响度与物体的振幅有关，振幅和响度成正比，振幅越大，响度越大，振幅越小，响度越小
    • 音色：表示声音特征，不同发声体发出不同的声音，即使音调和响度相同，我们还是能够分辨它们，音色与振动无关
  • 声音反射
    • 声音在两种介质的交界面处发生反射，形成回声
  • 声音衍射
    • 声波传播过程中遇到障碍物时，部分声波会绕至障碍物背后并继续向前传播
  • 声音传播
    • 声音靠介质传播，以声波形式传播，气体、液体和固体都可以传播声音，真空不能传声
    • 声音在固体中传播速度最快，约5000m/s，即密度越大，传播越快（金属和玻璃）；在液体中第二，约1500m/s；气体排第三，约340m/s（15℃时）
    • 传递能量和信息，如超声波洁牙、语言交谈
• 光学
  • 光的直射
    • 光在同种均匀介质中沿直线传播，小孔成像、日食和月食还有影子的形成，都证明了这一事实，光速极快，在真空中约为3×10⁸m/s，在空气中的速度要慢些，在折射率更大的介质中，譬如在水中或玻璃中，传播速度还要慢些
  • 光的反射
    • 镜面反射
      • 平面镜的应用：水中的倒影；平面镜成像；潜望镜
      • 球面镜的应用
        • 凸面镜：对光线起发散作用（应用：机动车后视镜、街头拐角处的反光镜）
        • 凹面镜：对光线起会聚作用（应用：太阳灶、手电筒反射面、天文望远镜）
    • 漫反射
      • 凹凸不批评的物体表面会把光线向四面八方反射（我们能从不同角度看到本身不发光的物体，就是因为光在物体表面发生的漫反射）
  • 光的折射
    • 光线从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，如：池水变浅、插入水中的筷子弯折
    • 海市蜃楼：常在海上、沙漠中产生，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像
    • 凸透镜对光起会聚作用；凹透镜对光起发散作用（近视镜）
    • 星光闪烁：大气密度分布不均，星光经过大气层后，折射光的方向发生变化
  • 光的色散
    • 复色光分解为单色光而形成光谱的现象：让一束白光射到玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是红橙黄绿蓝靛紫
    • 在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收，透过的光决定透明物体的颜色，反射的光决定不透明物体的颜色