身邊的有趣現象及其中的物理學解釋

程 睿

（山東省龍口市一中東校，龍口 265701）

1 引言

高中物理是一門非常注重邏輯思維、實驗的學科，它用很多理論和實驗操作向我們解釋了自然界的很多現象，揭示了物質運動的客觀規律；物理學的和諧統一性也讓生活顯得是和諧有序，比如牛頓的三大定律和萬有引力定律把太空、地面的物質運動統一起來，再比如，電與磁的統一正是因為麥克斯韋電磁理論的建立。所以說物理是一門很有趣的科學，表面上抽象的概念較多，實則不然，通過細心觀察生活，把物理與生活聯系起來，很多有趣的現象都能得到物理學解釋，這對我們學習物理知識，更好的認識客觀世界都有很重要的現實意義。

2 生活中的趣味物理現象及物理學原理

（1）聲學與生活。聲學是物理學的一個重要內容。它是研究聲波的科學。眾所周知，物體震動能產生聲音，而聲音的傳播是需要介質的，氣體、固體、液體都能充當聲音傳播的介質，但真空環境則不能傳播聲音。，在不同的介質中聲音傳播的速度是不同的，聲音在固體中傳播速度最快，液體次之，氣體再次之。當然，聲音的傳播速度也受溫度、壓強等因素的影響。此外聲音有三個特征分別是音調、音色、響度。

生活中很多有趣的現象都與聲學有關，比如在向暖水壺中倒開水時，我們通過聲音的變化就能夠判斷水是否滿了。因為隨著水量的增加，開水壺中的空氣柱長度越來越短，空氣柱越短，發出的聲音頻率越高，從而產生的音調也就越高，特別是水滿的時候這種音調上的變化是非常明顯的。再比如，我們去醫院看病時，醫生通常會對我們進行聽診，這里面的原理就在于病變的臟器官，發出的聲音會發生變化，醫生根據這些聲音的變化初步診斷病情。另外，可以利用聲波來預測災情。次聲波的頻率很低，我們察覺不到，像地震、臺風這類的自然災害都伴有次聲波，所以可以通過檢測器傳來的信息，在面對自然災害時就能及時做出反應。

（2）光學與生活。光是能發出一定波長的電磁波的物體，主要分為可見光和不可見光（紫外線、紅外線、X光線等）。光具有波粒二象性，可以在一些透明度較大的物質中傳播，比如水、空氣。

生活中很多有趣的現象都包含了光學的知識。比如日食中包含的原理就是光沿直線傳播。地球、月球、太陽恰好在同一直線，月球擋住了太陽光；激光在生活領域的應用越來越廣泛，比如用激光美容，就是利用了不同波長的光所產生的高能量，精確聚焦來處理各種皮膚問題；汽車的后視鏡是凹面的，這是利用了光的反射原理，通過后視鏡凹面的反射，我們眼睛所接收到的景物就變小了，所以在這個小小的后視鏡里面我們就能看到很大空間的景物。

（3）熱學與生活。熱學主要指研究與物質熱狀態及其性質規律有關的科學。談到熱學，我們比較熟知的是能量轉換守恒定律、熵增定律等。熱學與電學、力學有著及其緊密的聯系，很多科學研究往往都交織在一起，熱力學、電熱學就是從中衍生的學科。

熱學與我們的生活息息相關。比如燃氣灶在設計上會在出活口有一個支架，這樣火和鍋底就會有一定的距離，這樣做的原理在于火焰有三層，由內到外分別是焰心、內焰、外焰，而外焰的溫度最高，這樣就能節約燃料；我們在運動過程中也伴隨著能量的轉化，例如，我們在跑步時，身體會發熱，這是因為我們體內的生物質能轉化成了動能和熱能；溫度計的使用就是利用了熱脹冷縮的原理；炊具用木質手柄或隔熱材料是因為金屬具有導熱性。

（4）電學與生活。電學是物理學的重要分支，它的研究領域主要在電的產生以及如何應用。電學的應用發展相當迅猛，小到電子元件、電池、家用電器、大到發電廠、水電站，都在生活中起到了重要的作用。

電學的應用幾乎包含了我們生活的各個領域。比如，發電廠發電，通過變壓器和輸電線進行高壓輸電，在進入家庭之前各地方變電所再進行降壓，來達到220V的額定電壓的要求，這其中電壓變換最主要的就是利用了變壓器中線圈匝數的不同來變換電壓；電飯鍋煮飯、電炒鍋炒菜都是利用了電能通過電器中的電阻生熱產生內能，在利用熱的傳導性把飯菜煮熟；很多電器有兩個接頭，而一些大功率的電器往往有三個接頭，因為大功率的電器相對來說使用起來更危險，最上面的接頭接的是地線，主要起導電絕緣的作用，左邊接的是零線，右邊接的是火線，這樣的設計就能起到保障安全的作用。

（5）力學與生活。力學是一門聚焦物質運動的自然科學，對物體進行受力分析我們可以判斷它的運動狀態，反過來根據物體的運動狀態我們可以估計物體受的是哪些力的作用，是恒定不變的力還是變化的力。

力學在我們的生活中扮演了重要的角色。比如飛機的機翼上部的外側是圓弧型而非平的形狀，主要是當飛機飛行時，機翼將氣流分成兩股，由于機翼上表面拱起，上方氣流的通道相對而言變得狹窄，按照氣流的連續性和伯努利定理，機翼上方的壓強比下方大，這樣由于壓力差的作用會產生升力作用于機翼；工廠生產線利用傳送帶運輸產品，主要是利用了產品與傳送帶接觸會產生靜摩擦，這些靜摩擦力帶動產品運動；人造衛星升空后，為什么能沿著既定的軌道不停的做圓周運動？因為萬有引力的大小恰好等于衛星所在高度處維持近似圓周運動的向心力。

3 結束語

總之，生活中能用物理知識去解釋的事件和現象不計其數。生活是物理實踐的重要場所，通過細心觀察生活，對物理的認識和學習物理的趣味性會有很大的提振。對于物理的學習，我們要理論聯系實際，勤思考，善觀察，多總結，用一顆好奇之心去面對我們的客觀世界。

[1] 謝芬.物理原理在醫學中的應用研究[J].中學物理教學參考，2017（09）.

[2] 張華軍.淺談物理知識在生活中的應用[J].現代交際，2010（08）.