高中力學知識在生活實踐中的應用研究

摘要：在初中階段所學的力學知識僅僅是為了高中力學做鋪墊，相比而言，高中力學知識更加抽象，但是在現實生活中有著較強的適用性。本文以高中力學知識在生活實踐中的應用為研究內容，通過幾個典型的案例進行分析，加深人們對于力學知識的認識，激發我們高中生對高中力學知識的學習興趣，促進個人物理知識體系的發展與完善。

關鍵詞：高中 力學 生活實踐 應用

物理是一門源自于生活的傳統學科，人們在分析、總結日常生活中的各種現象的過程中創造了物理這一學科，并且，通過對物理學的深入研究，使其在生活中的應用范圍不斷擴大。高中物理學設計知識范圍較廣，其中以力學與生活的關系最為緊密，在日常生活的各個方面，均能夠發現高中物理力學知識的存在。因此，加強高中力學知識在生活實踐中的應用研究，能夠促進我們高中生形成物理力學知識學習興趣，并實現個人高中物理力學知識體系的進一步完善。

一、地球引力中的高中力學知識

一顆蘋果落在了牛頓的頭上，使牛頓發現了地球引力。然而，對于我們來說，引力是日常生活中最容易被忽視的一種力。對于引力的認識，教材中并未進行明確的討論，力的抽象性導致我們高中生在理解引力的過程中存在一定的困難。針對這一情況，可以借助地球自轉這一實際情況進行分析。

眾所周知，地球自轉產生了白晝與黑夜，根據離心力的產生機理，在地球自轉的過程中，地球表面的物體也在隨之高速轉動，應產生與運動切線方向垂直的離心力，也就會脫離地球表面向大氣層運動。然而，這一現象并沒有出現，其原因就是由于引力的存在。不同質量的物體之間存在著相互吸引的力，地球與人之間的引力遠遠大于隨地球自轉的人所產生的離心力，這也就不難解釋為何人在原地跳高的情況下需要耗費大量的能量，且垂直起跳高度存在局限性。

為掙脫地球引力的束縛，人類在不同時期都進行過嘗試，如我國早期的萬戶。但是，較為成功的當屬利用熱脹冷縮原理的熱氣球，通過給熱氣球內空氣加熱，使其膨脹后降低密度，由此產生的浮力大于地球引力的作用，熱氣球自然就飛向了空中。還有就是目前最流行的航空航天通用升空法：大于等于7.9km/s的發射速度，發射高度越高，發射速度越大。

二、牛頓第一定律在生活中的應用

所謂牛頓第一定律，也被稱為慣性定律，在初中階段就已經對這一知識點有了初步接觸，而高中物理知識中的牛頓第一定律的內容則更加豐富，它將物體保持原有狀態的情況進行了分類說明，并強調只有外力介入的情況下才能夠打破物體的慣性狀態[1]。對于牛頓第一定律在生活中的應用案例較多，這里以道路交通安全與牛頓第一定律之間的關系進行介紹。

（一）車速與摩擦力之間的安全距離分析

隨著人們生活水平的提高，汽車已經成為較為普遍的代步工具，在高速公路、城市道路上，通常會看到各種不同類型的限速標志，以及一些用于識別與前方車輛距離的標識牌。對于相關標志、標識牌的設計，其目的就是為了保證行車安全，其原因在于高速行駛的交通工具在遇到緊急情況進行剎車時，會由于慣性的存在而繼續保持一定距離的行駛，在摩擦力的作用下最終停止下來，剎車所經過的距離就是安全距離。一般情況下，如不考慮緊急剎車后車輛制動導致的車翻等情況時，汽車在120km/h速度下的剎車安全距離為104.2m，100km/h速度下的剎車安全距離為77.0m，80km/h速度下的剎車安全距離為53.7m。由此可見，對于同一輛車來說，車速越快，在剎車過程中的慣性也就越強，通過摩擦力制動的距離也就越長。

（二）汽車制動過程中的力學技巧

通常來講，汽車制動也是存在著一定的技巧，在高中物理力學方面的考試題目中，曾有一題對汽車安全制動方式進行了討論。其大致內容為“某汽車在山間道路上行駛，由于不熟悉路況，駕駛人沒有及時發現前方懸崖，當發現懸崖時已經超出了安全制動距離，在這種情況下，改如何對車輛進行制動？”

對于此類題目，其明確指出了車輛常規制動方式后將直接跌落懸崖，因此，需要采用其他制動方式。根據能量守恒原理，汽車在制動之前所具有的動能是一致的，在制動過程中，汽車動能將悉數轉化為摩擦力產生的內能。在摩擦力一定的情況下，延長摩擦力的作用距離就成為消耗汽車動能的最佳方法[2]。所以，為保證汽車能夠及時停下，則需要按照圖1所示進行制動。

這里需要提醒的一個駕車小常識就是，對沒有安裝ABS（剎車防抱死）系統的汽車來說，在緊急制動的過程中應避免持續剎車，而是利用點剎的方式，因為我們熟知最大靜摩擦力總是略大于滑動摩擦力的，點剎則是運用了這一點，通過增大阻力，使汽車能有足夠時間夠繼續轉向，從而避免出現車輪抱死后的車翻或車輛方向無法控制等問題。

三、浮力在生活中的應用

我們對于浮力并不陌生，前文所提到的熱氣球就涉及到浮力相關的知識，然而，浮力在生活中的應用并不僅如此。一般情況下，我們所接觸到的浮力主要是指物體在流動液體中所受到的力的作用，物體所受浮力大小與其排開液體的體積成正比，等于排開液體所受到的重力。

浮力在生活中的應用較為廣泛，其中使我印象最為深刻的就是韓國政府在處理已經側翻、沉沒的“世越號”游輪時所使用到的相關技術。由于缺少水面重型起重設備，“世越號”游輪一直處于傾覆的狀態，這嚴重影響了搜救速度，為此，韓國政府組織人員在“世越號”游輪左側底部安裝了大量的定位銷，并將裝有化學藥劑的氣囊與定位銷相連接，當氣囊內的化學藥劑進行反應后，氣囊內的氣壓升高，氣囊體積不斷增大，氣囊所受浮力也隨之增加，“世越號”游輪左側受到浮力的作用部分改變了游輪傾覆狀態，為進一步搜救提供了便利[3]。而這一行為便是仿照了魚，魚通過吸入和排出氣體來改變魚鰾的大小從而改變自身密度來實現上浮和下潛。

浮力作為高中物理力學知識的一種表現形式，其大小與諸多因素相關。因此，對于浮力在生活中的應用，需要結合實際情況進行討論，否則，將由于計算參量的錯誤將導致應用效果并不理想，甚至造成嚴重的后果。

四、結語

高中物理中的力學知識作用在生活的方方面面，在很多細節中體現出來，這充分展示出了力學原理對人們日常生活的影響。作為一門應用型學科，我們高中生在學習物理力學基礎理論知識的同時，還需要具備一定的理論實踐能力。在日常生活實踐中，加強對物理力學知識的理解，培養力學知識的創新應用能力，從而促進個人全面發展。

參考文獻：

[1]趙為京.高中物理力學知識的生活化教學研究[J].新課程·下旬，2017，（21）.

[2]劉文昕.淺談高中物理知識在生活中的應用分析[J].教育界：綜合教育研究，2015，（25）.

[3]吳冠達.淺談高中物理力學知識在未來發展中的應用[J].未來英才，2017，（23）.

（作者簡介：王安浙，浙江省寧波第二中學，高中學歷。）