嘗試用物理知識解釋生活現象

余坤勤

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-47-366

作為一名中學物理老師，將物理知識用到解釋生活現象中，會激發學生對物理學濃厚的興趣。我從教將30多年，在教書的過程中，就像學生一樣——對一些生活現象存有疑問，自己總嘗試和學生一起談討，用已有的物理知識去解答。這個成功的事例，讓我們感到很有興趣，也很有成就感。下面列舉部分事例，用以拋磚引玉。

為什么旋轉球不走直線

打出去的乒乓球如果旋轉，對手容易出現失誤。罰點球的隊員把球踢出去后，對方守門員朝著來球的方向撲去，但是球在半途中改變了方向，繞過守門員射進了球門，球場上響起了一片喝采聲。……

這種被解說員稱為“香蕉球”的射門技巧是由于射出的球高速旋轉而形成的。但為什么旋轉的球體就不走直線了呢？原來，物體在流體中運動，它周圍的流體相對它流速越大處壓強就越小，當球旋轉著前進時，球的一側面的氣流相對球另一側面來說流動速度較小，這時球“一側面”的壓強大于“另一側面”，則球受了一個向“另一側面”的力，所以球就走“香蕉”路。

電磁爐無火卻能加熱

電磁爐作為廚具市場的一種新型灶具，具有升溫快、熱效率高、無明火、無煙塵、無有害氣體、對周圍環境不產生熱輻射、體積小巧、安全性好和外觀美觀等優點，能完成家庭的絕大多數烹飪任務。因此，在電磁爐較普及的一些國家里，人們譽之為“烹飪之神”和“綠色爐具”。電磁爐打破了傳統的明火烹調方式采用磁場感應電流（又稱為渦流）的加熱原理，電磁爐是通過電子線路板組成部分產生交變磁場、當含鐵質鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵分子高速無規則運動，分子互相碰撞、摩擦而產生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍），使器具本身自行高速發熱，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的。

電磁爐不適用的鍋——銅、鋁、陶、玻璃材料的鍋和容器，因為它們的分子都不是磁性分子（磁性分子包括鐵、鈷、鎳及其所屬氧化物），不能在磁場的作用下產生碰撞。

力氣大拔河比賽就能贏嗎？

拔河比賽比的是什么？很多人會說：當然是比哪一隊的力氣大嘍！實際上，這個問題并不那么簡單。

根據牛頓第三定律可知，拔河的兩個隊，甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產生一樣大小的拉力。可見，雙方之間的拉力并不是決定勝負的因素。

對拔河的兩隊進行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會被拉動。因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負的關鍵。首先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，讓接觸面粗糙，使摩擦力增大;其次就是隊員的體重越重，對地面的壓力越大，摩擦力也會增大。大人和小孩拔河時，大人很容易獲勝，關鍵就是由于大人的體重比小孩大。

另外，在拔河比賽中，勝負在很大程度上還取決于人們的技巧。比如，腳使勁蹬地，在短時間內可以對地面產生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對方的拉力來增大對地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對腳底的摩擦力，以奪取比賽的勝利。

總之，腳與地面、手與繩之間的摩擦力大，就取勝。

為什么開水不響，響水不開

生活中大家可能都有這樣的體會：燒開水時，水開前響聲較水開后響。為什么“開水不響，響水不開”呢？注意觀察一下就會發現：水中沒有出現氣泡時，是聽不到響聲的，而響聲的出現伴隨氣泡的產生。由此可見，燒開水時發出響聲與水中氣泡的產生是密不可分的。要揭開“開水不響，響水不開”之謎就要從氣泡身上找原因。

在沸騰前，容器里各水層的溫度不同，容器壁附近水層的溫度較高，水面附近的溫度較低。氣泡在上升過程中不僅泡內空氣壓強隨水溫的降低而降低，泡內有一部分水蒸汽凝結成飽和蒸汽，壓強也在減小，而外界壓強基本不變，此時，泡外壓強大于內壓強，于是，上浮的氣泡在上升過程中體積將縮小。在繼續加熱的過程中，氣泡產生和膨脹就越來越多，越來越大，但當氣泡上升到溫度較低的地方時，氣泡中的水蒸氣又要液化成水，體積又逐漸地減小。那么在這樣的過程中，隨著溫度的升高，氣泡的體積一會兒膨脹一會兒縮小，又不斷的上浮，在水的中、上部會產生一種振動，當水溫接近沸點時，有大量的氣泡涌現，接連不斷地上升，并迅速地由大變小，使水劇烈振蕩，產生較大的響聲。

在水的溫度達到沸騰的溫度時，由于對流和氣泡不斷地將熱能帶至中、上層，使整個容器的水溫趨于一致。水的內部急劇汽化，氣泡內水蒸氣達到飽和，密度大、氣壓高，在上升過程中其體積不僅不會縮小，而且還繼續增大。這時氣泡所受的浮力也在它上升過程中增大，氣泡就由底部一直上升到表面而破裂，放出水蒸氣和空氣。由于此時氣泡上升至水面破裂，對水的振蕩減弱，響聲自然也就小了。

請各位學生，你們在學習物理學的過程中，嘗試用你們學到的物理知識解答生活中的現象，你會越學越愛物理，不愁學不好物理。