生活与物理PPT.ppt

主讲 李鹏 物理与生活 目录 一 前言二 物理学科的分类三 物理在生活中的应用四 总结 一 前言 物理是一门历史悠久的自然学科 它是研究物质结构 物质相互作用和运动规律的自然科学 其精髓为 守恒 个人理解 随着科技的发展 社会的进步 物理已渗入到人类生活的各个领域 它在我们生活中无处不在 我们可以利用物理知识让生活变得更简单更快乐 二 物理学科的分类 物理学研究的内容十分广泛 按不同的标准可以分为不同的类别 按照所研究的物质运动和具体对象的不同 通常物理学分为力学 声学 光学 电磁学 分子原理 原子原理 原子核物理等部门 三 物理在生活中的应用 1 力学研究的是物体的机械运动规律 人们的衣食住行处处都与力学有着紧密的联系 我们日常生活中力学无处不在 生活中应用如下 1 走或跑的受力情况 走或跑时 人体受的外力包括空气阻力 作用于身体总质心的重力以及地面支撑脚的力 简称为支撑反力 支撑反力是地面对人脚的总的作用 它是竖直向上的压力与水平方向的静摩擦力的合力 许多人认为水平方向的静摩擦力就是使人前进的外力 其实 人的走动并不等同于一个物体的平移 人体的总质心还在不断地上 下运动 正压力也会起加速作用 因此 静摩擦力并不是全部的起加速作用的外力 全面地说 起加速作用的外力是地面作用于支撑脚的支撑反力 受力图如下 2 飞机起飞 飞机助跑一段距离就会起飞 这个常识现在人人皆知 难道是浮力 并不是浮力 这其实是用了伯努利原理 流速高处压力低 流速低处压力高 飞机机翼地翼剖面又叫做翼型 如下图 一般翼型的前端圆钝 后端尖锐 上表面拱起 下表面较平 呈鱼侧形 前端点叫做前缘 后端点叫做后缘 两点之间的连线叫做翼弦 飞机助跑气流迎面流过机翼时 流线分布情况如右图原来是一股气流 由于机翼地插入 分成上下两股 通过机翼后 在后缘又重合成一股 由于机翼上表面拱起 是上方的那股气流的通道变窄 根据伯努利定理可以得知 机翼上方的压力比机翼下方的压力小 当助跑到一定速度时这两个合力大于飞机重力 飞机就会起飞 从而翱翔在蓝天上了 3 天体运动 之所以行星绕恒星运动 是由于两者之间的万有引力的分离提供向心力 这样由力平衡知识即可知道行星为什么绕恒星按一定轨道运动 2 声学研究声波的产生 传播 接收和作用等问题 生活中应用如下 1 回声 当声投射到距离声源有一段距离的大面积上时 声能的一部分被吸收 而另一部分声能要反射回来 如果听者听到由声源直接发来的声和由反射回来的声的时间间隔超过十分之一秒 它就能分辨出两个声音这种反射回来的声叫 回声 如果声速已知 当测得声音从发出到反射回来的时间间隔 就能计算出反射面到声源之间的距离 3 光学研究光的本性 光的发射 传播和接收的规律 光和其他物质的互相作用 如光的吸收 散射 光的机械作用和光的热 电 化学效应等 生活中应用如下 1 眼睛看到物体 现在我们知道 人眼就好像一架照相机 当发光物体发出的光或不发光物体反射的光进入眼睛 通过眼睛的折光部分在眼的视网膜上形成物体倒立的像 然后通过神经系统传到大脑 产生视觉 人就看到了物体 2 海市蜃楼 海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的 夏天 海面上的下层空气 温度比上层低 密度比上层大 折射率也比上层大 我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的 远处的山峰 船舶 楼房 人等发出的光线射向空中时 由于不断被折射 越来越偏离法线方向 进入上层空气的入射角不断增大 以致发生全反射 光线反射回地面 人们逆着光线看去 就会看到远方的景物悬在空中 4 电磁学研究电和磁现象及其电流 电磁辐射 电磁场等 生活中应用如下 1 电磁炉 电磁炉采用磁场感应电流 又称为涡流 的加热原理 电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场 当用含铁质锅具底部放置炉面时 锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流 即涡流 涡流使锅具铁分子高速无规则运动 分子互相碰撞 摩擦而产生热能 故 电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具 所以热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发热 用来加热和烹饪食物 从而达到煮食的目的 2 磁悬浮列车 磁悬浮列车的原理并不深奥 它是运用磁铁 同性相斥 异性相吸 的性质 使磁铁具有抗拒地心引力的能力 即 磁性悬浮 科学家将 磁性悬浮 这种原理运用在铁路运输系统上 使列车完全脱离轨道而悬浮行驶 成为 无轮 列车 时速可达几百公里以上 这就是所谓的 磁悬浮列车 亦称之为 磁垫车 5 分子物理学则是依据分子的结构 分子间互作用力和分子运动的性质 研究物质的性质和状态 生活中的应用如下 1 闻到饭菜的香味 生活中我们经常闻到一些饭菜的味道 这就是由于饭菜的分子一部分被蒸发到空气中 并且通过扩散运动到达我们的鼻孔时使我们闻到 6 原子物理是研究原子结构及其原子中发生的运动 生活中的应用如下 1 射线切割肿瘤 射线 又称 粒子流 时原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线 是波长短于0 2埃的电磁波 射线有很强的穿透力 射线对细胞有杀伤力 所以在医疗上用来治疗肿瘤 7 原子核物理是研究原子核的结构 性质和变化的规律 生活中的应用如下 1 核发电 随着社会的发展 核发电是不可或缺的 世界上一切物质都是由原子构成的 原子又是由原子核和它周围的电子构成的 轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量 分别称为核聚变能和核裂变能 简称核能 铀是一种重金属元素 天然铀由三种同位素组成 而铀 235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素 当一个中子轰击铀 235原子核时 这个原子核能分裂成两个较轻的原子核 同时产生2到3个中子和射线 并放出能量 如果新产生的中子又打中另一个铀 235原子核 能引起新的裂变 在链式反应中 能量会源源不断地释放出来 1千克铀 235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量 四 总结 物理学是抽象的 但也是极