李业凤-物理学与生活同行

物理学与生活同行主讲教师：李业凤物理学是一门历史悠久的自然学科，物理学科作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识得深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。爱因斯坦赫兹法拉第一、从生活上寻找物理学的影子（1）法拉第发现了磁生电，就制造了发电机，现在我们生活离不开电了。

（2）麦克斯韦发现了电磁波，为电视，电报，收音机，手机的制造成为可能，没有电磁波这些也是不可能的。

（3）牛顿的万有引力定律，使我们的航天梦变为现实。

（4）传感器出现使电子称，遥控装置、自动控制成为可能。1、物理学与日常生活同行目前常见的家用空调和电冰箱的制冷原理是完全一样的,属于蒸气压缩式制冷。与普通人的感觉完全不同，冰箱并不是“制造冷气的机器”，而是一种用来吸收食品中的热量的装置。它利用称为“制冷剂”的液体，将食品中的热量“抽取”出来并转移到冰箱外面。致冷剂通过冰箱的一系列装置流动，主要包括3个基本的部件：压缩机、冷凝器和蒸发器，并不断重复同一个制冷循环（近似卡诺循环）。

冰箱微波炉微波是一种高频率的电磁波，其本身并不产生热，在宇宙、自然界中到处都有微波，但存在自然界的微波，因为分散不集中，故不能加热食品。微波炉是利用其内部的磁控管，将电能转变成微波，以每秒2450MHZ的振荡频率穿透食物，当微波被食物吸收时，食物内的极性分子即被吸引，并以每秒24.5亿次的速度快速振荡，使得分子间互相碰撞而产生大量的摩擦热，从而快速加热食物的。电磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。也就是采用磁场感应涡流加热原理，是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力通过含铁质锅底部的时候，就会产生无数的小涡流，铁锅本身就会自行高速发热，然后加热锅内的食物。电磁炉生活中的物理细节

1、挂在壁墙上的石英钟，当电池的电能耗尽而停止走动时，其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。这是由于秒针在“9”位置处受到重力矩的阻碍作用最大。2、有时自来水管在邻近的水龙头放水时，偶尔发生阵阵的响声。这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故。3、对着电视画面拍照，应关闭照相机闪光灯和室内照明灯，这样照出的照片画面更清晰。因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光。

4、冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。烧烫的铁钉放入水中和装有滚烫的开水的杯子浸入水中都比在同温度的空气中冷却得快。这些现象都表明：水的热传递性比空气好。

5、锅内盛有冷水时，锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干，且直到烧干也不沸腾，这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导，温度大致相同，只要锅内的水未沸腾，水滴也不会沸腾，水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干。6、走样的镜子，人距镜越远越走样．因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的，镀银面不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。走样的镜子，人距镜越远，由光放大原理，镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大，镜子就越走样。

7、天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔，但天然气不会从侧面小孔喷出，只从喷口喷出。这是由于喷嘴处天然气的气流速度大，根据流体力学原理，流速大，压强小，气流表面压强小于侧面孔外的大气压强，所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。2、物理学与人们日常行同行上海磁悬浮列车磁悬浮列车利用电磁体“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。汽车在汽车上的应用1.汽车驾驶室外面的后视镜是一个凸镜。2.汽车头灯里的反射镜是一个凹镜。3.汽车头灯总要装有横竖条纹的玻璃灯罩。4.除大型客车外，绝大多数汽车的前窗都是倾斜的飞机制造—利用流体力学原理机翼工作的原理是气流流过机翼上方的空气速度大于流过机翼下方的空气速度，从而产生压差，产生升力，当速度达到一定值之后，升力会大于重力，将飞机提起来。人行走3、物理学与生活息息相关离不开的电风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一以大气为工作介质的能量利用机械。它由机头、转体、尾翼、叶片组成，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。※风力发电—新疆风力发电基地水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能或动能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给汽轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能。因此是机械能转化为电能的过程。※水力发电—三峡大坝※核能发电——利用原子核物理用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变，利用受控核裂变产生的大量热量将水加热变成蒸汽，高压蒸汽推动蒸汽轮机带动发电机发电。就是一种靠原子核内蕴藏的能量，大规模生产电力。压水堆核电原理图冷水经水箱底部进入太阳能集热器陈列，太阳能集热板芯或真空集热管高效吸收太阳辐射能量，使集热器中冷水加热，高温水由较重变轻而向上移动，形成一个热虹吸现象，使温度较低的水不断流入集热器，温度较高的水经集热器上循环等回流入水箱，从而构成了太阳能热水器的一个自然循环系统。在这种不断循环往复的过程中，整个水箱中的水不断升温，从达到使用要求。※太阳能的利用—光-热转换热水器是直接把太阳能转换为热能，如太阳能热水器，太阳能制冷空调系统、太阳能干燥、太阳房、太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等。※太阳能的利用—光-电转换它是利用光生伏打效应原理制成太阳电池，可将太阳的光能直接转换成电能加以利用。主要利用方式有以下两种。①直接光发电光伏发电、光偶极子发电。②间接光发电光热动力发电、光热离子发电、热光伏发电、光热温差发电、光化间接发电、光生物电池。※太阳能的利用—光-化学转换光-化学转换尚处于研究开发阶段，这种技术包括半导体电极产生电而电解水产生氢，利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等形式。太阳能制氢问题解决了，才有真正意义上的氢利用(包括燃料电池)，这将引起时代的变革。太阳能电池是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”，相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。单晶硅太阳能电池组敦煌光伏发电厂4、物理学与健康同行生活中大家常见的有：磁场效应理疗仪、远红外热疗仪、光波照射理疗仪、电子按摩器等都是基于物理原理开发应用的。人耳的听觉范围有限度，只能对20-20000赫兹的声音有感觉，20000赫兹以上的声音就无法听到，这种声音称为超声。和普通的声音一样，超声能向一定方向传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声，不相同的障碍物就会产生不相同的回声，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，可以用来了解物体的内部结构。超声诊断主要应用超声的良好指向性和与光相似的反射、散射、衰减及多普勒（Doppler）效应等物理特性。超声诊断仪有许多类型：如A型、B型、M型、扇形和多普勒超声型等。全数字化彩超仪X光透视仪是高清成像的一种仪器设备，被广泛应用于各种行业，如医疗诊断，还有工业、电子元器件、IC半导体等工业品的无损检测使用。无损X光检测仪安检物品X光检测仪X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质，具有通过物质时不被吸收的能力。可见光因其波长较长，光子具有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量和物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。这正是X射线透视的物理基础。核磁共振的基本原理是：原子核有自旋运动，在恒定的磁场中，自旋的原子核将绕外加磁场作回旋转动，叫进动(precession)。进动有一定的频率，它与所加磁场的强度成正比。如在此基础上再加一个固定频率的电磁波，并调节外加磁场的强度，使进动频率与电磁波频率相同。这时原子核进动与电磁波产生共振叫核磁共振。核磁共振时，原子核吸收电磁波的能量，记录下的吸收曲线就是核磁共振谱(NMR-spectrum)。由于不同分子中原子核的化学环境不同，将会有不同的共振频率，产生不同的共振谱。记录这种波谱即可判断该原子在分子中所处的位置及相对数目，用以进行定量分析及分子量的测定，并对有机化合物进行结构分析。医用核磁共振：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，5、物理学与体育同行1981年至1986年，中国女子排球队在世界杯、世界锦标赛和奥运会上5次蝉联世界冠军，成为世界排球史上第一支连续5次夺冠的队伍。

排球运动滑冰运动跳水运动保龄球运动射击运动8月6日，博尔特在2012伦敦奥运男子100米决赛中，以9秒63的成绩打破奥运会纪录夺得冠军。田径运动运动员起跑反应时间和起跑后加速阶段的加速度和弯道、体力等因素的影响其成绩。2006年7月11日刘翔瑞士洛桑12秒88刘翔12秒91第一枚田径金牌2004年8月27日雅典奥运会田径运动-110米跨栏6、物理学与航空航天同行神舟一号，1999年11月20日神舟二号，2001年1月10日神舟五号，2003年10月15日09时00分发射杨利伟神舟六号，2005年10月12日上午9:00点发射聂海胜和费俊龙翟志刚、刘伯明与景海鹏神舟七号，2008年9月25日21时10分4秒988毫秒发射神舟八号在2011年11月1日清晨5时58分10秒发射，与天宫一号于2011年11月3日凌晨1时30分时在我国甘肃、陕西上空进行对接。神舟九号在2012年6月16日18时37分发射，与天宫一号实施自动交会对接。神舟十号于2013年6月11日17时38分2.666秒发射，于2013年6月13日13时18分与天宫一号第三次实施自动交会对接。聂海胜、张晓光、王亚平月球着陆嫦娥三号7、物理学与诺贝尔奖同行大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；——这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。——反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢的民族！

总之物理学是概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。瑞士科学家维特里希是一位精通化学、生物和物理的综合性专家，2002年获得诺贝尔化学奖诺贝尔奖章美国科学家劳特布尔和英国科学家曼斯菲尔德2003年共同获得诺贝尔生理学或医学奖。曼斯菲尔德１９３３年出生于英国伦敦，１９５９年获伦敦大学玛丽女王学院理学士，１９６２年获伦敦大学物理学博士学位。１９６２年到１９６４年担任美国伊利诺伊大学物理系助理研究员，１９６４年到英国诺丁汉大学物理系担任讲师，现为该大学物理系教授。劳特布尔１９２９年生于美国俄亥俄州小城悉尼，１９５１年获凯斯理工学院理学士，１９６２年获费城匹兹堡大学化学博士。他把核磁共振成像技术推广应用到生物化学和生物物理学领域。精美的《推动人类文明与进步的物理学》画册出版

地球是个球型的证据人们如果来到海边就能看到地平线本身便是个巨大的圆弧哈勃望远镜拍摄的地球照片地球是个球形的直接证据

－天体物理学的观测结果思考题：月全食时为什么月亮呈暗红？答案：这暗红色的光，是照射到月面上来的太阳光。天津市天文学会理事赵之珩介绍说，在地球周围有层像薄纱似的透明度较好的大气层，阳光从地球侧面的大气中穿行时，是先从空间进入大气层，然后，又由大气层进入空间，这样就产生了两次折射，结果和光线透过凸透镜相仿，有点向内弯，向地心方向偏折的聚合光线就照到月亮上去了。太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光线混合成的。当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候，它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。像黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短，在大气中受到的散射影响比较大，它们大部分都向四面八方散射掉了；红色的光线波长比较长，受到散射的影响不大，可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。所以，在月全食时，公众看到的月亮是暗红色的，即所谓的“红月亮”。

二、大学物理学术竞赛—CUPT

全国大学生物理学术竞赛（ChinaUndergraduatePhysicists’Tournament，以下简称CPUT），旨在锻炼学生解决复杂科学问题的能力，并且能够针对这些问题给出令人信服的解决方案。

国际青年物理学家锦标赛(InternationalYoungPhysicists’Tournament,IYPT)，作为当前国际上最重要的青年学生物理团体对抗赛事，自1988年创始以来吸引了国际上近40个国家的优秀学生参与。赛事采取团队辩论方式进行，就解决给定开放性物理问题的基本知识、理论分析、实验方案、结果讨论等进行辩论，深具科学教育价值。该项赛事提倡知识学习与探索实践、物理学与日常生活、学术能力与人际交往能力、个人能力与团队合作等相结合。训练学生针对实际物理问题的合作解题、发表观点和辩论的能力。IYPT特别强调团队协作、开放思维，要求思维缜密、表达能力强。1、CUPT介绍届数赛事举办单位和时间参加学校我校成绩第一届南开大学2010年8月观摩第二届南京大学2011年8月23所高校三等奖第三届北京师范大学2012年8月35所高校一等奖第四届兰州大学2013年8月38所高校二等奖2013年CUPT具有参赛资格院校

（排名按拼音排序）

北华大学、北京大学、北京交通大学、北京理工大学、北京师范大学、重庆大学、大连理工大学、电子科技大学、东北师范大学、复旦大学、国防科学技术大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、华东师范大学、华南理工大学、华中科技大学、华中师范大学、吉林大学、军事交通学院、兰州大学、南京大学、南京师范大学、南开大学、内蒙古大学、清华大学、山东大学、山西大学、上海交通大学、四川大学、台湾师范大学、天津工业大学、同济大学、武汉大学、西安交通大学、西北大学、浙江大学、中国科学技术大学、中山大学。蕴涵物理知识的趣味图片一蕴涵物理知识的趣味图片二第二次课：走近实验，体会物理学与生活息息相关，生活中离不开物理学时间：16周周四，一组上课时间16：20；二组：18：50；三组：20：20；四组：周五17：30。地点：在实验楼（科研2号楼）

A235实验室。17周周四下午16：00前交到实验楼（科研2号楼）A120房间，此房间开门时间上午10：20-16：00，进门靠墙柜子写有李业凤名字处，过时不交没有成绩。本次课作业：通过案例寻找生活中的物理或实验中那些内容与我们生活息息相关。※提交听课作业：所有上课内容分组名单一组名单序号学号姓名序号学号姓名12012059100025曾维212013020902019陈超22013000101009赵路222013020911008朱思逸32013000101013张献232013020913003邹志强42013000101015徐义钦242013020913005罗宇静52013000102019罗雅丹252013030102007谢浩杰62013010902014李茂262013030105011刘祎鹤72013010903007颜楚焕272013030105013陈龙82013010908012张金国282013030201010杨成琪92013010909007陶亮292013030201014韦虹宇102013010910007梁昊阳302013030201032付蕾112013010911007张君鹏312013030202009鞠玉昊122013010911016解桂贤322013030202010白季蛟132013010912023胡洪海332013030202029王英菲142013010913027何雪嶶342013030302009时迎琰152013010913029唐嘉352013030302027吕旭虹162013010916002魏珂362013030302030郑璐172013010916009华世照372013030303001胡晗182013010918016倪鸿志382013030303002郭锴192013010918019白煜392013030303004谢易微202013010919007孙贵桐402013030305019孙雷二组名单序号学号姓名序号学号姓名412013030401026肖琳612013060101027林健422013030402023颜豪杰622013060102025王晓晗432013040101011王智源632013060103006李昊442013040101022左宇642013060105011王道策452013040102023王瀚琛652013060106011罗超462013040102024赵志成662013060107004江嗣田472013040102025韦在宝672013060108002余星星482013040103024李甲楠682013060109002张珂瑞492013040103028任志豪692013060109005刘枫林502013040201012吴彧702013060110021梁戈512013050101029邹俏也712013060110027黄小伟522013050103001陈月歌722013060201001卢臻532013050103010朱康君732013060201003李展丰542013050206002王帅742013060201014张世泽552013050206003任浩城752013060201019姜文博562013050206013易思源762013060201022闫一帆572013050207002杨晨772013060202018马鹏程582013050207015杨帅782013060202029李晓婷592013050208005凌航792013060203008石敬成602013060101012尹冠宁802013060203010黎宏基三组名单序号学号姓名序号学号姓名812013060203012刘鹏1012013070904013刘森豪822013060203015江奕勋1022013070904021王栋832013060203021鲍宪荣1032013070905002李柏辉842013060203022丁昊源1042013070905003谢云飞852013060203026蓝之钒1052013070905015罗林862013060204007杨佳锋1062013070906002余中豪872013060204018王哲川1072013070906022张尧882013070901001郑子阳1082013070907004高明瑞892013070902003陈国东1092013070907005许卫兵902013070902004韩轩1102013070907012周宏坤912013070902005胡子泳1112013070908004张建922013070902006王一丁1122013070908014叶羽铭932013070902022李响1132013070908029黄沅沅942013070902023黄子轩1142013070909024韩成凯952013070903007李浩然1152013070910004郭泽中962013070903009李博涵1162013070910030王喆兴972013070903010阮凌峰1172013070912005施宇星982013070903013张金1182013070912006贾子翟992013070903029王帅1192013070912