王浩志

摘 要：玩具汽车虽小，蕴含物理知识较多。本文对玩具汽车进行了分类，分类标准为玩具汽车动力的类型。然后根据不同类型玩具汽车的情况，联系高中物理教科书，逐一找出其中蕴含的物理知识点，涉及到力学、电学、光学、热学等，不同的类型，知识点有差异。通过观察、发现和整理知识点，能检验和加深物理知识学习，增强学习的兴趣，寓教于简单常见的事物和现象。

关键词：玩具汽车 物理知识点 梳理和分析

中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（b）-0067-02

每个孩子都会有很多玩具汽车，从小到大，从简单到复杂，从小型到大型，从单一到系列，承载了孩子的成长之路。高中后，这些玩具汽车就进了收纳箱，基本被束之高阁。如果能在紧张的学习之余，找出当年的玩具，结合自己学习的物理知识，在玩具中寻找物理知识点，能激發自己的学习兴趣，也能巩固自己的学习成果。本文从这个角度出发，就玩具汽车蕴含的物理知识点进行了分析和梳理。

1 玩具汽车的分类

不同的标准，可以把玩具汽车分为不同的类型。本文从动力来源的角度出发，把玩具汽车分为：无动力型、发条动力型、齿轮发条动力型、电力驱动型、太阳能转换电力驱动型。根据电力驱动型的驱动开关设置又分为自身设置开关电力驱动型和遥控开关电力驱动型。这些不同型号的玩具汽车，蕴含的物理知识点区别较大，有的单纯涉及力学知识，有的则涉及力学、电学、光学、热学等知识。知识点梳理以点带面，偏重大的知识点轮廓，对个性化玩具涉及的小知识点不在总结之列。

2 不同类型玩具汽车的物理知识点

（1）无动力型玩具汽车涉及的物理知识点。这类玩具汽车很常见，一般只单纯涉及力学知识，主要是摩擦力。当汽车在桌面上跑动时，轮胎与桌面发生相对运动，桌面相对于轮胎向前运动，就受到轮胎提供的向后的摩擦力，轮胎也受到等大反向的向前的反作用力，因此小车凭借桌面提供的摩擦力向前运动。轮胎和桌面的粗糙程度等决定着摩擦因数，轮胎胎面越粗糙摩擦因数越大，其他条件相同时则受到摩擦力越大。

（2）发条动力型玩具汽车。此类玩具也非常常见，其中所蕴含的原理主要是发条这种简单的物理机械装置。发条的工作原理主要是将能量输入其中转化为弹力势能，在小车运动过程中弹力势能转化为动能是小车获得前进的速度。在实际的生活中，转动小车外面的转轴，用外力转动转轴连动齿轮最终使小车其中的发条也就是刚性弹片发生弹性形变从而具有弹性势能，当我们撤去外力时，发条恢复原本的形变，弹力势能转化为动能带动齿轮转动是小车前进。

（3）齿轮发条动力型。就是我们平常所常见的将小车放在桌面压住向后运动，松开手后小车向前跑的一类小车，它与发条动力型汽车的原理基本相似，只是改变了“上发条”这一过程的方法。齿轮发条小车是通过轮胎转动进行储能的一种小车，发条发生弹性形变后的过程与发条小车相同。

（4）电力驱动型的核心装置为电动机，电动机原理为电流的磁效应。当一导线通电后，其周围会产生磁场，若将其再放入一磁场中，则磁场之间将存在相互作用力，也就是我们所说的通电导线在磁场中受力。将导线放入磁场中，当给导线通电时，导线就会收到力的作用，从而使导线转动，进而带动小车轮胎转动前进。其中导线受力F=BILsinα，其中B为磁场强度，I为电力大小，L为导线长度，α为B与L的夹角。

图1为最简单的电动机模型，左右两边是磁铁提供磁场，中间是通电导线。用左手定则判断通电导线受力方向，磁场方向向左，左边导线电流往里则受力向上，右边导线电流往外则受力向下，因此中间的环形导线在安培力的作用下顺时针旋转起来。

（5）太阳能转换电力驱动型与普通电力驱动型的差别则在于电能的来源不同，普通电力驱动小车由化学电池提供电能，太阳能转化电力驱动型顾名思义是有太阳能转化为电能。太阳能电池的原理则来源于光生伏特效应，光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。光生伏特效应简称光伏效应，属于内光电效应，而高中所学习的光电效应则为外光电效应，是指光子照在金属上其能量可以被某一电子瞬间吸收动能增加，当其的动能足以克服原子核对它引力所做的功时，就可以在极短的时间里逸出金属表面形成光电子，从而形成光电子。由公式E=hv（h为普朗克常数，v为光子频率） 可知，电子所具有的动能只与v有关而与光强无关。因此每一种金属在发生光电效应时都存在一个极限频率，当光的频率大于极限频率时，才会发生光电效应。此为外光电效应，而内光电效应则发生在半导体中，半导体材料的导电性能远远不及导体，但如果给半导体中价带的电子提供能量，将其跃迁到导带中，从而在价带中就产生了空穴，形成了一对可以导电的电子，这里的电子并未形成光电子逸出，但也显然发生了由光照而产生的电效应。

（6）玩具汽车上的其他物理知识点。 车轮上的摩擦力问题，有的玩具汽车因为用电力带动，动力较强，但需要转弯等动作设计，车轮会设计的比较粗糙，有意识增加摩擦力；车身上的反光漆原理，有的玩具厂商为了增加玩具汽车的观赏性，有意识地为玩具汽车加装反光漆，反光漆一般是把玻璃微小颗粒加入油漆中，当光照射到玩具汽车时，微小的玻璃颗粒会有很好的反射作用，从而达到比较好的反光效果，有点类似于公路上的各类指示牌子。

3 玩具汽车涉及物理知识点的讨论

经过以上的论述，我们可以从玩具汽车中发现其中包含着不少的物理知识，主要包括力学摩擦力做功、动势能转化、电磁学知识、光电效应等。经过一番研究学习，曾在课本上的知识原来就隐藏在我们的生活中，并发挥着至关重要的作用，与我们的生活息息相关。

这些物理知识不仅仅只是应用在玩具汽车上，摩擦力是我们生活必不可少的组成，没有摩擦力我们将寸步难行，其应用也极为广泛，传送带等等都依靠着摩擦力带动物体运动。发条装置这种简单的机械装置在机械手表等领域中都有着广泛的应用。电流磁效应与光伏效应应用更是广泛。几乎所有的电器都利用着电流磁效应，如电视、手机、电磁炉等等以及磁悬浮列车也应用了这一原理。光伏效应则在通信、交通、海洋检测等领域都有广泛应用。

小小的玩具汽车就蕴含着这么多的物理原理，我们的日常生活更有许多物理知识等待我们探索。我们要把课堂上学到的知识运用到实践中学以致用。物理作为一门自然科学是其他自然学科的基础，学好物理能让我们更好地了解事物发展规律从而更好地了解世界。

参考文献

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理教材·必修1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2] 《普通高中课程标准实验教科书物理教材·必修2[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3] 卞钰.紧密联系学生生活的高中物理课堂教学实践研究[J].中学生课程辅导（教师通讯），2015（4）：91.