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尝试用物理知识解释生活现象

2021-12-18余坤勤

小作家报·教研博览 2021年47期
关键词:电磁炉响声拉力

余坤勤

中图分类号:A 文献标识码:A 文章编号:(2021)-47-366

作为一名中学物理老师,将物理知识用到解释生活现象中,会激发学生对物理学浓厚的兴趣。我从教将30多年,在教书的过程中,就像学生一样——对一些生活现象存有疑问,自己总尝试和学生一起谈讨,用已有的物理知识去解答。这个成功的事例,让我们感到很有兴趣,也很有成就感。下面列举部分事例,用以抛砖引玉。

为什么旋转球不走直线

打出去的乒乓球如果旋转,对手容易出现失误。罚点球的队员把球踢出去后,对方守门员朝着来球的方向扑去,但是球在半途中改变了方向,绕过守门员射进了球门,球场上响起了一片喝采声。……

这种被解说员称为“香蕉球”的射门技巧是由于射出的球高速旋转而形成的。但为什么旋转的球体就不走直线了呢?原来,物体在流体中运动,它周围的流体相对它流速越大处压强就越小,当球旋转着前进时,球的一侧面的气流相对球另一侧面来说流动速度较小,这时球“一侧面”的压强大于“另一侧面”,则球受了一个向“另一侧面”的力,所以球就走“香蕉”路。

电磁炉无火却能加热

電磁炉作为厨具市场的一种新型灶具,具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点,能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此,在电磁炉较普及的一些国家里,人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。电磁炉打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流(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。

电磁炉不适用的锅——铜、铝、陶、玻璃材料的锅和容器,因为它们的分子都不是磁性分子(磁性分子包括铁、钴、镍及其所属氧化物),不能在磁场的作用下产生碰撞。

力气大拔河比赛就能赢吗?

拔河比赛比的是什么?很多人会说:当然是比哪一队的力气大喽!实际上,这个问题并不那么简单。

根据牛顿第三定律可知,拔河的两个队,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力。可见,双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。

对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动。因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,让接触面粗糙,使摩擦力增大;其次就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大。

另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧。比如,脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。

总之,脚与地面、手与绳之间的摩擦力大,就取胜。

为什么开水不响,响水不开

生活中大家可能都有这样的体会:烧开水时,水开前响声较水开后响。为什么“开水不响,响水不开”呢?注意观察一下就会发现:水中没有出现气泡时,是听不到响声的,而响声的出现伴随气泡的产生。由此可见,烧开水时发出响声与水中气泡的产生是密不可分的。要揭开“开水不响,响水不开”之谜就要从气泡身上找原因。

在沸腾前,容器里各水层的温度不同,容器壁附近水层的温度较高,水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强随水温的降低而降低,泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强也在减小,而外界压强基本不变,此时,泡外压强大于内压强,于是,上浮的气泡在上升过程中体积将缩小。在继续加热的过程中,气泡产生和膨胀就越来越多,越来越大,但当气泡上升到温度较低的地方时,气泡中的水蒸气又要液化成水,体积又逐渐地减小。那么在这样的过程中,随着温度的升高,气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小,又不断的上浮,在水的中、上部会产生一种振动,当水温接近沸点时,有大量的气泡涌现,接连不断地上升,并迅速地由大变小,使水剧烈振荡,产生较大的响声。

在水的温度达到沸腾的温度时,由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层,使整个容器的水温趋于一致。水的内部急剧汽化,气泡内水蒸气达到饱和,密度大、气压高,在上升过程中其体积不仅不会缩小,而且还继续增大。这时气泡所受的浮力也在它上升过程中增大,气泡就由底部一直上升到表面而破裂,放出水蒸气和空气。由于此时气泡上升至水面破裂,对水的振荡减弱,响声自然也就小了。

请各位学生,你们在学习物理学的过程中,尝试用你们学到的物理知识解答生活中的现象,你会越学越爱物理,不愁学不好物理。

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