高中物理校本课程《生活中的趣味物理校本课程实施方案》

1、生活中的趣味物理校本课程实施方案高一物理 生活中的趣味物理校本课程实施方案高一物理 一、课程背景 生活是许多自然规律、社会知识的本源，而知识规律的作用就在于其来源于生活而又作用于生活，进而改变生活。物理作为一门自然科学在这一方面显得尤为重要。物理规律现象可以说处处贯穿于我们的生活中。而长期以来传统教学中关于物理知识的传授都忽略了生活这一环节，以致使许多人认为物理学而无用，因而对生活中的物理现象也就理所当然的视而不见了，从而造成了实际生活与书本知识的脱离，以及探索精神的匮乏。生活中的趣味物理校本课程方案的拟定和课程的开发是以“关注生活，勇于探究，学以致用，促进发展”为宗旨，以生活为对象，以物理探

2、究为方法，积极组织引导全校学生亲近生活，了解生活，探究生活。营造良好的探究学习的氛围，让学生感到物理离我们很近，并会从日常生活中发现知识、发掘知识。二、课程目标本课程以课改为载体，坚持“科研兴校”，走探究式学习之路，以“关注生活，勇于探究，学以致用，促进发展”为宗旨，全面落实素质教育，让师生与课改共同成长。具体目标如下：知识与技能：1、 使学生带着物理的眼光走进生活，激励同学们认真研究生活，并在研究过程中积累知识，拓展视野，形成务实的探索精神。2、 让教师在校本课程开发和实施中，发展教研和科研水平，形成一支良好的校本课程开发和实施的教师队伍。过程与方法：1、 通过提供信息资源，创设情境，进行课

3、堂教学及课后活动，引导学生认识物理与生活的关系。2、 掌握探究问题的方法，学会素材收集整理，学会原理分析，提高处理信息的能力和解决问题的能力。情感与价值观：积极营造探究学习的氛围，培养学习兴趣。三、课程内容：生活中的趣味物理（高一年级，一学期，24课时）第一章、趣味物理讲座1、步行者和蒸汽机车的奥秘2、应该怎样跳下行驶着的车?3、电磁列车4、引力有多大？5、在铁路的弯道处6、失重现象7、假如没有摩擦8、冰棍和冰激凌9、趣味物理小实验第二章、科普知识1. 超声波及其应用2. 人造地球卫星3. 示波管4. 质谱仪5. 晶体二极管6. 失重与宇宙开发7. 恒星的生命历程8. 雷达9. 自行车上的力学

4、知识10. 潮汐产生的原因11. 日光灯12. 光圈指数中的规律13. abs汽车防抱死装置简介第三章、我们身边的物理现象第四章、生活中的物理四、课程实施1、实施对象和课时安排本课程在高一年级开设，将纳入课时计划，保证师资和时间。实施过程中做到计划落实，人员落实，措施落实，要求实施教师精心备课，认真上课，确保达到预期的课程目标。2、完善课程的管理机制，促进课程的和谐发展成立校本课程开发领导小组，具体领导组织、协调校本课程的开发与实施。根据课改规划，制定学校校本课程开发方案，建立相关的课程管理制度和工作制度，确保课程有序运行。3、认真编写生活中的趣味物理校本课程教材按照本校实际情况，根据课程实施

5、方案与细则，组织老师认真撰写课程设计课案，在这基础上编写出奔课程的教材。4、加强校本课程、校本教材的科学研究。就这一课程的开发实施，设立相关课题，组织教师参与，以提高课程开发和实施的能力，提高教师的教科研水平。五、课程评价加强对校本课程开发和实施的评价，是提高校本课程开发与实施质量的保证。课程评价的目的不仅仅是为了考查学生学习目标的达成度，更是为了检验和改进校本课程的目标和内容，以及学生的学习和教师的教学，改善教学设计，优化教学过程，从而促进学生的发展和课程建设的发展。1、评价内容：对课程本身的评价在实施过程中，分析评价课程目标、内容、方法的科学性、合理性，以便及时调整。对学生的评价不仅要关注

6、学生课堂上的学习过程，还应重视课外活动中能力的体现，尤其是要关注创新精神和实践能力方面的水平的进步和提高。对教师的评价对教师实施这一课程的态度，水平和绩效的考核评价2、评价主体：主要采用学生的自我评价，学生间的互评，教师评价多种形式相结合的评价模式。3、评价方式和办法：把结果评价和过程评价、定性评价和定量评价结合起来。对学生学习的评定，及学分的认定以平时课堂表现+课外活动表现+考试成绩的方法进行测评。第一章 趣味物理讲座生活与每个人都息息相关，我们通过本课程的开发实施尽量使同学们能走出枯燥的课本，将知识应用到生活实际当中，达到学以致用的效果。趣味物理讲座一步行者和蒸汽机车的奥秘在实际生活中常有

7、这种情况，作用力与反作用力是施加在同一物体的不同部位的。肌肉的拉力和机车汽缸内蒸汽的压力就是被称为“内力”的例子。这种”内力”的特点是,它能在物体各个部分相互联系的情况下改变物体各部分的相互位置,同时又不会使物体的所有部分产生一个共同的运动。射击的时候火药产生的气体向一个方向作用而将子弹推向前方。同时火药气体的压力又向相反的方向作用而使枪体向后运动。火药气体的压力作为内力不可能使子弹和枪体都向前运动。可是,既然内力不可能使整个物体位移，那么步行者是怎么行进的呢？机车又是怎样行驶的呢？如果说步行者是在脚和地面的摩擦力作用下行进的，机车是在车轮和铁轨的摩擦力作用下行驶的，这并未答出题的根本。当然，

8、要让步行者和机车运动，摩擦力是不可或缺的，众所周知，在极滑的冰上不能走动，在很滑的铁轨上（比如结冰的铁轨）机车会，打滑气也就是说车轮在转，而机车却还在原地未动。我们在怎样理解惯性定律一节中说过，摩擦力能够阻止已有的运动。那么它又是如何帮助步行者和机车运动起来的呢 ？解释这个奥秘很简单，两个内力同时作用不可能使物体产生运动，因为这两个力只能使物体的各个部分离开或靠拢。但是假如有第二个力平衡或削弱了两个内力中的一个力，情况又会怎样呢？这时候就没有任何东西会妨碍另一个内力推动物体运动了。摩擦力就是这第三个力，它减弱了一个内力并使物体受另一个内力的作用而运动。假设你站在一个很滑的表面，比如站在冰面上，

9、你想走动起来。你用力想把右脚向前移动，此时你身体各部分之间开始有内力按照作用力与反作用力相等的规律发生作用。这些内力很多，但结果大致是有两个力作用于你的两脚，一个力 f1 推动右脚前移，另一个力 f2 与 fi 大小相等且方向相反，它使左脚向后移动。这些力作用的结果只是使你的两脚移动，一只向前，另一只向后。而你的身体，或者说得更准确些，你身体的重心却仍然停留在原地。假如左脚站在一个粗糙的表面 ( 在脚下的冰 面撒一层沙子 ), 情况就完全不同了。这时作用于左脚的力 f2 被左脚底的摩擦力 f3（完全或部分地）平衡，而作用于右脚的力 fi 推动右脚向前移动，全身的重心也就跟着向前移动。 事实上我

10、们走路的时候，当一只脚前移时它会抬起，这就减小了脚和地板之间的摩擦，同时作用于另一只脚的摩擦力却会阻止这只脚向后滑动。对于机车来说情况要复杂一些，但是问题也可以归纳为作用于机车主动轮的摩擦力与其中的一个内力相平衡，从而使另一个内力推动机车运动。趣味物理讲座二应该怎样跳下行驶着的车?您向任何人提出这个问题，当然都会得到这样的回答：“根据惯性定律，顺着行驶的方向朝前跳。”您不妨请他更详细地解释一下，为什么这与惯性定律有关。可以想见，您所问的人开始还满有把握地证明自己的想法；旦即使您不打断他的话，他也很快就会疑惑不解地停下来，因为得出的结论反倒是：正因为有惯性，才恰恰应该朝着相反的方向一一逆着行驶的

11、方向朝后跳！实际上，惯性定律在这里只起次要作用，另有更主要的原因。可是如果忽略了这一点，我们真的就会得出应该朝后跳，而无论如何不应朝前跳的结论。假如说您必须在车辆行驶时跳下去，这时会发生什么事呢？当我们从行驶中的车辆里跳下时，我们的身体离开车体后，仍然具有车辆的速度（身体因惯性而继续运动），还会迅速向前冲去。我们向前跳出，当然不仅不会抵消这个速度，恰恰相反，还会加大这个速度。只从这个角度看，应该朝后跳，而根本不应该顺着车辆行驶的方向朝前跳。因为朝后跳时，跳跃所产生的速度会把我们的身体因惯性而具有的速度抵消一部分，因此，接触地面后，使我们的身体前冲跌倒的力量就比较小。但如果真的不得不从行驶的车辆

12、中跳出时，大家还是都会顺着行驶的方向朝前跳。这确实是最佳方法，而且屡试不爽，所以我们必须坚决劝告读者不要从行驶的车辆中朝后跳，放弃检验其不当之处的企图。 那么，这又是怎么回事呢？刚才的解释之所以不符合实际，是因为它只说对了问题的一半。其实无论朝前跳，还是朝后跳，在两种情况下我们都有跌倒的危险，因为在双脚着地停止运动的时候，躯体的上部还在运动。这一运动的速度，在朝前跳时甚至比朝后跳时还要大。但最重要的是，朝前跳落下要比朝后跳落下安全得多。朝前跳落下时，我们会习惯性地伸出一只脚（在车速较快时，我们会跑上几步），这样来防止跌倒。这个动作是习惯性的，因为我们终生在行走时都这样做。正如我们从前一节中得知

13、的那样，从力学的观点看，行走就是我们身体的一系列的前倾动作，而伸脚又防止了倾倒。而在朝后跳落下时，双脚就无法做出这种补救性动作，因此这时的危险就大得多。最后，重要的还有，当我们真的朝前跳，落下时还要伸出双臂，摔伤的程度要比以背着地轻得多。总之，从车里朝前跳较为安全，其原因主要不在于惯性定律，而在于我们自身。很明显，对于无生物来说这一规则并不适用：从车里朝前方扔出的瓶子，在坠地时比朝相反方向扔出更容易打碎。因此，如果您出于某种原因不得不首先扔出行李然后从车里跳出，那就应该把行李朝后扔，而自己则朝前跳。有经验的人一一电车售票员，铁路查票员一一往往这样跳车：往后跳，但面朝行驶方向。这样做能得到双重好

14、处：降低我们的身体因惯性而获得的速度；此外，又防止背部着地跌倒的危险，因为跳车人是面朝着可能跌倒的方向的。趣味物理讲座三电 磁 列 车在这种电磁铁路上,车厢的重量被电磁铁的吸引抵消了,所以是完全没有重量的。他设计的车厢不是在路轨上,也不是在水面上或天空中运行的,而是在没有任何支撑和接触的情况下悬在无形的,却强劲的磁力线上奔驰的。懂得了这个工作原理,您就不会大惊小怪了。由于它们受不到一丝摩擦，所以一旦运动起来,无需机车牵引就能依靠惯性保持原有的速度来运行。它的运行是这样实现的。车厢是在一个抽掉了空气的铜制管道中运动的,所以就消除了运动的阻力。车厢底部也产生不了摩擦力,因为车厢己被电磁力悬起,于是

15、在运动时就不同管道壁接触。为此,在全程的管道上面每隔一段距离就得安装一块强力电磁铁,以吸住在管道中运动的铁制车厢,不使它们跌落。磁铁磁力的强度应恰恰能使这些在管道中行驶的列车厢维系在管道的“天花板”和“地板”之间,不能接触其中任何一方。电磁铁把它下面运行的车厢向上吸，车厢却不因此而碰到“天花板”,因为还有重力在向下拉。而未等它在重力的抖动下磁到“地板”,就又被电磁铁吸了上去就这样,始终处于电磁力控制之中的列车在其空中做波浪式运动，这种运动不受摩擦的阻碍,无需动力的供给,就像在宇宙空间运行的行星一样。车厢是什么样的呢?它像是雪茄状的大圆筒,每节高90厘米,长25米。当然是密闭的,因为它是在真空中

16、运动的。它和潜水艇一样,内有自动清洁空气的装置。列车的启动方法也是绝无仅有的：类似于炮弹的发射。真的,可以说它就是“发射”出去的,不过所用的是电磁炮罢了。起动它的车站构造具有螺线管的特性,这种螺线管的导线在有电流通过的时候吸引铁芯。这种吸引异常迅猛,以至在线圈足够长、电流足够强的条件下使铁芯获得极高的速度。在新式磁力铁路线上运行的列车就是靠这种力量发动的。由于管道内没有摩擦力,速度不会减小，靠惯性一直前奔,车站的螺线 管断电后才会停住。下面是设计者提出的若干细节：1911至1913 年间,我在托姆斯克工艺学院的物理实验室用铜管做实验。我在铜管(直径为32厘米)安装上多块电磁铁，在电磁铁下面的支

17、架上放上小车一一那是一节铁管,前后都装有轮子。小车前头有凸出的“鼻子“,它撞到一块用沙袋支起的木板时,小车就会停止。小车重10千克。速度约为6 千米/时。由于房间面积和环形管道长度(这个环形管线、的直径为 6.5 米 ) 的限制 , 没能完成超过这个速度的实验。但在我完成的原设计中,始发站上的螺线管长度达到了3 俄里(1 俄里等于 1.067 千米 一一译者注 ) 。这样 , 车的速度就很容易达到每小时 8001000 千米。又因为管道中没有空气 , 车与地板和天花板之间没有摩擦 , 所以它在行驶时 不用消耗任何能量。尽管制造这套设备 , 特别是其中铜管道的费用很多 , 可是省去了运行 的动力

18、、机务、乘务人员等开销 , 每千米的运营成本不过千分之几到百分之 l至2 戈比 , 而双线每昼夜的运输量 , 仅单向就可达 15000 人或 10000 吨货物。 现在莫斯科的多家邮局采用了改造后的上述设装置,用来转运较轻的邮寄品。试行的运送路长120 米,运行速度为30米/秒。这种电磁邮局的构造说明存于列宁格勒公共图书馆,可供读者借阅。趣味物理讲座四引 力 有 多 大 ? 法国著名的天文学家阿拉哥写道:“假如不是时时刻刻都有落体现象发生,我们就会倍感惊异了。”我们习惯地认为:地球对地面上的一切物体的吸引是自然而普通的现象。但有人对我们说,物体之间也是互相吸引的,我们就不大信服了,因为在日常生

19、活中并没有见这一种情景呀。那么为什么万有引力不能经常地在我们的日常环境中表现出来呢？为什么我们觉察不出桌子、西瓜、人体是互相吸引呢？那是因为小物体之间的引力太小了。我举个明显的例子:相隔两米站立的两个人是相互吸引的，不过，这种引力小得很，对中等体重的人只有不到百分之一毫克即两个人彼此等于一个十万分之一的砝码压在天平盘上的力量,这只有用科学实验室的最灵敏的天平才能测量出来。如此小的力当然不能克服我们的脚与地面之间的摩擦力, 使我们迈步。我们如若在木制地板上迈进（脚与地板的摩擦力是体重的30%），需用20千克以上的力。百分之一毫克的引力与这个力比较起来简直太微小了。1毫克是1克的千分之一,而1克又

20、是1千克的千分之一，这样算来，引力只是我们迈步用力的二十万万分之一！我们平常对地球上的物体之间的相互吸引毫无察觉，难道还有什么可奇怪的吗？假如没有磨擦，就另当别论了。那时即便很小的引力也可以使物体互相接近。但在百分之一毫克引力下,这种接近的速度应是非常小的。可以算出,在没有摩擦的情况下两个相距两米的人,在第一小时内会彼此相向移动3厘米；在第二小时内会再移动9厘米；在第二小时内再靠近15厘米。他们的移动会不断加快,然而要使两人贴合至少得用5小时。地球上物体之间的引力，在摩擦力不起阻碍作用时还是可以被察觉到的。挂在线上的重物受到地球引力的作用，因此系它的线向下垂直。如若在这个重物附近有另外硕大重物

21、，那么系它的线就会稍微偏离垂直的方向,其指向是地球引力与另外物体的引力（它很小）的合力的方向。1775 年马斯基林在苏格兰第一次观测到铅锤在大山附近偏离垂直线的现象。当时这位科学家是通过比较同座小山的两侧铅锤的指向和对星空极指向之间的角度发现的。后来，又使用有特殊装置的天平对地球上的物体之间的引力进行更完善的实验，精确地测定出这种引力。质量不大的物体之间的引力是很小的。引力与质量的乘积成正比。然而有不少的人对这个力估计得过大。有一位科学家一一他虽不是物理学家,却也是位动物学家一一曾要我相信:可以常常观察到海船之间的相互吸引的现象,这就是万有引力的作用！计算表明,这跟引力毫无关系, 因为两艘重量

22、都是25000吨的大船,即使相距100米,它们之间的相互引力也不过是100克。如此微小的力自然不能使两艘船在海中做丝毫位移。质量不大的物体间的引力很小，而庞大的天体之间的引力却就很大了。因此甚至距离我们极为遥远的海王星，虽然它是在太阳系边缘缓慢运转的一颗行星，却对我们地球有1800万吨引力！ 虽然我们地球离太阳很远很远,但地球也只是因太阳的引力才得以守着自己的轨道运转。假如太 阳的引力突然消失了,地球就沿太空轨道的切线一直朝无限的宇宙空间飞去。趣味物理讲座五在 铁 路 的 弯 道 处一位物理学家曾这样描述道：“我坐在火车上当它转弯的时候我突然发现铁路近旁的树术、房屋以及工厂的烟囱都变成倾斜的了

23、。”当火车开得很快时 ,乘坐火车的旅客有时也会看到这种现象。 我们不应认为造成这种现象的原因是在弯道外边的一条铁轨比里面的一条铺设得高一些，因此火车在转弯的弧线上行驶时处于某种倾斜状态。假如此时你将头略探出窗口，不是通过倾斜的窗框来看周围景物,这种错觉依然存在。其实,读者在读了前面一节之后,似乎已经没有必要再详细解释这个现象的真正原因了。读者大概已经猜到，当火车在弯道上行驶时,车厢里悬挂的悬锤一定处于倾斜的状态。这个新的垂直线代替了乘客们原来的垂直线。因此所有原来竖直的东西对于乘客来说都变成倾斜的了。垂直线的新方向从中不难看出。字母p表示重力，字母r表示向心力，合力q是乘客感觉到的重力。车厢内

24、的所有物体都会朝这个方向偏斜过去。这个方向与垂直方向之间的夹角可以用公式求出：tan=r/p。力 r 是与 v2/r 成正比的，这里 v 表示火车速度，r 是转弯处的曲率半径，力 p 与重力加速度 g 成正比,因此tan= v2/r ：g= v2/rg 。设火车速度是 18 米/秒（65 千米/小时),转弯处半径是 600 米，那么:tan= 182 0.055，由此得出 : =3 。6009.8, 我们不可避免地将这个“虚假的垂直” 看作是垂直的，而将真正的垂直方向误看成是3的倾斜。火车行进在弯道极多的地方时，旅客有时会觉得四周垂直的景物偏斜了 10 。要使火车在转弯时保持平稳，在转弯处外边

25、一侧的铁轨应该铺设得比里面一侧的铁轨高些,高出的数量应根据新的垂直方向而定。比如，刚才谈到的那个转弯处外边一侧的铁轨 a 应该高出 h，这个 h 应该适合下面的式子： h =sin ab 式子中的ab是轨距，大约等于 15 米 :sin=sin3=0.052 。于是 : h =ab sin=1500 0.052 毫米80 毫米这就是说，外边一侧的铁轨应该铺设得比里边一侧的铁轨高出 80 毫米。显然，这个数值只适合于一定的行车速度，它不能因车速改变而改变。因此在修建铁路的弯道时一般是根据最常见的行车速度来设计的。趣味物理讲座六失 重 现 象“把盛水的器具抡起旋转,水不会洒出,即使器具底朝上时也是

26、如此,这是由于旋转的作用”, 两千年前亚里士多德这样写道。这种情景想必大家都不会感到陌生:当水桶达到一定的转速时,即使处于底朝上的位置时,水也不会泼出来。人们通常是用“离心力”的作用来解释这种现象的。这种力被想象为一种施加到物体上的,在它作用下物体脱离旋转轴心的力。其实这种力并不存在:物体脱离旋转轴心，不过是惯性的表现,而一切惯性引起的运动是没有力的参与的。在物理学中,离心力是指旋转的物体对系线的拉力或压在其曲线轨道的实在的力量。这种力施加的对象并非运动的物体,而是阻止物体做直线运动的障碍物拉线和拐弯处的轨道等。摒弃了关于离心力似是而非的概念, 让我们来探究一下水桶旋转时什么发生这种现象。我们

27、先向自己提出这样一个问题:如果在桶壁上开一个孔,桶中的水流会涌向何方?假如没有重力,水流会在惯性的作用下说圆周ab的切线ak 涌出。但水流本身有重量,于是,在重力的作用下会沿一条曲线(抛物线)ap 跌落。如果圆周速度达到一定数值 , 这条曲线就会处于圆周 ab 的外围。这股水流显示出 , 盛在旋转的桶中的水 , 如果没有桶壁的阻隔会有什么样的运动轨迹。现在已经得知 , 水决不会竖直流下 , 因而就不会从桶内洒下。水只在一种情况下从桶里流出 , 那就是桶口朝向与旋转方向相同。现在您计算一下 , 在这个实验中水桶需要多大的转速水才不至从中洒出。这个速度应在旋转术桶的向心力日速度不小于重力加速度时获

28、得。因 为只有这时才会使涌出来的水流的轨迹落在水桶运动圆周轨迹的外围,这样,水桶无论转到什么位置,水也不会从桶里洒出。计算向心加速度 v 的公式是 :v2w = r 公式中的 v 为圆周速度 ,r 为圆形轨迹的半径。因为地球表面的重力加速度 g =9.8 米 / 秒 2, 所以我们就得出下列不等式 :v2 9.8 r 设 r=70 厘米 , 则 v/0.7 9.8 米 / 秒 =2.6 米 / 秒很容易算出,只要我们牵绳的手每秒转约三分之二圈，就可得到这种圆周速度了,这对我们来说是轻而易举的事,因而这个实验可以顺利完成。当容器绕水平轴转动时,液体会挤压在容壁上。离心浇铸技术利用的就是这种特性。

29、其原理是:比重不均匀的液体会呈现出不同的层次。比重大的成分就远离旋转轴,比重小的成分会接近旋转轴。这样,金属溶液中含有的气体就会分离出来,散发到铸件中的空白处,避免了在铸件中形成气泡。用这种方法铸成的铸件比较密实,没有气泡。离心浇铸比普通的压铸成本低,也不需使用复杂的设备。趣味物理讲座七假如没有摩擦您看 , 我们周围的摩擦现象可谓林林总总 , 而且有时是出乎意料的。 我们对有些重要的摩擦现象竟然熟视无睹。然而 , 假如我们这个世界突然 没了摩擦 , 生活中的许多方面就会发生根本性变化。 法国的物理学家希洛姆曾对摩擦的作用作过生动的描述 :我们都曾在冰面上行走过,为防止跌倒,我们使出了浑身解数为

30、稳住身体,我们做了不少可笑的动作。这使我们不得不承认我们平常所走 路面的质地多么优良 , 正因为如此,我们才不用吃力地保持身体的平衡。当我们骑着自行车小心翼翼地行驶在光滑的路面上或看到马在柏油路上滑倒时也会这么想。研究类似的现象 , 我们就会了解摩擦的作用了。工程师们千方百计地消除机器部件间的摩擦 , 并取得良好的效果。在应用力学中 , 往往将摩擦当做最不好的现象 , 这固然不错,不过这只局限于少数特殊的领域。除此之外在大多数情况下,我们则应感谢摩擦 , 有了它 , 我们才能安全地行走、坐立和工作 ; 书本和墨水瓶才不会跌落到地上,桌子才不会滑到墙角 , 钢笔才不会从手中滑脱。摩擦是种普遍存在

31、的现象,它不用招呼,就会自动过来帮助我们,只有少数例外。摩擦能增加稳定度。木工创平了地板 , 目的是使桌椅就能稳定在原先安放的位置上。只要轮船不发生摇晃 , 船中桌子上的杯盖就很安稳 , 用不着我们刻意照料。我们再设想一下完全没有摩擦将会如何。那时任何物体 , 无论硕大的 石块或微小的沙粒都会失去相互的支撑 , 于是它们统统会发生滑动、滚动 , 最后像一摊烂泥一样平铺在地上。没有摩擦 , 地球也会变成一堆烂泥般的 没有凹凸的球体。我们还可以对希洛姆的描写做些补充 : 失去摩擦 , 钉子和螺丝会从墙 体上滑落下来 , 我们的手将拿不住东西 , 任何风暴和声响都将永不止息。 到那时我们房间中的回声

32、将无休止 , 因为它在墙壁间来回反射的过程中没 有收到丝毫削弱。在结冰的路面上行走时 , 每每会深深地认识到摩擦的重要性。我们上 街时遇到这种路面 , 会感到一种无奈 , 会有随时跌倒的危险 , 下面是报纸 (1927 年 10 月份 ) 有关报道的摘录 :伦敦 21 日讯 , 由于街道路面冰层甚辱 , 伦敦的街车和电车的行驶严重受阻。另外 , 约有 1400 人跌伤手脚 , 被送往医院在海德、公园一带 , 有三辆汽车和两辆电车发生撞车事故 , 引发汽油爆炸 , 车辆全部被毁“ 巴黎 21 日讯 , 巴黎及其近郊的路面结冰 , 造成了多起交通事故”不过 , 冰面的摩擦力很小 , 这可以有效地应

33、用到技术上。普通用的雪 撬就是一个实例。被称为冰路的运输线则更好地利用了这一点 , 经由这种 线路把木材从伐木场运到铁路站或转运站。在这种路面上 , 两匹马就可拉 动载有 7 吨木材的雪撬。趣味物理讲座八冰棍和冰激凌 冰棍和冰激凌是世界各国人们都喜欢的止渴解暑食品。当你吃到凉甜可口的冰棍和冰激凌时，你是否想过，世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪个国家呢？ 我国是冰棍和冰激凌的故乡。早在3000年以前，我国就有用冰解暑的记载。后来皇宫里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈时代（大约700多年前），皇宫里又有了类似现在冰激凌的食品，叫做冰酪。那时，元朝统治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利

34、旅行家马可波罗离华回国前，元世祖才让人把这种珍品的制作方法教给他。马可波罗回去后，又把这种制作方法传给了意大利王室，意大利王室把这种方法保密了约300年，到1533年，法国国王和意大利人结婚以后，制作冰酪的方法才由意大利传入法国。1777年美国纽约大街上才有了冰激凌广告。 我国古代劳动人民的解暑食品是冰核。直到清代，每当盛夏到来之际，北京大街上还有人买冬天入窖保存下来的天然冰快冰核。大约在1935年，北京有人想出了“绝招”：先把天然冰放进一个大木桶里，加入适量的食盐，这样的木桶就成了一个“土冷冻室”。再准备许多圆柱形小铁筒，每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水，并插上一根木棍。然后把一个个装满糖

35、水的小铁筒放进“土冷冻室”大木桶里，封闭起来冷冻。经过半小时后，小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。由于这种解暑食品很受顾客的欢迎，所以很快就在前门大街出现了专售冰棍的商店。 为什么把食盐放到天然冰里混合后能使水结冰呢？这是因为许多纯净物质一旦掺入杂质，它的凝固点就会降低。放在大木桶里的天然冰，加入适量的食盐，就会因凝固点降低而融解；冰融解时要从小铁筒里的水中吸热，小铁筒的水就会放热冻结成冰。这就是制作冰棍的道理。 当然，在现代，人们已经能用各种先进的制冷设备来制造冰棍和冰激凌等冷食了。趣味物理讲座九趣味物理小实验活动目的：通过做几组趣味物理小实验，使学生感到学习物理其他并不枯燥，从而激发学生学习物

36、理的积极性。活动形式：班级实验演示活动对象：高一（35）班活动地点：课室活动过程：先就当前学生认为学习物理很枯燥的问题引入主题：物理并不枯燥。接下来为学生演示几组有趣的物理小实验，如：一、奇特的杠杆 （1）实验目的 认识杠杆省力的原理。 （2）实验器材 约4米长的木杆1根，木支架1个，重约5千克的石块1块，桌子1张（桌面略低于木支架）。 （3）实验过程 取石块放在桌面上，并让其13露出桌面，再让一位同学拿着木杆一端；用木杆另一端把石块用力往上挑，这时，石块被能挑动吗？仍让这位同学拿着木杆一端，再在桌子前面用一个木架支起木杆。然后用木杆另一端顶住石下方，再用手往下按，石块能被挑动吗？把支架慢慢移

37、向桌子，并不断撬动石块，所用的力是越来越大不是越来越小？把支架慢慢移开，使之离桌子越来越远，并不断撬动石头，所用的力是越来越大还是越来越小？ 二、这只气球会爆炸吗？ 把一只气球吹足气，系紧口子。再用一块透明胶布（橡皮膏也可）贴在气球上，拿一根针从贴着透明胶布的地方把气球扎破。 你想想看：气球会不会“啪”的一声爆炸？ 你也许认为气球要爆炸了吧！其实，气球不会“啪”的一声炸掉。在一般情况下，用针扎破气球，气球肯定会爆炸；现在的情况不同，你会看到气从针孔处徐徐冒出来，气球却象消了气的车胎一样慢慢地瘪下去。是什么道理呢？ 原来气球扎破时，溢出的空气造成一股压力，橡皮和胶布对这种压力的反应各不相同。当压

38、缩空气从气球扎破的地方冲出时，橡胶脆而薄，气球皮一下就被撑破了，同时发出很大的破裂声。透明胶带比较坚固，它可以抵住压缩空气冲出造成的压力，所以气球不会“啪”的一声爆炸。 这个实验的原理，已经被人们运用到了生产实践中，防爆车胎就是据此原理制成的。三、鸡蛋的沉浮（1）取一个水槽，倒入多半水槽。（2）取只鸡蛋放入水中，见鸡蛋沉入水底，此时鸡蛋所受到的浮力小于它所受到的重力。（3）向水槽内缓缓放入精盐粉，盐在水中溶解后，盐水的密度逐渐增大，达到一定密度时，可看到鸡蛋悬浮于盐水中。此时鸡蛋所受的浮力等于它所受的重力。（4）继续向盐水中加盐增大其密度，直到鸡蛋所受的浮力大于它所受的重力，可以见到鸡蛋缓缓上

39、浮，最后漂浮在盐水面上。 最后，总结：物理并不枯燥，生活中就有许许多多有趣的物理现象，只是我们没有发现，当我们所学的物理知识越丰富，我们将会发现更多奇特的现象，也一定会被物理的魅力深深吸引。希望通过这节课，同学们能够改善以往对物理的看法，更好的学习物理，更加认真的对待物理。第二章 科普知识科普知识一超声波及其应用人耳最高只能感觉到大约 20 000 hz 的声波，频率更高的声波就是超声波了超声波广泛地应用在多种技术中 超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播它的应用就是按照这两个特点展开的 理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比超声波在介质中传播时

40、，介质质点振动的频率很高，因而能量很大在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度这就是超声波加湿器的原理对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够增进疗效利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎，金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净 俗话说“隔墙有耳”，这说明声波能够绕过障碍物但是，波长越短，这种绕射现象越不明显，因此，超声波基本上是沿直线传播的，可以定

41、向发射如果渔船载有水下超声波发生器，它旋转着向各个方向发射超声波，超声波遇到鱼群会反射回来，渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了这种仪器叫做声纳声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇，测量海水的深度 根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹 人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样平常说的“b超”就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变 有趣的是，很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官以昆虫为食的编幅，视觉很差，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物海豚也有

42、完善的“声纳”系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置现代的无线电定位器雷达，质量有几十、几百、几千千克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器深入研究动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这是近几十年来发展起来的一门新学科，叫做仿生学科普知识二人造地球卫星凡火箭、太空航具，或其他人造物体经设计并置于绕地球运转之轨道上者，均称为“人造地球卫星”。人造卫星是牛顿在他principin一书中所拟出来的理想实验，图120是从他的书上复印出来的。从一山顶射出来的子弹，当它们的初

43、速度愈快，离山脚的距离就愈远。当速率足够高时，它将绕地球作圆周运动。人造地球卫星绕地球运行的轨道为圆形或椭圆形两种。若使卫星沿圆形轨道运行，必须注意发射方向一定要水平，发射速度必须等于圆轨道速度，如有稍许偏差，必不能成圆形轨道。椭圆轨道对发射角度与速度无上述限制，但其近地点应在300公里以上，远地点应在2000公里以上。若近地点在300公里以内会受稀薄大气阻力，而使卫星失速而坠落。据测试卫星的近地点如在500公里以上，运行时间可维持在一年以上。如近地点恰在300公里的高度，则只能维持半月之久。若其近地点只达160公里，恐运行不满一周，即因大气阻力而使之坠落。据资料判定，假定近地点在500公里高

44、度，大约可维持510年，这需要用事实来判断。通讯卫星火箭、飞弹、太空航具，或其他人造物体被置入绕地球公转之轨道上者，均称为人造卫星。而作为通讯用的卫星则称为“通讯卫星”。通讯卫星有两种，被动的和自动的。被动的通讯卫星仅仅是一具反射器。播送站向那卫星发射讯号，这讯号被传送到地面上另一个遥远的接收站。自动的通讯卫星接收讯号后，把它加强，再把它发送出去。它们包含有接收、加强和播送的设备，以特殊的电池或太阳能电池作动力。为了把通讯微波信号，传送得更远，经常采用同步通讯卫星。所谓同步卫星，是指卫星经发射后，它与地球某点的相关位置不变，实际上这些卫星并非在那里静止不动，因为要达到同步的目的，卫星必然要以和

45、地球自转的角速度相同的速度围绕地球转动。根据开普勒第三定律，卫星绕地球的周期因其平均轨道高度增加而增长。故在某一定高度时可期望致使卫星的周期与地球自转周期相同，如此则卫星与地球某点之相关位置可以不变，这个高度大约是35783公里。此种高度的卫星称为同步卫星。严格说来，仅是高度这一要求还不够，而必须又是在赤道面中圆形轨道上的卫星才真正能与地球某点相关位置不变。需要正圆形轨道是根据开普勒第二定律而来，此定律说明卫星在椭圆轨道上时其速度永远在改变，在最低点时为最高速，最高点时为最低速，故在椭圆轨道上的同步卫星，因为速率不定的结果，对地球上某点时而偏东时而偏西。卫星在赤道面轨道运行时称之为赤道轨道，如

46、果轨道平面与赤道面成一个角度时，这个同步卫星称之为倾斜同步卫星，这时卫星对地球上某一点来说会时而偏北时而偏南。以这样的同步卫星作为通讯用的卫星就称之为“同步通讯卫星”由于这种卫星和地球上的某一地区处于同步，如果在赤道上空36000公里以外的高处，设置三颗同步卫星，就可以把微波信号传到全世界的任何地区。科普知识三示波管它是阴极射线管的一种。在一个抽成真空的管状玻璃泡中装有一系列金属制的电极。管的一端是阴极。它的外形是一个圆筒，中间有加热用的灯丝。阴极顶部涂有发射电子效率高的金属氧化物，通常是氧化钡（bao）、氧化锶（sro）、氧化钙（cao）的混合物。阴极外面套有中间开小孔的圆筒状电极，称为栅极

47、。阴极受热后发射的电子就从栅极小孔中出来。相对于阴极来说，栅极上加的是负电压。改变栅极和阴极间的负电压可以调节通过栅极小孔的电子数，所以通常又称它为“调制栅”。调制栅后面是加速极，它是一个和栅极形状相似的圆筒。加速极后面是半径略大的圆柱面状的电极，称为第一阳极。第一阳极后面还有一个半径略小的圆筒状电极，称为第二阳极。相对于阴极来说，加速极、第一阳极和第二阳极上加的都是正电压。调节这些极上的电压就可使从栅极小孔出来的电子加速，并会聚到管轴附近形成很细的一束电子流，打到管子的荧光屏上。这一段过程称为电子束的加速和聚焦。阴极、栅极、加速极、第一阳极、第二阳极这五个部分通常用镍或无磁性不锈钢制成，并由

48、四根玻璃棒同轴地固定在一起构成一个“电子枪”，它专门发射射向荧光屏的电子束。荧光屏是一块涂有荧光物质的玻璃屏，当电子打上去时，就会发光。采用不同的荧光物质可以发出不同颜色的光，例如用钨酸钙（cawo4）可发蓝光，用锰激活的硅酸锌（zn2sio4：mn）可发绿光等。经过聚焦的电子束射到荧光屏上时，就在屏上打出一个很小的亮点。在电子枪和荧光屏之间有两组平板，相互垂直地安置着，分别称为水平和垂直偏转板。从电子枪出来的电子束在到达荧光屏之前要穿过这两组偏转板。改变加在偏转板上的电压可以使电子的运动方向发生相应的变化，从而改变荧光屏上亮点的位置。从屏上亮点的轨迹可以看出加在偏转板上电压的变化情况。从屏上

49、反回来的电子，则通过管壁上的石墨层汇集到第二阳极而流出管外，和示波管外边的供电电路构成闭合回路，示波管中的电子流就成为整个回路电流的一个组成部分。摄像管电视广播中，借光感作用的拾像管。摄像管有许多种，但主要工作原理相同。其中一种叫光电摄像管。它包含三个基本部分，即一个镶嵌板、一个集电环和一支电子枪。镶嵌板是用一块涂了一层绝缘物质的金属板制成的。在绝缘物质的表面上，嵌着成千上万个银制的小球（即一些小银圆点），每个小银球上镀着一层特别的物质，例如铯（光电管材料），所以每一个银点的作用就像一个小光电管一样。镶嵌板是由数以千万计的这样的小光电管做成的。当光线照在这样一个光电管上，电子便被打出而离开它。

50、光线越强，失去的电子越多。由于电子带负电荷，光电管失去电子后，就使它自己带正电荷了。所以任何投影在镶嵌板上的图像，将变成一幅正电荷的分布图。我们可以说，这图像已被分裂成大小不同的电荷点子。小光电管所放出的电子，由集电环收集，移出光电发像管。电子枪电灯丝及带小孔的金属片组成。灯丝用于发射电子，从灯丝发出的电子有一部分穿过小孔。成为一条细如头发的电子束，这束电子又被互相垂直的两套金属板扫描。在第一对金属板上加上适当的交变电压，使电子束沿上下方向扫描。同理，在与第一对金属片垂直的第二套金属片上，加上适当的交变电压使电子左右扫描。电子流就这样从镶嵌板上的左上角开始扫起。像我们看书一样，从左到右，自上而

51、下地把整个镶嵌板全部扫过。这样扫描的目的，是当光线照射时按次序给每个光电管补充电子。假设有一个光电管失去了1000个电子，它要向构成镶嵌板支架的金属板吸引1000个电子。但因为金属板上的绝缘物质，这1000个电子并不能进入光电管。而当由电子枪来的电子流补充了光电管，金属板上那1000个电子又被驱散。由金属板上被驱走的电子形成一电脉冲，这电脉冲与照射到光电管的光线数量成正比。光线强，电脉冲也强。当电子流逐个对每个光电管扫射，电脉冲便快速地一个接着一个。这些电脉冲被增强用以调制电视载波，就像由无线电微音器来的电脉冲用以调制无线电载波一样。合成的电波在电视接收机中引起电子运动，即引起电脉冲。显象管中

52、的扫描电子束的强弱变化，因此扫描电子束也携带了电视讯号，当它打到电视显像管机的屏幕上时，就使荧光屏再现出电视图像。科普知识四质谱仪是一种分析各种同位素并测量其质量及含量百分比的仪器。当一束带电的原子核通过质谱仪中的电场和磁场时，凡其荷质比不相等的，便被分开。s1和s2为两个狭缝，从离子源引出的离子受到施于s1及s2间的电位差，在通过s1到s2的路径上被加速，成为具有一定速度的离子束，进入磁感应强度为b 的匀强磁场区。进入磁场时的速度由下式 决定。正离子在这一磁场中运动时其轨道为半径为r的圆。当离子走过一半圆而抵达照相底片p时会在它上面留下痕迹。由轨道半径r=mv/qb（见洛仑兹力），得合并(1

53、)、(2)式，消去v，即得因为v、b及r可直接测量得到，所以如果我们能够用其他方法决定离子所带的电荷q，则由上式便可求出离子的质量。我们可以用质谱仪将电荷相同而质量不同的离子分开。科学家应用这种仪器在1920年左右发现了同种化学元素的原子其质量可以不相同；这些质量不同的同一种元素的原子被称为同位素。汤姆逊首先利用电磁场测定电子的荷质比的原理，同样可运用到带正电的离子，从荷质比很容易算出该离子的质量。正离子通常带电量等于一个电子（称为单电荷离子）。但有时也带有两个、三个甚至四个电子电量（称为多电荷离子）。目前应用的质谱仪是非常精确的仪器，它不但可以测量出每种同位素之准确质量，并可测定每种同位素在

54、元素中所占的百分比。如将这种仪器略加修改，也可应用到同位素分离。质谱仪的形式很多，但所应用的主要原理及结构却大同小异。图3-32所示是一台现代用质谱仪的主要装置部分。这装置是在真空中，正离子流自离子源引出经过窄隙s进入一曲圆形之电场c1c2，调节c1c2之间的电压，可选择一定能量之正离子，这些正离子随着电场之形状弯曲90而进入一个半圆形的匀强磁场中，磁场的方向与图面垂直且指向纸内，进入磁场之正离子受磁力作用而沿半圆形轨道进行。因正离子e/m之大小不同，轨道形成大小不等的半圆。分别落在底片上的不同位置也就是说元素将按其质量大小的顺序而排列，故称之为“质谱”。如果我们分别测出每种粒子的电流。就能从

55、这些电流大小的比例中，得出该种在离子源中被电离的物质的各种同位素的成分比例。它也可以把化合物中的不同物质的离子分开和成分分析。科普知识五晶体二极管亦称为“半导体二极管”。一种由半导体材料制成的，具有单向导电特性的两极器件。早期的半导体二极管是用金属丝尖端触在半导体晶片上制成的，称为点接触二极管，通常在较高的频率范围内作检波、混频器用。目前大多数的晶体二极管都是面结型的，它是由半导体晶片上形成的pn结组成，或由金属同半导体接触组成，可用于整流，检波、混频、开关和稳压等。除一般用途的二极管外，还有一些用于特殊用途，利用特殊原理制成的二极管。例如：（1）肖特基二极管（又称为金属-半导体二极管）：用某

56、些金属和半导体相接触。在它们的交界面处便会形成一个势垒区（通常称为“表面势垒”或“肖特基势垒”），产生整流，检波作用。在这种二极管中，起导电作用的是热运动能量比较大的那些载流子，所以又叫“热载流子二极管”。这种二极管比pn结二极管有更高的使用频率和开关速度，噪声也比较低，但工作电流较小，反向耐压较低。目前它主要用作微波检波器和混频器，已在雷达接收机中代替了点接触二极管；（2）隧道二极管：它是一种具有负阻特性的半导体二极管。目前主要用掺杂浓度较高的锗或砷化镓制成。其电流和电压间的变化关系与一般半导体二极管不同。当某一个极上加正电压时，通过管的电流先将随电压的增加而很快变大，但在电压达到某一值后，

57、忽而变小，小到一定值后又急剧变大；如果所加的电压与前相反，电流则随电压的增加而急剧变大。因为这种变化关系，只能用量子力学中的“隧道效应”加以说明，故称隧道二极管。它具有开关、振荡、放大等作用，应用在电子计算机和微波技术中；（3）变容二极管：它是利用pn结的电容特性来实现放大、倍频、调谐等作用的一种二极管。由于它的结电容随外加电压而显著变化，所以称为“变容二极管”。制造变容二极管所用的半导体材料主要用硅和砷化镓。在作微波放大时，它的优点是具有很低的噪声；（4）雪崩二极管：亦称为“碰撞雪崩渡越时间二极管”。是一种在外加电压作用下可以产生超高频振荡的半导体二极管。它的工作原理是：利用pn结的雪崩击穿在半导