生活中的物理校本教材

铜梁一中物理校本课程生活中的物理铜梁一中物理校本课程生活中的物理第244页 校本教材（物理学科）生活生产中的物理理生活生产中的物理理主编：郭光全编委成员：杨泽伟陆洪云肖枫冉建容黄传雨杨琼李成兵江孝涛王雪梅张祖义陈明佳蒋红梅田丰兵张勇李永王林中熊在华谢明黄伟李云飞前言校本课程是高中教育课程改革的组成部分，是实施素质教育的有效途径。我校依据国家新课程实施要求，为了培养学生的科学素养、拓宽学生的知识视野。我们充分发掘利用生活生产中的教学资源，引导学生关注生活，学以致用，培养一种科学探究事物规律的精神，积极做好我校高中物理校本课程开发和实验工作。人类生活是许多自然规律、人文知识的体现，而掌握自然规律知识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应用都忽略了生活生产这一环节，以致使许多人认为物理学而无用，因而对生活生产中的物理现象也就理所当然的视而不见，从而造成了实际生活生产与书本知识的脱离。《生活生产与物理》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，以生活生产为对象，以物理探究方法，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，并会从日常生活生产中发现物理知识、并能应用物理知识改善我们的生活。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：（1）知识与技能：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。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。（2）过程与方法：通过提供信息资源，创设情境，进行课堂教学及课后活动，引导学生认识物理与生活生产的关系。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。（3）情感与价值观：积极营造探究学习的氛围，培养学习物理的兴趣。目录第一章生产生活中的力学第一节、生产生活中的摩擦……1课时第二节、生产生活中的惯性……1课时第三节、自行车中的物理知识……1课时第四节、过山车中的物理知识……1课时第五节、江河大堤与水库大坝……1课时第六节、汽车安全气囊系统组成及其工作原理………1课时第七节、交通中的物理学……1课时第八节、体育中的物理……1课时第九节、生产生活中的杠杆……1课时第十节、生产生活中的浮力……1课时第十一节、载人航天三大难题……1课时生产生活中的热现象和声音第一节、雾、露水、霜、雪的形成……1课时第二节、雷雨中的物理知识……1课时第三节、热的传导、对流、辐射在生活中的应用…………1课时第四节、锅炉、蒸汽轮机的构造及工作原理………………1课时第五节、柴油机、汽油机的构造及工作原理………………1课时第六节、声音的产生、传播、分类……1课时第七节、超声波的应用……1课时第三章生产生活中的电学第一节、用电常识及其人触电的实质……1课时第二节、输电线上的电能损失……1课时第三节、家用照明电路的安装……1课时第四节、静电现象的应用与防止……1课时第五节、电风扇电吹风工作原理……1课时第六节、电饭锅工作原理及保养常识……1课时第七节、空调、冰箱的构造及工作原理……1课时第八节、微波炉的工作原理……1课时第九节、无线电磁波的发射和接收以及生活中的应用…1课时第十节、磁悬浮列车…………………1课时第十一节、GPS－全球定位系统……1课时第四章生产生活中的光学第一节、光的产生、传播以及怎样才能看见物体…………1课时第二节、身边的光的反射、折射现象……1课时第三节、近视眼镜、老光眼镜的应用原理………………1课时第四节、望远镜、显微镜的构造及使用原理………………1课时第五节、生活中的色散现象和单色光的获取………………1课时第六节、激光的产生和应用……1课时第七节、照相艺术……1课时第一章生产生活中的力学第一节生产生活中的摩擦我们学过：摩擦是在相互接触的物体面上发生阻碍物体相对运动的现象。阻碍物体相对运动的力叫做摩擦力，根据不同的情况摩擦分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。摩擦在实际生活中的例子也很多，演奏二胡需要摩擦，抓住物体需要摩擦，皮带传动需要摩擦，铁钉固定在墙上也要靠摩擦。但摩擦也会给人带来麻烦。例如：机器开动时，滑动部件之间摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力，但如果真的没有摩擦力，人们的生活又会发生什么样的变化呢？

假如没有摩擦，早上你能从床上爬起来吗？假如没有摩擦，吃饭时你的筷子能夹起食物吗？假如没有摩擦，你能像平常一样走路吗？假如没有摩擦，你能坐在教室里读书写字吗？

……假如没有摩擦，我们的生活将完全乱套，下面就举一些生活中常见的摩擦加以说明。一、教室里的摩擦课堂上，我们握住笔写字时，手与笔间存在静摩擦；学生用圆珠笔、钢笔或者铅笔写字，老师用粉笔写字，这些笔与纸（黑板）间就存在摩擦，而且圆珠笔尖与纸间的是滚动摩擦，另外的是滑动摩擦；当写了错字用橡皮或粉擦擦去时，橡皮（粉擦）与纸（黑板）间存在滑动摩擦；用铅笔刨刨铅笔时铅笔与铅笔刨之的摩擦属于滑动摩擦；吸在磁性黑板上的各种图标与黑板间也有摩擦，而且是一种静摩擦。打扫卫生时，卫生用具与地面墙面窗户等的接触面上也存在摩擦。二、自行车中的摩擦自行车的轮胎是圆形的，这使得在行驶时轮胎与地面间的摩擦为滚动摩擦，从而在一定程度上减小摩擦；把手和轮胎上都有花纹，这显然是为了通过是接触面变粗糙从而增大有益摩擦；车轴上加有润滑油，车轮轴上装有滚动轴承，则都有同样的目的——减小摩擦；急刹车时刹车皮与钢圈间是滑动摩擦，而且刹车捏得越紧刹车皮对钢圈的压力就越大，两者间的摩擦力也就越大。三、传送带上的摩擦传送带的转轴处要经常加润滑油，皮带上也经常要打皮带蜡，这些都是为了使接触面尽量光滑以减小摩擦；传送带在正常的传动时，转轮与皮带间存在静摩擦；传送带打滑时，转轮与皮带间的摩擦则变为滑动摩擦。四、饭桌上的摩擦我们能够拿起筷子或者刀叉，就是因为手与筷子或刀叉间存在静摩擦，要不我们就不能轻而易举地完成这看似极其简单的举动了；我们能够用筷子或叉子夹起叉起事物是因为事物与它们之间存在静摩擦；我们如果用刀切割事物，那么事物与刀之间便存在滑动摩擦。五、体育场上的摩擦足球、篮球、铅球等球类在地上滚动时，与地面间存在滚动摩擦；我们为什么可以奔驰在田径场上，这功劳应该归于鞋底与地面间的静摩擦；投铅球、掷标枪时，手与它们接触时因为有摩擦才不会滑出去；爬竿时，使人向上爬的力就是人与竿间的摩擦力；体操运动员在手上涂镁粉是为了增大摩擦，做动作时握杠不能太紧是为了减小摩擦；游泳时，人与水之间也存在摩擦。六、神州五号上的摩擦杨利伟在飞船上的一系列动作也都离不开摩擦；当神州五号由太空返回地面进入大气层时，它与大气层间也存在摩擦并能产生大量的热，所以神州五号的外壳使用的是一种耐高温的特殊材料。当然，在实际生活中还存在着很多摩擦，可谓不胜枚举。我们只要留心观察，就不难发现摩擦就在我们身边，物理就在我们身边。摩擦力不然是阻碍物体运动的进行。在有些情况下，摩擦力是用于推动物体运动所需的力。◎我们走路时，鞋底对地面向后施力，因摩擦而产生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行时，则因摩擦力过小而难走动。◎手以大小不变之握力握住圆柱形空玻璃杯，使林口保持水平向上并逐渐将开水注入。若杯子始终呈静止，则手之握力、变化的杯重、与摩擦力间有何关系？试详述其理由。拿筷子挟卤蛋，筷子之表面必须稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力帮忙把卤蛋送入口中；磨刀石与刀子间适当的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。◎有许多机械的设计也都利用摩擦来传递动力，例如汽车内的飞轮是利用皮带和轮槽间的摩擦来传动，用於驱动风扇、发电机等。为避免打滑，这些皮带的内面还铸成齿状，以增强摩擦。那么影响摩擦力大小有什么因素呢？1、摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关，接触面粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识，当自行车车胎气不足的时候，骑起来更费力一些。

2、摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。

比如鞋底和轮胎的花纹。汽车在路面行驶时，轮胎与粗糙的柏油路面接触，这样摩擦力就能增大。汽车行驶在雪、水的路面，摩擦力就会减小。所以雨、雪天就要注意安全。汽车也是利用轮胎与地面之间的摩擦力而得以行进。当汽车的引擎运转时，带动轮子转动，轮子和地面的接触点对地面向后施力，因此轮子获得一向前的摩擦力，推动汽车前进。情景1：普通汽车（驱动轮在后）匀速运动时，前轮和后轮所受的摩擦力方向分析。⑴驱动轮与从动轮分析：如果把普通汽车支起，开动发动机，知道前、后轮如何运动吗？(后轮转动，前轮不动。)如果对汽车不太熟悉，大家可以想一下自行车，把自行车支起，骑车时，两轮如何运动？(后轮转动，前轮不动。)后轮是主动地转，是驱动车子前进的轮，我们称为驱动轮，前轮是从动轮。⑵前轮摩擦力方向分析：(虽然滚动摩擦的本质是力矩，但在中学范围内仍可等效为一个力。)滚动的足球所受的摩擦力是什么方向？(向后。)根据什么判断？(物体运动状态变化)前轮所受的摩擦力是什么方向？(向后。)⑶后轮摩擦力方向分析：汽车开动时，后轮与地面之间发生相对滑动吗？汽车在什么情况下后轮才打滑，这时汽车还能前进吗？(雪地里、沙滩上、泥坑里，打滑时汽车不能前进。)后轮与地面的摩擦是滑动摩擦还是静摩擦？(静摩擦。)如果是静摩擦，必定存在相对运动趋势，汽车相对于地面的相对运动趋势是什么方向？现在请大家把手团成圆形，在海绵上转，看到什么？说明什么？(海绵向后倾斜，说明车轮相对于地面有向后运动的趋势。)车轮对地及地对车轮的摩擦力方向如何？(车轮对地的摩擦力方向向后，地对车轮的摩擦力方向向前。)大家的分析是否正确，我们用实验来验证一下.提供以下器材:玩具汽车1辆,木板1块,圆柱形铅笔若干。情景2：赛车分析⑴赛车特性分析：赛车与普通汽车有什么区别？(赛车四个轮子都是驱动轮。)请用玩具赛车做一演示。⑵赛车前，后轮摩擦力方向分析：赛车前，后轮所受的摩擦力是什么摩擦？(静摩擦。)前、后轮所受的摩擦力方向如何？(均向前。)情景3：关闭油门后的汽车前后轮的摩擦力方向分析关闭油门后的汽车前后轮的特点是什么？(都是从动轮。)所受摩擦是什么摩擦，摩擦力方向向哪？(均为滚动摩擦，方向向后。)煞车系统大家都可能注意到火车或游览车、货车等较重车辆煞车停止时，都会发出巨大类似叹气之响声。这一响声是来自动力煞车系统，于煞车完成后释放压缩空气所造成。动力煞车系统有真空动力煞车系统与压缩空气动力煞车系统两种，它们都能造成巨大压力，并将其传递到轮子之煞车鼓(或煞车碟)的接触面积上。因为压力强度越大正向接触力就越大，此接触方便产生强大的摩擦力，终使车轮能于短时间内停止滚动，而改以滑动摩擦的方式来阻止车子之前进。如何防止煞车失灵

摩擦会生热，虽然设计上及材料上都考虑了散热效果，但在紧急煞车或下坡路段长时间连续使用煞车时，温度的升高仍然经常造成煞车失灵现象，为维持煞车之正常运作，有些车辆装有喷水设施来降温，而有经验的驾驶在紧急煞车时都会采用连踩数脚的煞车动作来防止。火车在启动时为何要先倒车在通常情况下，若火车各节车厢之间的挂钩拉得很紧。牵引力必须克服整列火车与铁轨的最大静摩擦力才能启动。当火车很重时，最大静摩擦力很大，启动困难。若先倒车，可使车厢之间的挂钩松弛，再往前开动时，车厢是逐节被启动的。当第一节车厢被启动时，只需克服第一节车厢的最大静摩擦力，所需的牵引力小；当第二节车厢启动时，只需克服第二节车厢的最大静摩擦力和第一节车厢的滚动摩擦力，由于滚动摩擦系数小于静摩擦系数，即滚动摩擦力小于最大静摩擦力，所需的牵引力小于同时启动两节车厢的最大静摩擦力。依此类推，当最后一节车厢被启动时，只需克服最后一节车厢的最大静摩擦力和前面车厢的滚动摩擦力，所需的牵引力小于整列火车的最大静摩擦力，因此容易使火车开出。火车头能做得轻便些吗？这可不行！原因倒不是因为材料和技术不允许，而是，火车头一旦做的轻了，它对后面车厢的拉力就会明显减少。火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力。当火车前进时，车轮向后推铁轨，铁轨反过来向前推车轮。这个相互推的力产生在车轮与铁轨相接触的地方，叫做摩擦力。摩擦力的大小与两物体（车轮与铁轨）压紧的力的大小有关，若是火车头做的轻便了，那么这个压紧的力就减小了，火车就拉不动后面的车厢了。流体的摩擦1.和流体的性质有关，例如物体在水中时的摩擦力就比在空气中时为大。2.和固体摩擦力不同的是：流体摩擦力与物体在流体中的运动速度与接触面积的大小有关。物体的速度愈大，或接触面积愈大，则所受到的流体摩擦力就愈大。3.机车、汽车、火车、飞机等在高速行驶时，空气之摩擦力或空气阻力就变得很重要，其克服的方法为将运动体作流线型化的设计。可是要使其能安全煞车停止，就又必须依靠摩擦性质作出妥善的煞车设计。第二节生活中的惯性惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。生活中有很多应用，如通过拍打可以让衣服运动，而灰尘由于惯性将离开衣服；洗衣机脱水时，水由于惯性而被甩出，锤头松了，锤柄在地上撞几下，锤头就紧紧套在锤柄上等；同样，惯性在生活中也会产生很多危害，如汽车刹车总要前进一段距离才能停下，车内的人将会向前冲出等，故为了防止惯性的危害我们要采取一定措施，如车前排的乘客要系好安全带，雨雪天要减速慢行等。惯性现象在日常生活中十分常见，在学习中要注意细心观察，认真领会，用所学惯性知识解决相关的物理问题．在充分利用惯性为我们生活服务的同时，也要防止因为惯性给我们带来的危害．如射卫星所需的推力不但与卫星所受重力和发射的倾角有关，而且还与发射方向和发射地点的纬度有关。按照赤道上某点计算，地球由西向东以460m/s的速度转动．如果火箭向东发射，就可以利用地球自转的惯性节省推力．随着地球纬度的变化，各处转动的线速度也不一样，地球转动线速度在赤道处最大，而在南北极最小，几乎为零．所以，发射地点的纬度越高，所需火箭推力也越大。在赤道附近顺着地球自转的方向发射最为省力．怎样利用物理方法，判断一只鸡蛋是生的还是熟的？（一）把鸡蛋放在桌上，用手把鸡蛋迅速扭动。离手后观察它的转动情形：如果鸡蛋转动得很顺利，则为熟鸡蛋；反之，如果转动得不顺畅的，则为生鸡蛋。因为熟蛋被扭动时，蛋白蛋黄全部一同被扭动，故转得顺利。反之，生蛋被扭动时，只是蛋壳受力，而蛋白和蛋黄几乎未受力。由牛顿第一定律（惯性定律）可知，蛋白和蛋黄因惯性几乎停留不动。于是，蛋壳的转动就被蛋白拖慢了。（二）待鸡蛋转动一段时间之后，突然按停鸡蛋瞬间，并立即缩手。如果缩手后不再转动的，则为熟蛋；反之，缩手后能自动再转几下的，则为生蛋。因为熟蛋被按停时，蛋壳、蛋白和蛋黄都全部停止，缩手后就继续静止。反之，生蛋在按停时，只是蛋壳暂时停止，但蛋白和蛋黄因惯性仍然转动。故缩手后，能带动蛋壳重新再转几下。惯性会改变之谜物体不但平动的时候有惯性，转动的时候也有惯性。比如，花样滑冰运动员在冰上作旋转动作，两腿停止用力以后，身子还能疾速地转个不停。这就是转动惯性，芭蕾舞演员也常常利用转动惯性，使身子旋转起来。进一步观察，我们还会发现，在运动的过程中，转动惯性的大小是可以改变的。花样滑冰运动员在旋转的过程中，速度可以加快，也可以放慢。运动员收拢双臂和悬着的那条腿，转动速度就加快；平伸双臂，腿也伸开，转动速度明显地慢了下来。你知道这是什么原因吗？平动物体惯性的大小仅与物体质量有关，质量大惯性也大，质量小惯性也小。转动物体的惯性，不但与质量的大小有关，而且与质量的分布有关，质量分布离转动轴远，惯性就大，质量分布离转动轴近，惯性就小。花样滑冰运动员旋转的时候，两臂平伸，伸开一条腿的时候，身体的一部分质量就转移到离转动轴比较远的地方，转动惯性增大，旋转速度就慢；收拢手臂和腿的时候，这部分质量就转移到离转动轴比较近的地方，转动惯性减小，旋转速度就明显地加快。惯性新说所谓惯性新说，不是否定和扬弃传统的惯性理论，再炮制一套新的东西，而是在原有惯性理论的基础上，对惯性理论作修正错误的论断和补充新的内容。自从伽利略、笛卡儿、牛顿等科学大家，提出、创立了惯性理论，为牛顿三定律打下了理论基础，最终成就了牛顿力学。然而，我们应用牛顿力学时，总感到有一种说不清、叫不硬、绕不过的东西存在于惯性理论中。这不能不说是惯性理论还不完善，还有需要探究和解决的问题。需要指出，现在惯性理论中的问题对牛顿力学的应用影响不大，但有问题不解决总不是科学自身的态度和诉求。再者，学物理就涉及惯性，而惯性知识在力学中是个老大难问题，教师难教，学生难学，教师和学生都存在着难以释怀的疑问和困惑，最后大家被标准答案压制服从而不能化解疑问，其结果不能不说有磨灭青少年的探索欲望和创新精神的可能。一、理论解释中的问题在各种中学教学辅导书及惯性理论的论文中，关于惯性的表述是有变化和差别的，综合一下，大体上可归结为下面所述的惯性定义和解释：惯性的定义：一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。惯性的解释（或推论）：1、惯性是物体的固有属性，它与物体的运动状态、受力情况无关。2、惯性不是力，即不是反抗物体运动状态改变的力。3、当物体所受的外力为零时，惯性表现为保持物体的运动状态不变；当物体所受的外力不为零时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。4、物体的惯性大小是由质量惟一决定的，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。本文认为：惯性的定义没有问题；惯性的解释有一些问题，具体表现为论断有错误和表述不恰当。有关惯性问题可陈述为下列疑问：（一）惯性大小是由物体质量惟一决定的疑问：设甲乙两物体的质量比为1比10，加速度比为10比1，显而易见，两物体上的外力相等，也就是外力改变两物体的运动状态难易程度相同，如何解释这两个物体的质量不同却有相等的惯性大小？（二）惯性在物体运动状态不变和变化的过程中始终相同的疑问：物体的运动状态从不变到变的某一连续过程中，物体的运动状态不变时，是因为物体有惯性，物体的运动状态变化时，物体上的惯性还是原先的惯性吗？若还是原先的惯性，但物体已经不是原先的运动状态，惯性保持物体原先的运动状态的性质如何体现？（三）惯性不表现为力（惯性表现为力不等于说惯性是力）的疑问：惯性若不表现为力，它又怎么使外力改变物体的运动状态时有难易程度？它如何反抗物体运动状态的改变？二、惯性在两种情况下表现不同当物体不受外力（合力为零）作用时，惯性表现为物体保持运动状态不变；当物体受外力（合力不为零）作用时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。这就是说，一个物体的惯性，在两种情况中有不同的表现：一是物体不受力时的惯性表现；二是物体受力时的惯性表现。多少年来，关于惯性的认识和理解存在着模糊和偏颇，症结就在这里：一是把两种情况混为一谈，笼统地说惯性；二是也区分两种情况，但认为两种情况是同一惯性。因此，不把惯性分为两个层面来研究，分两种情况来讨论，就不能正确认识惯性。先说第一种情况，物体在静止或匀速直线运动状态时，惯性的“任务”是保持这种状态不变，这是一种纯粹的性质使然，不需要力或别的什么参与。此时的惯性就是一种事物性质，谈不到它的大小，也说不出惯性它是有什么方法、什么手段、什么力量来“保持”运动状态不变的。再看第二种情况，惯性是外力改变物体运动状态的难易程度这句话表明，外力对物体运动状态改变的难易程度就不是“大”与“小”两个字所能概括，而是一个有变量的函数。同一个物体，物体运动状态改变小就容易，需用的外力就小；物体运动状态改变大就难，需用的外力就大。这是因为惯性要保持物体原有的运动状态，就要抵抗外力对运动状态的改变，此时的惯性发生了变化，转化为“惯性力”。惯性保持物体原来的运动状态不变，只能在不受外力的情况下，物体受外力后，惯性就不能保持原来的运动状态了。惯性在运动状态被迫改变时它要做的事：不使外力的侵犯行为不付出代价——它要受到惯性反抗的对等的力。因此，惯性在物体运动的两种情况中的“保持”，应该是表示惯性的存在，不是维持的意思。对于第二种情况中的惯性表现，有的书中也用“维持”表述，但终究不能明确而合理地说明问题。物体受外力作用时，若外力不变，惯性保持原有运动状态的力也不变；若外力加大（或变小），惯性保持原有运动状态的力也变大（或变小）。惯性是如何转化为惯性力的，请看下面例子：许多人都有这样的经验，松动的锤头在硬地面上蹾几下，锤头就能套紧在锤柄上。手拿锤头与锤柄同时向下蹾，锤柄遇障碍突然停止运动，锤头没遇障碍因惯性还要向下运动，但锤柄与锤头间要产生摩擦力阻碍锤头运动。这个摩擦力就是改变锤头原来运动状态的外力。锤头的惯性要保持原来的运动状态，就转化为克服摩擦力的惯性力作用在锤头上（相当于别物体敲击在锤头上），从而使锤头套紧在锤柄上。三、惯性的大小表现为力在一个光滑的平面上用手推一物体，若物体的惯性只是某种性质而与力无关，那么推物体的力就不成立。因为力总是成对的互相作用，不存在无反作用力的单独的力。若惯性不表现为力的作用，推任何质量的物体也跟出手打空拳一样，没有被推物轻重的感觉，也就无从谈起用多大力了。认为惯性只是物体的一种性质，又何谈它的大小呢？惯性有大小是肯定的，但不能无原则地说惯性的大小与质量有关。既然惯性的大小与速度的大小无关，那就与物体静止时的质量大小无关，因为物体的静止与匀速直线运动的惯性是“相同”的。实际上，用质量大小来衡量惯性大小是有条件的，只有在两物体的加速度相等时才能成立，可是却没有在“惯性大小由质量惟一决定”的论断中发现加速度的踪影。在地面上静止的两个物体，一个质量为1千克，另一个为10千克。一个人用力分别拉它们，使它们的运动状态变化相同，即在相同时间内保持相同的速度。显而易见，他拉大的物体感到难而用力大，拉小的物体感到易而用力小；若他用同样的力拉它们，当然他感到难易程度相等，但二者的速度不能相同，显然质量大的速度小，质量小的速度大。这个例子可以证明，物体受外力作用，其惯性保持物体运动状态的难易程度，不仅与质量有关，而且与加速度有关。惯性的大小既然与加速度和质量都有关系，也就是与牛顿第二定律有关系，或者说惯性的大小决定于牛顿第二定律，其定量描述必然顺理成章。惯性与惯性的大小是两个不同的概念，惯性的“性质”不可以量度，惯性的大小可以量度。相同质量的两辆汽车，以不同的速度行驶。假设一车的速度为每秒1米，另一车的速度为每秒5米，两车同时刹车，若两车用相等的刹车力，则两车的加速度相同，惯性大小相同，但快车的刹车距离要大；若两车的刹车距离相等，则快车的刹车力大，加速度大，其惯性也大。这个例子同样证明，当质量相同的两车运动状态变化相同时，两车的惯性大小相同；当两车的运动状态变化不同时，两车的惯性大小不同，毫无疑问，加速度大的惯性大，加速度小的惯性小。上面的例子也就是人们常说的速度快的车惯性大，这样说当然是不正确的，因为惯性的大小与速度无关。但我们也要理解这是一种习惯的省略的说法（就像把上医院看病说成看医生一样），人们说惯性大小的本意还是指刹车时的惯性表现，因为汽车不能总是以某一速度行驶。四、惯性理论的补充惯性问题之所以存在许多混乱，是因为惯性理论除了有错误的论断外还有表述麻烦问题。本文为解决这个问题，针对物体运动状态不变和受外力运动状态变化的两种状态及惯性的不同表现，引入“惯性常态、“惯性变化态”、“惯性原因”、“惯性作用”等新概念来简化并准确表述。物体处于静止或匀速直线运动的状态叫做惯性常态。这是物体惯性的基本状态。物体在这种状态下，若没有外力的作用，将永远保持这种状态。物体在惯性常态下的惯性只能作定性描述，不能定量描述，因为无法衡量惯性的大小。物体在惯性常态时，惯性的大小与速度（直线匀速）的大小无关，不因不同的速度有不同的物理量；与物体静止时的质量大小无关，不能说质量大者惯性大，质量小者惯性小。物体的运动状态变化时，惯性反抗改变的状态叫做惯性变化态。物体处于惯性变化态时，惯性要反抗物体原来运动状态被外力改变就要产生与外力对等的力（反作用力）。只有处于惯性变化态的物体的惯性，才能具体地说出惯性的大小，作定量描述。惯性变化态随物体上的外力消失而消失，回到惯性常态。物体的两种不同运动状态（即运动状态不变和运动状态变化的两种状态）用两种惯性状态表述，不过是简化语言的等效代换，若使惯性在物体的两种运动状态下不同的惯性表现易于区分，还要用新的概念来表述。物体的运动状态不变时的惯性表现，可称为“惯性原因”，即物体保持运动状态不变的原因是惯性；物体的运动状态变化时的惯性表现，可称为“惯性作用”，即物体反抗外力改变自己的运动状态是惯性的作用。这样，既区分了两种不同状态的惯性，也不因惯性反抗成为惯性力而忽略了惯性。五、惯性与牛顿三定律长期以来，人们似乎认为惯性仅与牛顿第一定律有关。实际上，惯性与三个定律都有关系。牛顿第二定律表示力与运动的关系，实际上还有另一种关系——外力与惯性力的关系。前面说过，物体受外力时，惯性反抗运动状态的改变转化为惯性力。惯性力始终伴随外力，因外力的存在而存在，因外力的变化而变化。牛顿第二定律的表达式既是外力作用的表达式，也是惯性力的表达式。从这个意义上说，惯性与第二定律的关系不逊于惯性与第一定律的关系。如果说牛顿第一定律也叫做惯性定律，那么牛顿第二定律除叫做运动定律外，也可以叫做惯性力定律。惯性与第三定律的关系也很密切，使物体运动状态改变的外力与惯性转化的惯性力之间正是一对作用力与反作用力的关系。人们总抱怨惯性力找不到反作用力（这也是说惯性力是虚拟力的理由之一），却忽略了使物体有加速度的外力没有反作用力（不承认有惯性力时）。可以说，惯性与牛顿三定律密切相关，它是牛顿三定律的理论基础。六、关于惯性力惯性力问题，也是一个长期争论的问题。在中学《物理》和大学《普通物理学》课程中，不承认有惯性力。在大学机械专业及其他有关专业中，有一门叫做《理论力学》的课程，其中有“惯性力”并且是重要内容。但依据传统说法的《理论力学》不承认惯性力是一个真实的力，说它是一个虚拟的假想的力。这种认识的依据是：惯性力不符合力的定义。诚然，把握概念离不开定义，但如果力的定义是一个狭义的定义，就不要受其束缚而应该从广义的角度来考虑。《理论力学》中惯性力的定义：物体受外力作用而改变运动状态时，物体的惯性反抗这种改变而对施力物体的反作用力，叫做惯性力。结束语惯性与我们每个人都有关系，甚至说与我们生活和工作都密切相关。你驾驭机动车，你站在行驶的公交车内，你在光滑的冰雪地面上行走，你从事体育运动等等，都能感受到惯性和惯性力的作用。可以说，不管从事何种工作，明确清晰地理解惯性和惯性的作用，对我们在运动中的安全是有益而无害的。本文最后申明：一、物体运动状态不变和变化的两种状态中，惯性的表现不同；二、惯性有具体的大小，它的大小由质量与加速度共同决定；三、惯性不是力，但能够转化为力——惯性力。注：本文中所说的外力沿用牛顿第一定律中的外力之说，当然是指物体受到的合外力。第三节自行车中的物理知识众所周知，中国是世界上自行车拥有量最多的国家，是公认的“自行车王国”。自行车是人们普遍使用的“绿色”交通工具，作为一种最普及最方便的代步工具，它与我们的生活息息相关。就我们中学生而言，也与自行车结下了不解之缘，说起骑车，或许我们都会，但要系统、详尽地解释其中的物理知识，未必人人都能够做到。在它的“身上”运用了许多物理知识，通过研究自行车上的物理知识，了解自行车的结构，以及每一个零件的作用，使人们更好的认识、利用自行车，让自行车更好的为人类服务。（一）自行车的有关原理车体设计原理Ａ：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅．Ｂ：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力．Ｃ：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速．以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，效果较佳．Ｄ：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是同样道理．Ｅ：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率．Ｆ：踏板是轮轴的运用．Ｇ：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快．Ｈ：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统．Ｉ：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途．Ｊ：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用．二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久．三、变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合．四、剎车原理从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒．先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷．综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想．不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大．所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车．（二）自行车中的物理知识图1和图2是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下．一、力学知识1．摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度．增大摩擦力．(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力．(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便．(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力．2．压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10Cm×5cm=100×cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6.5×104Pa．(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，减小压强．(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大．(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强．3．轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图3所示．(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆．(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴．4．杠杆方面：自行车的刹车把相当于一个省力杠杆．5．惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性．(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去．6．能量转化方面(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能．(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些．7．齿轮传动方面(1)线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，则有v=ωR．二、热学知识在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况．三、光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组成如图6所示，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器．当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到．在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到．四、新式自行车第四节过山车中的物理知识过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣，那幺在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了，当然，如果你的身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。1、能量守恒在过山车上的应用在开始旅行时，过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能，这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到"山丘"的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。2、圆周运动知识在过山车中的应用过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要"等待"质量中心越过高点被引力推动。到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了"平衡"引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。第五节江河大堤与水库大坝一般江河大堤和水库大坝的横截面如图1甲、乙所示．图1比较上面两图，不难发现，它们的共同之处都是上窄下宽，不同的是江河堤的迎水面坡度缓，背水面坡度陡，而水库坝则恰恰相反，挡水面坡度陡，背水面坡度缓．一、为什么江河大提与水库大坝都修成上窄下宽无论是江河大堤，还是水库大坝都修成上窄下宽，其目的主要是为了“三防”．1．防水压根据液体内部压强公式ｐ＝ρｇｈ可知，堤坝内的水越靠近堤坝底，水深ｈ越大，水产生的压强也越大．堤坝下宽能承受较大的水压，确保堤坝的安全．2．防渗漏堤坝下部受水的压强越大，水越容易渗进坝体．把下部修得宽些，就可以延长堤坝内水的渗透路径，增大渗透阻力，从而提高堤坝的防渗透性能．

3．防滑动

堤坝内水的压力总有将大堤向外水平推动和将大坝推向下游的运动趋势，堤坝基底需要有与之抗衡的静摩擦力，才能保持堤坝平衡．将堤坝下部修宽既可增大坝体的重力，也可增大迎水面（挡水面）上水对坝体竖直向下的压力，因此，可以增强坝体与坝基间的最大静摩擦力，达到防止堤坝滑动的目的．

二、为什么江河大堤和水库大坝两边的坡度陡缓状况修得恰恰相反

对于两岸拦水的大堤来说，奔腾的江河水的冲击力方向朝下游，水对堤坝的作用力主要是压力，如图2甲、乙所示，水的压力垂直于堤面，根据力的分解知识有，Ｆｘ＝Ｆｓｉｎθ，Ｆｙ＝Ｆｃｏｓθ，因此，对于同样大小的水的压力Ｆ，坡度平缓的堤面所受横向水平压力较小，即Ｆｘ＜Ｆｘ′；所受竖直向下的压力较大，即Ｆｙ＞Ｆｙ′．所以对于江河大堤，迎水面坡度缓，水对大堤水平向外的推力Ｆｘ小．同时竖直向下的力Ｆｙ大，有利于增大堤坝基底与堤坝的静摩擦力，即可以防滑．图2图2图4图3对于水库大坝受力分析，如图3所示，根据液体压强公式ｐ＝ρｇｈ，水库大坝的挡水面各处承受的压强跟水深成正比，呈三角形分布，故总水压力通过压强的三角形分布距坝底Ｈ／3．设水库大坝的总重力为Ｇ，重心在Ｏ′处，为便于分析，设水库中水对大坝的总压力Ｆ水平向外（大坝外侧），如图4所示．因受水的压力Ｆ的作用，坝体会以水库外侧大坝的坝脚Ｏ为支点有沿顺时针方向倾覆的趋势，其倾覆力矩为ＭＦ＝Ｆ×Ｈ／3．而大坝依靠自身的重力Ｇ产生的抗倾覆力矩ＭG＝Ｇｄ．把坝体修得沿背水面坡度缓一些，能够达到既增大重力，又增大力臂ｄ的效果，从而达到增大抗倾覆力矩ＭG的效果．

由此可见，在不增加建设大堤和大坝的土石方，用料及造价相同的前提下，迎水面比背水面缓的江河大堤更牢固，挡水面比背水面陡的水库大坝更稳定第六节汽车安全气囊系统组成及其工作原理随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。

安全气囊发展史

安全气囊从1952年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，足足走过了30多年的漫长路途。直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车，大多数都装有安全气囊，有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内，随着CMVDR294碰撞安全法规的开始实施，国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高，但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外，大部分车型还只是安装了正面气囊。

安全气囊系统组成

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。

安全气囊的工作原理

典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。

需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速２５公里至５０公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。

据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。

可见，气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关，一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时，气囊均不会打开，比如桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点，对于撞击速度而言，安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度，因此，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。

安全气囊的安全性

安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64％，甚至在其中有80％的乘客未系上安全带！至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。

此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78％的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。

万事都是一把双刃剑，安全气囊同样也有它不安全的一面。据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180公斤，这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。

安全气囊在近几年得到了飞速的发展，价格大幅度下降，装备了安全气囊的轿车也从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时，有些轿车前排安装了乘客用的安全气囊（即双安全气囊规格），乘客用的安全气囊与驾车者用的安全气囊相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。进入90年代以来，安全气囊的安全性能已被人们普遍接受，并被视为一种现代化和高档次的安全装置。了解安全气囊的工作原理及注意事宜对我们更好的保护自己有很重要的作用，但对于驾驶员来说，安全驾驶才是第一位的，这是任何先进的安全装置都无法替代的！

安全气囊是怎样发明的？

安全气囊为一次性产品

每个气囊只能使用一次，也就是说气囊只要引爆就不再有下一次保护的能力，也不能塞回去再使用，引爆后须回厂换一个新的气囊。在美国，重新装置一套新气囊和感应系统及整组电脑控制器，一般需要3000美元左右，虽说比较贵，但为了生命安全，这俩钱还是不能省的！

安全气囊需与安全带配合使用

由于气囊是通过爆发起作用，而设计者往往是从大多数、正常的碰撞模拟试验中寻找最佳方案，但生活中，每一位乘驾者都有自己乘驾习惯，这就造成了人与气囊会有不同的位置关系，也就决定了气囊工作的不稳定性。因此，要保证安全气囊真正起到安全的作用，驾乘人员一定要养成良好的驾乘习惯，保证胸部与方向盘保持一定距离。而最有效的措施就是系好安全带，安全气囊只是辅助安全系统，需与安全带配合使用才能发挥最大的安全保护效果。不要在气囊的前方、上方或近处放置物品

注意不要在气囊的前方、上方或近处放置物品，因为在紧急时刻这些物品有可能防碍气囊充气或被抛射出去，造成更大的危险。在车室内安装收音机、CD机等附件时，要遵照汽车厂的规定，不要随意修改属于安全气囊系统的零件及线路，否则会影响气囊工作。何时需要修理气囊？

要注意观察位于仪表盘上的安全气囊警告灯。在正常情况下，点火开关转到“ACC”或“ON”位置时，警告灯会亮大约6秒钟，进行自检，然后熄灭，若警告灯一直亮，则表明安全气囊系统有故障，应立即进行修理。否则，有可能出现气囊不起作用或误弹出的情况。第七节交通安全中的一些简单物理知识快速列车、高速公路、立交桥、地铁、轻轨、先进的空运、海运构筑的现代交通网遍布全球，它与现代人的生活密切相关。现代交通中的许多问题都跟物理知识有关。自然只赋予每个人一次生命的机会，生命是多么的可贵.现代科学技术创造出了各种各样的交通工具，给人类的生活带来了便利，同时也成为掠夺生命的工具,.交通工具是物理知识应用的结晶，应用物理知识能够认识交通肇事成因以及预防方法，从而将交通安全根固在头脑中.我们每天都会行走在路上，对于道路两边的标志可能熟视无睹了，其实有些标志中蕴含了许多物理知识，现举例说明：1、“上、下陡坡”标志（图1）：蕴含了动能和重力势能的转化，考试时还可能假设没有其它能量转化时，则机械能守恒。2、“向左或右急转弯”标志（图2）：蕴含了惯性的知识，可能会考查转弯时坐在车中的乘客或物体会向哪侧倾斜。3、“易滑”标志（图3）和“路滑慢行”标志（图4）：蕴含了摩擦力的知识，地面光滑摩擦力变小，同时也可结合惯性知识考查，如由于地面易滑，由于惯性行驶的车辆在刹车后会继续前行一段距离，故应在此路段减速慢行。4、“禁止鸣喇叭”标志（图5）：蕴含了声现象知识，在市区或学校、医院附近通常会有此标志，意思是鸣喇叭会产生噪音，影响人们的生活和学习，考查点是噪音及其预防为主。5、“限制速度”标志（图6）：蕴含了运动学知识，意思是该路段限制速度是40km/h，可以结合路程或时间考查速度方面的计算。6、“限制质量”标志（图7）：蕴含了质量的知识，意思是此路（桥）面承受的最大质量是10吨，可以考查质量、压强及过载造成路（桥）面毁坏等方面的问题。【例】2008年6月6日《海峡都市报》刊登了《货车超限超载、国道不堪重负》一文，报道了“104国道设计使用年限为15年以上，但使用5年后就大修，现已伤痕累累……”（如图所示）。有些运输单位和个人只顾自己的利益，不顾国家利益，让汽车成倍的超载是损坏路面的直接原因。请你运用所学知识解释汽车严重超载加快路面损坏的原因（只需答出一种合理的原因即可）。答（1）力的作用效果会使物体形状发生改变，汽车成倍超载，对地面压力成倍增加，路面的形变加大，容易引起路面断裂。（2）车成倍超载，对地面压力成僧增加，轮胎个数不变，接触面积基本不变，根据压强公式P＝F/S可知，车对地面压强成倍增加，对路面破坏加重。（3）车轮与路面的粗糙程度不变，车成倍超载，对地面压力成倍增加。路面受到的摩擦力也就成倍增加，导致路面磨损加快。7、“车距确认”标志（图8）：蕴含了运动学知识，意思是让车辆确认一下彼此的间距，以保持安全间距，防止由于惯性发生追尾等交通事故。8、“里程碑”标志（图9）：蕴含了运动学知识，意思是距某地还有多少公里，可以结合汽车的行驶速度考查速度方面的问题。近年来道路相继改建成一、二级公路，大大地促讲了经济发展，给人们出行带来了方便。遗憾的是在某些岔路口，人车相撞的交通事故有所增加。有人猜想事故的出现与行人横过公路时的错误判断有关。(1)某同学准备横过公路时，正好有一辆汽车从距岔路口1O0m处以72km／h的速度驶过来，如果公路宽12m，问该同学以1．2m／s的正常步行速度能否在汽车到达岔路口前完全通过公路?(2)为了减少在岔路口发生人车相撞事故，请你分别向交警部门(或公路建设部门)、汽车司机和过路的行人，各提一项合理的建议。分析：v车＝72km／h＝20m／s汽车到达岔路口的时间：t车＝5s该同学完全通过公路所需时间：t人＝10s因为t人＞t车所以该同学不能完全通过公路，有人车相撞的危险。建议：交警部门：例：(1)设立警示标志，提醒注意岔路口。(2)设立强制减速带。汽车司机：例：(1)通过岔路口时要减速慢行。(2)注意观察，避让行人。过路行人：例：(1)正确估计车速和车距，保证足够过路时间。(2)宁停三分，不抢一秒。为保证行车安全，我国制定了《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》。该条例对不同车型有不同的最高车速限制：在高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速120km/h其他机动车不得超过100km/h，摩托车不得超过80km/h。机动车在高速公路上行驶，车速超过100km/h时，应当与同车道前车保持100m以上的距离，车速低于100km/h时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得小于50m。该条例还规定，当实际道路限速标志标明的车速与条例中关于车道行驶车速的规定不一致时，应按照实际道路限速标志标明的车速行驶（如图所示）。在很多情况下，需要避免碰撞。例如，驾驶汽车一定要控制行驶速度，如果行驶速度太大，汽车的动量会很大，驾驶员很难在短时间内刹住汽车，就有可能出现撞车、撞人等恶性交通事故（如图1所示）。为保证驾乘人员的安全，车内人员都必须系上安全带，有的汽车在相关部位还装了安全气囊。这些设施可以起缓冲作用（延长作用力的作用时间），减轻交通事故对车内人员的伤害（如图2所示）。思考与讨论安全带和头枕汽车中安全措施之一是座位上设置有安全带和头枕。安全带是一种斜系在乘员身上的带子，它在缓慢拉动时很松动，在迅猛抽动时则被卡住，不能拉伸；头枕处在座椅上方乘员的头部位置，是一个固定且表面松软的枕头。当突然发生撞车事故时，乘员会发生什么情况？为什么？安全带和头枕分别在什么情况下起作用？试讨论一下。

科学漫步认识道路交通信号灯道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。s150标准型警示/指示灯LED（发光二极管）是近年来开发生产的一种新型光源，具有耗电小（电流只有10~20mA）、亮度高（光强可达上万个mcd）、体积小（直径最小可达3mm）、重量轻（一颗发光二极管仅重零点几克）、寿命长（平均寿命10万小时）等优点。现已逐步代替白炽灯、低压卤钨灯制作道路交通信号灯。信号灯-发展历史俗称红绿灯。19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。信号灯-中国情结中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。信号灯-公路交通信号灯公路交通信号灯的种类有:机动车道信号灯,人行横道信号灯,非机动车道信号灯,方向指示信号灯,移动式交通信号灯,太阳能闪光警告信号灯,收费站天棚信号灯。信号灯铁路信号灯铁路信号分为视觉信号和听觉信号，可以说是有声有色，多姿多彩。它们是指示列车运行和调车作业的命令，有关行车人员必须严格执行。铁路信号是人们在实践中逐步发明和完善的。早期的铁路开始行车时，是由铁路职工骑马在前面引导列车运行。为了醒目，他们带着礼帽，身穿黑大衣和白色裤子，用手信号指挥列车前进或停止。当时铁路仅限于白天行车，列车很少，速度大约每小时6～16公里，所以由人骑马来指挥，安全上没什么问题。以后，列车对数多了，速度也快了，骑马已跑不过火车，跟在火车后面打信号还有什么用？为了确保安全，人们开始研究固定的信号设备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是进行信号。可是顺向线路的板子实际上很难看见，所以又在顶端加块圆板。当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示进行信号。随着列车速度的不断提高，要求从远方就能准确看到信号的显示。人们发现，在面积相等的情况下，圆形、方形和长方形相比，以长方形看得最远。因此，1841年英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示，装设在伦敦桥车站。这是铁路上首次使用的臂板式信号机。这种臂板式信号机有两种显示：水平位置表示停车信号，向下倾斜45度表示进行信号。夜间仍用红色灯光表示停车，用白色灯光表示进行。但是，后来发现白色灯光容易和铁路附近的家用灯光混淆，就改用了绿色灯光。第八节体育课中的一些简单物理知识大家都喜爱体育活动，通过体育锻炼能提高身体素质。平时同学们在体育课中进行各种各样的体育活动。然而，在我们进行体育活动时，不知你有没有想过，每一项体育运动中都渗透着许多物理知识，体育活动中也包含许多物理知识呢！体育与物理形同兄妹般亲密。下面介绍几个最常见的用到物理学原理的运动现象：一跑的力学跑是不断重复的周期性运动。波动的速率与频率及波长的关系如下式：速率=频率×波长，同理，跑的速率与步频（每秒钟所跑的步数）和步长（每跑一步的距离）的关系如下式：速率=步频×步长要增大跑的速率，就要设法增大步频和步长。例如一短跑者平均步频为每秒4.6步，平均步长为1.8步，早其平均速率为8.28米／秒。如果以此速率跑100米，就要12.秒。设有体力相同的A、B两人，分别采用图（a）和（b）两种跑步方式：（a）的起步角较（b）为大，则（a）每跑一步由于把身体升得较高，要费较长时间才能着地跑一下步。这样，步频自然较小。另一方面，由于（a）的起步角较大，升高身体的分速度较大而水平向前的分速度较小，故步长就较短。故（a）跑得比（b）为慢。每跑一步的速度，是由前一步保留下的的速度（惯性）以及下一步有力后所补充的速度的向量和。每跑一步所补充的速度，同由脚向蹬地面而获得，如图（c）所示。脚后蹬的力为F，则地面也给人体一个大小等于F的反作用力，人体由于这个力在后蹬时间内获得补充的速度。F与地面的夹角α叫做后蹬角。F可分解为F1和F2两分力。F1使人获得水平前进的加速茺，而F2则获得垂直上升的加速度。后蹬角α决定F1和F2的分配。后蹬角不应过大，否则力量F用在升高身体太大而用在前进太小，这就减小了步频和步长。短跑的后蹬角应在52°～60°之间，视体力与技术而定。完成后蹬动作之后，人体就向前拋腾一步。接着，另一腿由摆动腿转为支撑腿而着地，如图（d）所示，这动作叫做前蹬。前蹬地面的力R和地面的夹角β叫做前蹬角。人脚受到地面的反作用力和R大小相等而方向相反。前蹬时，应脚掌着地，以减小作用力R。由图可知，R是斜向后的，会减小前进速度。因此，前蹬角β宜大，也就是脚掌不要太早着地，要摆至接近身体下方才着地，这就要以减小R向后的分力。二铅球、投篮、乒乓球、足球等球类中的物理知识（一）铅球投远速度：速度快，瞬间爆发力，投得就远。因为初速度越大，动能越大，投掷的也越远。据物理知识知道S=v2Sin2a/g，当a不变v越大S也越大。当v不变时，a=45°时，S最大。（二）投篮：角度成450角投进的成功率较高距离越近，投进的成功率高。碰板时，几度打过去，会几度弹回来。据物理相关的知识我们作出的解答是：在碰板中，若以几度打过去，就会以几度返回来，这道理与光的反射定律是相似的。对于投篮距离越近，投中率越高，是因为球在前进过程中还一边不断地下落，若距离近一些，下落的距离也会小一些，这样命中率也就大了。（三）乒乓球中的物理知识接球，击球时球从运动→静止，静止→运动。力能使物体发生形变，球击中网，网会发生变形。气体的热胀冷缩现象，当乒乓球瘪了，放入热水中一烫，就会恢复原状。能的转化和守恒定律，从高出落下，再回升，势能→动能→势能。越高的地方落下，转化成的动能越大，被反弹上去越高。（四）足球中的物理知识1．球越滚越慢。在球场上踢出的球越滚越慢，最终停下来。这是因为踢出的足球由于惯性要保持原来的运动状态，沿原来的运动方向继续滚动；而在运动方向上只受到了滚动摩擦力的作用，这个阻力改变了足球的运动状态，阻碍足球滚动，使球越滚越慢，所以球最终停止运动。2．守门员接球。当队员大脚射门时，球速可以高达100千米/小时。如果守门员用胸部停球，那么胸部所受到的冲力将高达1500牛；如果用手接球，冲力要减少到500牛。这是因为通过手臂的运动可使球的制动距离延长3倍的缘故。3．守门员扑点球。守门员扑点球时，扑住的成功率一般只与守门员的判断反应能力有关，为什么呢？因为点球的位置距球门只有9．15米，射门时球速可以高达100千米/小时，这样球到球门的时间大约是0．32秒，而人脑的反映时间大约是0．6秒，这样足球到球门的时间就会远远小于人脑的反映时间，所以守门员根本没有时间调整自己的意识，因此点球的扑住与否跟守门员对进球方向的预先判断直接有关。正是由于这种原因我们在看点球大战时，球明明向球门左边飞去而守门员却扑向右边就不足为奇了。4．运动员绊倒时前倾。快速奔跑的运动员被对方运动员的脚或身体绊住时，都是向前倾倒。出现这种情况的原因是：人的下半身由于被绊住而停止了运动，上身却由于惯性仍保持原来的运动状态继续向前运动，于是奔跑的运动员绊倒时向前倾倒。5．喷雾疗伤。在足球比赛中，运动员相互碰撞跌倒后，常看到运动员双手抱腿，在地上翻滚。这时，队医就会迅速进场，从药箱中取出一只瓶子，对着球员的伤痛处喷出一股白雾，一会，伤员疼痛消失，就可以重新入场比赛了。实际上这是因为瓶中装的是“冷气雾镇痛”，它是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成，这种药液从喷嘴喷到伤处时，迅速汽化成雾状。由于汽化要吸收大量的热量，运动员受伤处温度将急剧下降，血管收缩，神经麻痹，于是痛感就很快消失。6．“香蕉球”的奥秘如果你经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员，起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。为什么足球会在空中沿弧线飞行呢？原来，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是拔脚踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小（伯努利方程）。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。乒乓球中，运动员在削球或拉弧圈球时，球的线路会改变，道理与“香蕉球”一样。三拔河中的物理知识在拔河比赛中，许多人会认为：哪队的力气大哪个队就能赢。实际上，这个问题并不那么简单。根据牛顿第三定律（即当物体甲给物体乙一个作用力时，物体乙必然同时给物体甲一个反作用力，作用力与反作用力大小相等，方向相反，且在同一直线上），对于拔河的两个队，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。对拔河的两队分别进行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于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。根据摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数成正比，与接触面的压力成正比。所以队员先要穿上有凹凸花纹的鞋子，能够增大摩擦系数，是摩擦力增大；还有就是队员的体重越重，对地面的压力越大，摩擦力也会大。大人和小孩拔河时，大人与小孩受