生活中的物理學

張媚

摘 要：生活中處處蘊含物理學，物理來源于生活又服務于生活。“力熱光電”現象充實著人類的視野和頭腦，我們在感受物理學博大精深的同時，不斷探索自然界的奧秘，為生活增添光彩。

關鍵詞：生活；力學；熱學；光學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）12-285-01

晨曦朝露、落日余暉、電閃雷鳴…，大自然的舞臺多姿多彩、美輪美奐。我們生活著的光彩琉璃的世界，處處蘊含著物理學的博大精深。

一、生活中的力學

蘋果下落砸到牛頓的頭上，牛頓因此發現了萬有引力——一種存在于任何有質量的兩個物體間的相互吸引力。落葉紛紛、小雨淅瀝瀝，生活中一切物體的自然下落和物體隨地球一起繞地軸轉動就是受到萬有引力的緣故。但人們對物體的下落總有一種錯誤的認識，認為重的物體下落的更快。其實不然，伽利略做過著名的斜塔實驗，發現大小兩個鐵球同時落地。科學家用實驗解釋了影響物體下落快慢的原因——空氣阻力。在實驗儀器“牛頓管”中裝入石頭、木塊、紙屑、羽毛等輕重不一樣的物體，將管中的空氣抽走成真空狀態，倒立牛頓管，管中的物體同時落到下端。雪花飛舞落下，是引力和風力共同作用的效果。

拔河比賽是人們經常娛樂的一項活動。拔河比賽取勝的原因是什么呢？在比賽過程中，根據牛頓第三定律，兩隊人對繩子的拉力是一樣大的，不同的是地面給與的摩擦力，受摩擦力大的一對獲勝。因此通常選隊員時都選個頭較大的，穿鞋底有花紋的鞋子，因為能增大與地面摩擦。

我們每天都會用到交通工具，交通工具都是靠輪子轉動前進。魯迅先生的一篇文章中有這樣一句話：蒼蠅停在輪軸上，說“車子的前進都是我的功勞”。車子的前進是誰的功勞呢？以自行車為例，人蹬腳踏板轉動，腳踏板通過鉸鏈傳動裝置帶動后輪轉動，后輪轉動推著車身和前輪向前運動，前輪相對于地面向前運動，受到地面給與的向后的摩擦力，這個摩擦力使前輪轉動起來。兩個輪子：后輪在人給的動力作用下轉動，叫主動輪；前輪因受到推動作用而摩擦力作用下轉動起來，叫從動輪。所以自行車的前進是人和地面共同的功勞。機動車工作原理亦是如此，只是由機械動力裝置提供給主動輪轉動的動力。主動輪個數越多，耗油量越大。生活中所說的兩輪驅動、四輪驅動指的就是主動輪的個數。

二、生活中的熱學

英國詩人雪萊說“冬天來了，春天還會遠嗎”。一年四季的季節變化，透露著熱學的信息。我們熟悉的雨雪云霧霾霜是怎樣形成的呢？

陸地和海洋表面的水蒸發變成水蒸氣，水蒸氣上升到一定高度后預冷液化成小水滴，這些小水滴組成了云，在空氣流的作用下浮于空中。云是由許多小水滴和小冰晶組成的。云滴不僅通過吸收周圍的水氣通過凝結和凝華使自己變大。在水云中云滴都是小水滴，小水滴在云里相互碰撞組合成大水滴，當它們的重力大于空氣浮力時，就從云中落了下來形成雨。下雨的形式多種多樣，有毛毛雨、連綿不斷的陰雨、傾盆大雨，給人類生活帶來無限樂趣。在冰云中是許多小冰晶，小冰晶通過相互碰撞和云內水汽凝華變大，但由于增長緩慢，很少落到地面上。由小冰晶和過冷卻水滴組成的叫混合云。當過冷卻水滴與冰晶發生碰撞時，就會凍結沾附在冰晶表面上，使它迅速增大，當冰晶增大到重力大于空氣浮力時，就下落形成雪。

霧是一種常見的凝結現象。霧是近地層溫度降到露點或露點以下時，空氣中的水汽凝結成水滴或冰晶，懸浮在近地大氣層中使能見度小于1公里的天氣現象，多出現于秋冬季節。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統，霾就是灰霾。霧霾是霧和霾的組合詞。

在冬天溫度特別低，地面的水蒸氣遇冷凝華成小冰晶附著在地面或植物表面上，這就是霜。

三、生活中的光學

雨后的天空出現美麗的彩虹，是哪位畫家畫上去的嗎？彩虹是一種大氣現象，當空氣中聚集了大量的水汽，陽光照射在小水滴上，此時的小水滴相當于一個個三棱鏡，陽光進過小水滴發生色散，被分解成紅橙黃路青藍紫七種色光，按折射率大小依次排列形成七色彩帶。彩虹分為兩種，內側紅色外側紫色叫虹，內側紫色外側紅色叫霓。由于霓比虹多反射一次，光線強度較弱，所以并不常見。彩虹多在雨后出現，因為雨后水蒸氣較多，這時候太陽出來，比較容易出現彩虹。彩虹是大自然的鬼斧神工。

電閃雷鳴，在古代認為是上天在發怒。閃電是云與云之間、云與地之間或云梯內各部分之間強烈放電現象。通常是云層產生電荷，上層為正電荷，下層為負電荷。地球也是導體，由于靜電感應產生正電荷，如影隨形的跟著云移動，正負電荷相符吸引，地面上的正電荷聚集到物體的頂端（尖端放電），包括人體。當地面和云層間形成的電壓將空氣擊穿，巨大的電流從地面奔向云層，產生出一道明亮奪目的閃光，長度可達數千米，溫度從一萬七千度到二萬八千度不等。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹，空氣移動迅速，因此形成波浪并發出震耳欲聾的響聲。

生長在農村的小孩大多數都有過捉魚的經歷，經驗告訴大家，捉魚時手要伸到看到的魚兒的下方才能捉到。為什么呢？我們能夠看見物體是因為物體的反射光線進入了我們的眼鏡。水里的魚發出的光線要經過水和空氣兩種介質到達人眼，會在水面發生折射，因此水里的光線和空氣中的光線不是一條直線。但人眼的視線不能發生偏折，只能沿著直線看去，所以看到的是魚正上方的虛像，實際的魚兒在下面。同樣的生活中的海市蜃樓、日出和夕陽也是光的折射現象。早上太陽還沒升起來，我們已經看見了太陽；傍晚太陽已經落下去了，我們還能看見太陽。都是因為地球周圍大氣層分布不均勻，太陽發出的光線在傳播中發生偏折所致。

物理學伴隨著我們的日常生活，我們不斷感受著生活中的物理之美，探索著大自然的神奇奧秘，充實人生的樂趣。