論機(jī)械工作原理涉及的高中物理知識(shí)

馮驍宇

摘要：工業(yè)生產(chǎn)中人們采用各種各樣的機(jī)械工作代替人力，不同的機(jī)械的工作原理都不相同，然而有一點(diǎn)確是共通的，所有機(jī)械的工作原理都涉及到高中物理知識(shí)。高中物理學(xué)科是高中生學(xué)習(xí)生涯必須接觸的理綜科目之一，與生物化學(xué)不同，高中物理揭示了這個(gè)世界的運(yùn)行規(guī)律以及指導(dǎo)人們?nèi)绾芜\(yùn)用這些知識(shí)改造世界。高中物理知識(shí)的正確運(yùn)用能夠使生產(chǎn)力水平得到提高，因此被廣泛運(yùn)用到人們?nèi)粘Ｉ钆c工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械工作原理涉及的高中物理知識(shí)只是一個(gè)案例。文章基于高中生視角，以多元化客觀(guān)化的視角看待問(wèn)題，試論機(jī)械工作原理涉及到的高中物理知識(shí)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工作原理；高中物理知識(shí)；高中生視角；廣泛運(yùn)用

物理學(xué)研究的深入與工業(yè)生產(chǎn)力水平的提高聯(lián)系緊密，息息相關(guān)，以前人們普遍通過(guò)手工進(jìn)行工作，而這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，隨著經(jīng)典力學(xué)的不斷發(fā)展，第二次工業(yè)革命席卷全球，人們開(kāi)始利用機(jī)械代替手工生產(chǎn)，既解放了人手，也提高了工作效率。對(duì)機(jī)械工作原理涉及到的高中知識(shí)進(jìn)行探究，首先要了解機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)的緊密聯(lián)系。

一、機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)的緊密聯(lián)系

有人認(rèn)為機(jī)械只有在工作時(shí)才涉及到物理知識(shí)的運(yùn)用，這種觀(guān)點(diǎn)是以偏概全的，機(jī)械從最初的設(shè)計(jì)到工作運(yùn)行到最后的維修都與高中物理知識(shí)息息相關(guān)，聯(lián)系緊密?？梢哉f(shuō)，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)、工作與維修的機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)是無(wú)法分割的，機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)物理學(xué)科的發(fā)展。機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)聯(lián)系緊密的事例數(shù)不勝數(shù)，無(wú)法一一列舉，以下將按照時(shí)間順序論證機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)的緊密聯(lián)系：

1.機(jī)械生產(chǎn)的材料選擇需要滿(mǎn)足一定的物理參數(shù) 機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)，能夠代替手工，幫助人們節(jié)省人力與物力，機(jī)械并非全都是由金屬材料制成，如生活中的木質(zhì)筷子，塑料掃帚都可以被稱(chēng)之為機(jī)械。由于生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)械需要被人們長(zhǎng)時(shí)間使用，因此對(duì)機(jī)械材料的選擇相當(dāng)重要，只有運(yùn)用物理知識(shí)并結(jié)合實(shí)際生活才能夠生產(chǎn)出契合的機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)久使用。如對(duì)生產(chǎn)自行車(chē)材料的選擇，自行車(chē)作為一種代步機(jī)械，在人們生活中被廣泛運(yùn)用，選擇密度高質(zhì)量大易腐蝕的鐵制作出來(lái)的自行車(chē)使用壽命短，折舊快，而選擇密度低質(zhì)量小不易腐蝕的鋁制作的自行車(chē)輕巧，密度大，不易腐蝕，能夠給人們的生活帶來(lái)較大的便利，滿(mǎn)足一定物理參數(shù)的器械使用壽命長(zhǎng)并且使用價(jià)值高（1）。

2.機(jī)械的工作需要依據(jù)物理原理 任何機(jī)械的工作都要依據(jù)物理原理，如風(fēng)扇在家庭生活中工作時(shí)需要依據(jù)能量守恒定律，先是將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，滿(mǎn)足人們生活所需。只有滿(mǎn)足物理原理的前提下機(jī)械才能正常運(yùn)作，如停電時(shí)風(fēng)扇沒(méi)有電能供給，電能自然就不會(huì)做功轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)能不會(huì)做功無(wú)法產(chǎn)生風(fēng)能，電燈泡在停電時(shí)沒(méi)有電能供給，無(wú)法轉(zhuǎn)化為光能，電熱水器在停電時(shí)同樣沒(méi)有電能供給，也無(wú)法產(chǎn)生電流的熱效應(yīng)將水加熱。機(jī)械的工作本質(zhì)上是力的做功或能量的轉(zhuǎn)換，在不滿(mǎn)足這一物理原理的前提下將無(wú)法正常工作，因?yàn)槟芰坎豢赡軕{空產(chǎn)生，只能由一種能量轉(zhuǎn)化為另一種能量（2）。

3.機(jī)械的愛(ài)護(hù)與維修需要依據(jù)物理知識(shí) 不管機(jī)械使用壽命再長(zhǎng)，都是有限的，因此在使用機(jī)械的過(guò)程中應(yīng)該愛(ài)護(hù)機(jī)械，萬(wàn)一機(jī)械發(fā)生了故障，也應(yīng)該采用依據(jù)相關(guān)物理原理進(jìn)行維修。如家用電器會(huì)出現(xiàn)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大導(dǎo)致實(shí)際功率過(guò)大從而使用壽命大大減少的情況，因此在家庭電路中可以裝變壓器，預(yù)防電流過(guò)高導(dǎo)致電器使用壽命縮短的情況，如果出現(xiàn)了壽命縮短的情況，可以通過(guò)檢測(cè)家用電器的故障來(lái)更換相應(yīng)的零件。可見(jiàn)機(jī)械的愛(ài)護(hù)與維修與機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)或者工作一樣都需要依據(jù)物理知識(shí)，充分證明了機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)的緊密聯(lián)系。

二、機(jī)械工作原理涉及的高中物理知識(shí)

高中物理知識(shí)中涉及到的能量守恒定律，力學(xué)物體做功，電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，電流的熱效應(yīng)等知識(shí)均在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中有極為廣泛的運(yùn)用，因此高中生學(xué)好物理知識(shí)將進(jìn)一步了解生活中的多種現(xiàn)象。機(jī)械工作原理設(shè)計(jì)到的高中物理知識(shí)案例數(shù)不勝數(shù)，以下列舉三種作為案例以供參考：

1.發(fā)電機(jī)發(fā)電涉及的電磁感應(yīng)原理

日常生活中許多機(jī)械都離不開(kāi)電能的供給，而這些電能絕大多數(shù)是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，交流發(fā)電機(jī)中利用動(dòng)能帶動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)做功，轉(zhuǎn)子之間能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，在金屬垂直切割磁場(chǎng)時(shí)依據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生一定大小的電流，產(chǎn)生電流是因?yàn)榇磐康淖兓a(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在電流回路中產(chǎn)生時(shí)將形成電流。

2.家庭電路中的各種用電器涉及的能量守恒定律

在日常家庭生活中各種用電器供電后能夠穩(wěn)定的工作，但在停電時(shí)卻無(wú)法正常運(yùn)行，這是因?yàn)橛秒娖髯龉D(zhuǎn)化另一種能量需要提供電能，用電器做功涉及到能量守恒定律。冰箱在沒(méi)有接電時(shí)不會(huì)制冷，因?yàn)楸渲魅藳](méi)有提供電能給冰箱，電腦在沒(méi)有接電時(shí)無(wú)法用于娛樂(lè)與學(xué)習(xí)，同樣因?yàn)殡娔X主人沒(méi)有提供電能給電腦，當(dāng)主人提供能量給電腦或冰箱時(shí)，電能將被轉(zhuǎn)化為另一種能量，從而滿(mǎn)足家庭生活中的多種需求。

3.交通工具涉及的物理經(jīng)典力學(xué)原理

經(jīng)典力學(xué)中牛頓第三定律認(rèn)為物體具有作用力與反作用力，交通工具出行的過(guò)程中會(huì)受到地面的摩擦力，而地面也給交通工具大小相等方向相反的反作用力，在交通工具消耗動(dòng)能克服地面摩擦力后就能夠前進(jìn)。當(dāng)交通工具提供更多的動(dòng)能時(shí)將不斷加速，這運(yùn)用了牛頓第二定律認(rèn)為合力方向與物體運(yùn)動(dòng)改變方向相同的原理。

綜上所述，機(jī)械領(lǐng)域與物理知識(shí)二者息息相關(guān)，不可分割，具有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，高中物理知識(shí)在機(jī)械工作中的運(yùn)用相當(dāng)廣泛，包括電磁感應(yīng)原理，能量守恒定律，經(jīng)典力學(xué)原理等，高中生應(yīng)該多運(yùn)用高中物理知識(shí)分析生活現(xiàn)象，也結(jié)合物理知識(shí)學(xué)習(xí)其他領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉恬毓.日常機(jī)械中物理學(xué)原理的應(yīng)用分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊.2017年1月

[2]陶勇.物理原理在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考.2016年8月

（作者單位：四川省成都實(shí)驗(yàn)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 610031）endprint