嘗試用物理知識(shí)解釋生活現(xiàn)象

余坤勤

中圖分類號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2021）-47-366

作為一名中學(xué)物理老師，將物理知識(shí)用到解釋生活現(xiàn)象中，會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)濃厚的興趣。我從教將30多年，在教書的過程中，就像學(xué)生一樣——對(duì)一些生活現(xiàn)象存有疑問，自己總嘗試和學(xué)生一起談?dòng)懀靡延械奈锢碇R(shí)去解答。這個(gè)成功的事例，讓我們感到很有興趣，也很有成就感。下面列舉部分事例，用以拋磚引玉。

為什么旋轉(zhuǎn)球不走直線

打出去的乒乓球如果旋轉(zhuǎn)，對(duì)手容易出現(xiàn)失誤。罰點(diǎn)球的隊(duì)員把球踢出去后，對(duì)方守門員朝著來球的方向撲去，但是球在半途中改變了方向，繞過守門員射進(jìn)了球門，球場(chǎng)上響起了一片喝采聲。……

這種被解說員稱為“香蕉球”的射門技巧是由于射出的球高速旋轉(zhuǎn)而形成的。但為什么旋轉(zhuǎn)的球體就不走直線了呢？原來，物體在流體中運(yùn)動(dòng)，它周圍的流體相對(duì)它流速越大處壓強(qiáng)就越小，當(dāng)球旋轉(zhuǎn)著前進(jìn)時(shí)，球的一側(cè)面的氣流相對(duì)球另一側(cè)面來說流動(dòng)速度較小，這時(shí)球“一側(cè)面”的壓強(qiáng)大于“另一側(cè)面”，則球受了一個(gè)向“另一側(cè)面”的力，所以球就走“香蕉”路。

電磁爐無火卻能加熱

電磁爐作為廚具市場(chǎng)的一種新型灶具，具有升溫快、熱效率高、無明火、無煙塵、無有害氣體、對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱輻射、體積小巧、安全性好和外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)，能完成家庭的絕大多數(shù)烹飪?nèi)蝿?wù)。因此，在電磁爐較普及的一些國家里，人們譽(yù)之為“烹飪之神”和“綠色爐具”。電磁爐打破了傳統(tǒng)的明火烹調(diào)方式采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流（又稱為渦流）的加熱原理，電磁爐是通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，所以熱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發(fā)熱，用來加熱和烹飪食物，從而達(dá)到煮食的目的。

電磁爐不適用的鍋——銅、鋁、陶、玻璃材料的鍋和容器，因?yàn)樗鼈兊姆肿佣疾皇谴判苑肿樱ù判苑肿影ㄨF、鈷、鎳及其所屬氧化物），不能在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生碰撞。

力氣大拔河比賽就能贏嗎？

拔河比賽比的是什么？很多人會(huì)說：當(dāng)然是比哪一隊(duì)的力氣大嘍！實(shí)際上，這個(gè)問題并不那么簡(jiǎn)單。

根據(jù)牛頓第三定律可知，拔河的兩個(gè)隊(duì)，甲對(duì)乙施加了多大拉力，乙對(duì)甲也同時(shí)產(chǎn)生一樣大小的拉力。可見，雙方之間的拉力并不是決定勝負(fù)的因素。

對(duì)拔河的兩隊(duì)進(jìn)行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會(huì)被拉動(dòng)。因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負(fù)的關(guān)鍵。首先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，讓接觸面粗糙，使摩擦力增大;其次就是隊(duì)員的體重越重，對(duì)地面的壓力越大，摩擦力也會(huì)增大。大人和小孩拔河時(shí)，大人很容易獲勝，關(guān)鍵就是由于大人的體重比小孩大。

另外，在拔河比賽中，勝負(fù)在很大程度上還取決于人們的技巧。比如，腳使勁蹬地，在短時(shí)間內(nèi)可以對(duì)地面產(chǎn)生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對(duì)方的拉力來增大對(duì)地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對(duì)腳底的摩擦力，以奪取比賽的勝利。

總之，腳與地面、手與繩之間的摩擦力大，就取勝。

為什么開水不響，響水不開

生活中大家可能都有這樣的體會(huì)：燒開水時(shí)，水開前響聲較水開后響。為什么“開水不響，響水不開”呢？注意觀察一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)：水中沒有出現(xiàn)氣泡時(shí)，是聽不到響聲的，而響聲的出現(xiàn)伴隨氣泡的產(chǎn)生。由此可見，燒開水時(shí)發(fā)出響聲與水中氣泡的產(chǎn)生是密不可分的。要揭開“開水不響，響水不開”之謎就要從氣泡身上找原因。

在沸騰前，容器里各水層的溫度不同，容器壁附近水層的溫度較高，水面附近的溫度較低。氣泡在上升過程中不僅泡內(nèi)空氣壓強(qiáng)隨水溫的降低而降低，泡內(nèi)有一部分水蒸汽凝結(jié)成飽和蒸汽，壓強(qiáng)也在減小，而外界壓強(qiáng)基本不變，此時(shí)，泡外壓強(qiáng)大于內(nèi)壓強(qiáng)，于是，上浮的氣泡在上升過程中體積將縮小。在繼續(xù)加熱的過程中，氣泡產(chǎn)生和膨脹就越來越多，越來越大，但當(dāng)氣泡上升到溫度較低的地方時(shí)，氣泡中的水蒸氣又要液化成水，體積又逐漸地減小。那么在這樣的過程中，隨著溫度的升高，氣泡的體積一會(huì)兒膨脹一會(huì)兒縮小，又不斷的上浮，在水的中、上部會(huì)產(chǎn)生一種振動(dòng)，當(dāng)水溫接近沸點(diǎn)時(shí)，有大量的氣泡涌現(xiàn)，接連不斷地上升，并迅速地由大變小，使水劇烈振蕩，產(chǎn)生較大的響聲。

在水的溫度達(dá)到沸騰的溫度時(shí)，由于對(duì)流和氣泡不斷地將熱能帶至中、上層，使整個(gè)容器的水溫趨于一致。水的內(nèi)部急劇汽化，氣泡內(nèi)水蒸氣達(dá)到飽和，密度大、氣壓高，在上升過程中其體積不僅不會(huì)縮小，而且還繼續(xù)增大。這時(shí)氣泡所受的浮力也在它上升過程中增大，氣泡就由底部一直上升到表面而破裂，放出水蒸氣和空氣。由于此時(shí)氣泡上升至水面破裂，對(duì)水的振蕩減弱，響聲自然也就小了。

請(qǐng)各位學(xué)生，你們?cè)趯W(xué)習(xí)物理學(xué)的過程中，嘗試用你們學(xué)到的物理知識(shí)解答生活中的現(xiàn)象，你會(huì)越學(xué)越愛物理，不愁學(xué)不好物理。