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身边的物理 身边的物理 自行车骑快了,当然费力,这是人人都体会到的。可是细想想,不合理啊。自行车前进时的阻力不就是车轮与地面的摩擦力吗。只要驱动力(或说牵引力)等于摩擦力,自行车就会匀速运动啊。这是学过初中物理的人都明白的。那么,车轮与地面的摩擦力和速度有关系吗?显然无关。因为物理学研究的结论是滑动摩擦只与接触面材料性质、粗糙程度和正压力有关,没说与速度有关。也就是速度无论快慢,摩擦力并没改变。当然,车轮与地面的摩擦不仅是滑动摩擦,还有静摩擦和滚动摩擦,但想来与速度也没有多大关系。 那么我们就有了提高车速,节省体力的好方法了。只要条件允许,一上车就使劲蹬,让车速尽量地快,反正骑快车和慢车克服的阻力是一样的,快骑早点到嘛。 但这个合乎逻辑,合乎科学的推理好象和我们实际的感觉并不一致。慢骑就是省力,而骑快车每蹬一下都很费力。是科学道理出了毛病还是我们的两条腿有毛病?都不是,是大脑出了毛病,分析问题的方法有毛病。 我们忽略了空气的阻力。这个因素到底能不能忽略?影响小就忽略,影响大就不能忽略。空气阻力和地面摩擦阻力不同,不是一成不变的,速度低时很小可以忽略,速度高时,就会变得很大,就不能忽略了,而且会成为影响速度的主要因素。 原来流体的阻力有它的规律,气体和流体对运动物体的阻力是随速度变化的,速度越高,阻力越大。阻力和速度不是成正比,当气体是与物体某一个面相摩擦时,阻力与速度平方成正比;当气体与物体的各个面都摩擦时,阻力与速度的6次方成正比。显然,当自行车的速度成为原来的二倍的时候,空气的阻力增大到原来的64倍,速度变为原来的3倍时,空气阻力变为原来的729倍。所以自行车运动员要把成绩再提高一点都是十分困难的。这已经不是体育的问题,而是物理的问题了。运动员要调整骑车的姿态,减小迎风面积;运动员要穿紧身的高弹的服装,尽可能地减小阻力;要戴上流线型的头盔。传统的自行车的车圈是靠辐条来紧固的,五十多根辐条在空气中高速切割,凭空增添了多少阻力啊!怎么办,去掉所有的车条,换成一块圆板,这样增大了重量却减小了切割空气的阻力,可能也合算。 学过物理学的人都知道,自由下落的物体它的速度越来越快,每一秒比前一秒速度增大10倍,一个人不张开降落伞,从2000米高空落到地面上只需20秒,落地时的速度高达2000米每秒。就如同一发炮弹打在地上。太危险了。 然而,事实上,由于空气阻力,自由落体下落速度是要大打折扣的。设物体A和B从不同高度落下,如果A的初位置更高,那么达到同一高度时,A的速度就要比B的速度大。但是它们在某一时刻的速度只是与它们下落的高度的平方根成正比。而它们受到的阻力是与它们的速度的6次方成正比,也就是说A比B的速度快一些,但它遇到的阻力比B要大数十倍乃至上百倍,它的速度自然就会慢下来,所以,跳伞运动员不张伞自由下落的速度是每秒50米,把身体四肢张开,阻力增大,速度还会减慢。这样花样跳伞运动员才可能调整位置,在不张伞的情况下,后跳的跟上先跳下飞机的,编成美丽的队形。 如果张开降落伞,下降速度就慢得多了,落地速度只有每秒6米左右。
身边的物理 99 身边的物理 99 走路不留神,绊了一下,难免摔跟头。运动时就更难免要摔倒了,踢足球时,一撞一绊,跌倒重重地摔在地下,连滚带爬,弄不好会受伤,伤筋动骨。溜冰场上飞速旋转,往来穿梭,初学者要摔跟头,练高难度动作的也每每摔倒,简直是家常便饭。 冬天下雪,路面结冰,行人战战兢兢,提心吊胆,说不定脚下一滑,坐个“屁股墩”,有的会摔伤尾椎骨。下意识地用手一撑,也可能造成手腕骨折。 看来摔跟头也很有学问,这实际上是体育运动中自我保护的问题。 从物理的运动学角度看,这无非是由运动到静止的过程。运动的物体有动能,停止下来,动能没有了。这部分能量恰恰等于外力对物体所做的功。这个功的效果就是把人撞疼,摔伤,使人皮肉受苦。 但是,如果我们设法把这个过程延长,冲击力就会减少,人也许就不会受到伤害了。在物理的运动学中这是个动量的问题。运动物体的质量与速度的乘积MV叫做它的动量。显然,摔倒后静止的人,动量为零。而由运动到静止的动量之差△MV,等于冲量。冲量是冲力与时间的乘积Ft。也就是说,同样的动量变化量△MV碰撞时所受到的冲击力可能不同,碰撞作用时间长,冲击力就小,时间短,冲击力就大。 足球运动员被绊倒时,如果一个“大马趴”摔在地上,就可能摔断锁骨;如果他用肩头后部着地,就势在地上打几个滚,就不会出危险。因为他通过打滚,延长了这个过程的时间,增大了t,就减少了F,使冲击力减少了。所以摔倒是就地一滚,这个动作从科学上讲是极漂亮的跟头。从电视中我们看到排球运动员倒地接球后还要打个滚,就是这个道理。 初学滑冰的人,总怕摔,所以常常坐一个干干的“屁股墩”,疼得要命;用手扶地,手腕子也很疼。其实,摔倒临落地时,只要把两腿往前伸,“出溜”一下,来个“老太太钻被窝”,让自己的后背着冰,就绝不会有问题的。当然,脑袋要缩一下,不要让后脑勺磕在冰上。另外,滑行时,最好哈着点腰,既降低重心又减少阻力。这时如果失去平衡,你就把双臂伸向前方,“尽情地”扑出去,这样会在冰面上滑出很远,延长了冲击时间,冲力就小了,人也就安全了。 同样的道理,滑雪运动员从十米高台上飞冲而下,落在积雪的山坡上,安然无恙,就是因为他在雪地上滑出上百米才停下。如果这样的高度落在土坡上,毫无疑问是要摔死的。 我们还可以联想到武警战士作凌空扑地的动作时,不是干摔,而是用整个小臂触地,靠大臂的支持力延长落地时间,使这个动作有惊无险。 篮球运动员在接伙伴传球时,手一触球,大臂小臂同时往回缩,就可以减少冲力;足球守门员用手和小臂连挟带拖把球接住也是这个道理。当然也是因为球速太高,冲击力太大,手实在控制不住,只能用这个办法减少冲击力,防止脱手。 反之,我们在马路上骑车,偶尔摔倒,手破了,腿流血了,裤子膝头也破了,就是因为摔得太“干”,马路太涩了,使你无法滑出去来延长碰撞时间。当然,你也不能做横滚动作,万一滚到别人的车轮下,损失就更大了。
声 学 和 热 学 声 学 和 热 学一、选择题(第9题和第11题要充分发挥你的能力。第10题嘛,至今还有些争议呢!)二、填空题(题目总体不难,但都做对不太容易,要有足够强的计算能力和物理思想,试试看吧!)练兵场 声现象、热现象(一)一、选择题1.手拨琴弦,便能听到悦耳的声音,这声音是什么物体振动产生的:( ) A.手指 B.琴柱 C.空气 D.弦柱2.关于声音传播速度,下列说法中正确的是:( ) A.声音传播的速度远小于光的速度 B.各种物质传播声音的速度相同 C.固体传播声音的速度比空气传播的速度小 D.在相同的条件下,不同的声音在空气中传播速度相同3.我们听到物体发出声音,是因为( ) A.发声体在空气中振动,空气振动压迫耳膜振动的结果 B.发声体振动就会引起耳膜振动的结果 C.只要人们看到发声体在振动,就会听到声音 D.只要有发声体,人就会听到声音4.邮局的长途电话亭大都是用玻璃做的,隔音效果好,这主要是因为玻璃:( ) A.能较好地吸收声音 B.能较好地反射声音 C.不能传播声音 D.以上都不对5.关于声波的下列说法中正确的是:( ) A.足够强的超声波才能被人听见 B.人听不见的声音都叫超声波 C.人能听到的声波才叫声音 D.超声波能传到更远的地方 E.超声波可以探测人体的病变 F.次声波能传到更远的地方6.声音“震耳欲聋”,这是它的:( ) A.响度很大 B.频率很高 C.振动幅度很大 D.分贝值很大7.关于声音传播速度的下列说法中正确的是:( ) A.声音在任何物质中传播的速度都相等 B.声音在较疏物质中传播速度较快 C.声音在玻璃中传播的速度比在空气中的传播速度大 D.音调不同的声音在空气中的传播速度不同,音调高的声音传播的速度快8.关于电磁波的下列说法中正确的是:( ) A.通过电磁感应将声音信号变为电信号便形成了电磁波 B.电磁波的频率和速度比声音的频率和速度大得多 C.电磁波的传播不需要任何介质 D.电磁波的实质就是变化的电磁场9.在弹簧秤的下端挂一个金属球,将它完全浸没在水中,当水温从0℃加热到20℃的过程中,弹簧秤的示数将 A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.不断增大 D.不断减小 E.始终不变
一.牛顿第三定律 一.牛顿第三定律 1.物体间的作用是相互的,比如磁铁对铁有吸引力,铁也同时以相同大小的力吸引磁铁;用细绳吊起重物时,细绳对重物有向上的拉力,重物也一定以相同大小的力向下拉细绳。两个物体之间的相互作用的一对力,叫做作用力和反作用力。 实验表明,两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。这就是牛顿第三定律。 2.定律中所阐述的作用力和反作用力的关系,看来与两平衡力的关系是相同的。但值得注意的是,这两对力之间除了“等大、反向、同一直线”的相同点外,存在着许多本质的区别。主要归纳为以下三点: 第一点,作用力和反作用力是同时产生、同时消失的,而两平衡力却不具有这样的特点。 第二点,作用力和反作用一定是性质相同的两个力。如作用力是弹力,反作用力一定也是弹力;如作用力是摩擦力,反作用力一定也是摩擦力;等等。而二平衡力却不然,两个力的性质可能相同,也可能会不同。比如天花板下用轻绳子吊着一个重球。重球受向上的力是拉力即弹力,而向下的力是重力,是一种吸引力,这两个力显然是不同一性质的力。 第三点,也是最容易区别的一点,作用力和反作用力是分别作用在两个相互作用的物体上的一对力。而两平衡力却是作用在同一物体上的两个力。 搞清它们的区别,其目的在于解决力学问题时避免发生因混淆而造成的错误。 返回主题--------------------------------------------------------------------------------二.学会物体受力情况分析 一个物体所受外力的情况,对于物体究竟怎样运动起着决定性的作用。因此,分析物体的受力情况是解决力学问题不可少的一步。在实际问题中,一个物体往往同时与周围几个物体发生相互作用。为了正确地找出物体所受的各力,做到既不多,也不少,可以设想把它从它所处的环境中隔离出来,然后逐次分析与它发生相互作用的物体对它施加作用力的情况。这种分析方法通常叫做隔离物体法,简称隔离法。 运用隔离法对物体进行受力分析主要有以下几步: (1)确定研究对象,画出简图; (2)根据重力、弹力、摩擦力产生的条件,顺次分析物体在它所处的环境中是否受这些力; (3)画出受力分析图。返回主题 --------------------------------------------------------------------------------例1.分析下列物体各受什么力作用?各力的方向如何?施力物体分别是什么? (1)图1中用细绳吊挂在墙上的光滑球。 分析:与球发生相互作用的物体有地球、墙壁和绳子,其中地球给球以竖直向下的重力G;墙壁给球以支持力N,方向与墙垂直,指向球;细强给球的拉力T,方向沿绳向上。因为球是光滑的,所以没有摩擦力。 球的受力分析见图2 (2)图3所示沿斜面向上滑动的木块。 分析:在木块所处的环境中,与木块发生相互作用的物体有地球和斜面,其中地球给木块以竖直向下的重力G;斜面给木块以垂直于斜面向上的支持力N;由于木块沿斜面上滑,所以受到斜面给它沿斜面向下的滑动摩擦力f. 木块的受力分析图见图4 (3)图5所示A端用细绳吊在天花板下,B端搭在水平地面上静止的均匀铁棍AB. 分析:在铁棍AB所处的环境中,与它发生相互作用的有地球,地面和细绳。其中地球给铁棍以竖直向下的重力G;地面给铁棍B端以竖直向上的支持力N;绳给铁棍A端以沿绳方向上的拉力T;由图可以看出,铁棍有被向左拉动的趋势,所以受到地面给的水平向右的静摩擦力f.铁棍的受力分析图见图6. 分析以上几个实例及其他情况可以小结出,在力学范围内分析物体受力的一般规律: A.地球上的任何物体都受重力; B.如研究对象与其他物体有接触面,在接触面上物体有弹性形变时,则物体受垂直于接触面方向的弹力作用;当与被接触的物体间有相对运动趋势时,物体可能受平行于接触面方向的摩擦力作用。
上期运动学习题选解 上期运动学习题选解 一、本题中所谓火车“通过大桥”,是指“车头上桥,到车全部离开大桥”,在全部过程中车头上一点走过的距离是S=l桥+l车,∵S=vt S=5米/秒×715秒=3575米,则l桥=3295米 6. =3.83米/秒 7.由题意知,A站发出车的时间间隔为5分钟,那么两车的距离间隔为△S=vt=两车相对运动速度为V=V甲 +V乙=120千米/小时,△t=乘客每2.5分钟遇见一辆对面来车。乘客的旅途时间为则其遇到的车数n=. 根据题意,乘客途中遇到n辆车,不含由B站发车时到达的车和到达A站时将启程的车,所以,途中共遇到11辆车。 8.= 9.设扶梯长l. v人梯=; ∴ 10.设船速为v船水,则顺水时 v船地=v船水+v水,逆水时,v船地=v船水-v水 设甲、乙码头相距s米 ∴t= 同样t= 解得 v=25米/秒. 11. 本题以陆地为考照物,是个复杂的计算题。若以水为参照物,则钓竿留在水中4分钟,这4分钟里竿随水漂出600米,则v水= 12. 解,设通讯员的速度为v1,队伍的速度为v2,则 得 2v1=3v2; v1= 队伍通过的路程:v2t=288(米) 通迅员走过的路程:s1=v1t=v2t=×288=432米 即通讯员共走了432米. 二、选择题 14. 甲车上乘客看到了乙车和树木都往北,由于通常以大地为参照物时,树木不动,则甲车是朝南;而且乙车比树木向北移动慢,则乙车也是朝南,但比甲车慢。 16. 图1中甲图是路程—时间图象,曲线表示随时间变化而物体一直在某一点位置没变,其速度为零。乙图也是路程—时间图象,路程随时间正比变化,表示物体在作匀速直线运动;丙图是速度—时间图象,表示速度一直没变,物体在作匀速直线运动。丁图表示速度随时间而增加,是加速运动图线,同此 乙图与丙图表示相同规律.
滑雪板和冰刀 滑雪板和冰刀 “滑雪板做得又宽又长是为了减小压强,对吗?”不止一个同学这样问我。答案是肯定的,因为,这其实谁都知道的,可是为什么要减小压强呢?有什么道理,他们却百思不得其解。 滑雪是一种运动方式,甚至也是一种交通方式。这在北京是不可想象的,一冬天难得下一两场雪,打雪仗、堆雪人还没玩够,雪就化了。这时候,人们是避免骑自行车,或者开汽车的。因为雪被踩实了,轧紧了,表面光溜溜的,摩擦力太小,汽车刹不住车,自行车稍不留神就东倒西歪。不过,踏着洁白的雪走上一段,也满有诗意的,等不了几天,雪就化了。但是在北大荒,在俄罗斯的西伯利亚,在芬兰,遍地半年不化的白雪带来的就不光是诗意了,还有出行的困难。 比如,在北大荒的深山老林,有的地方积雪没膝,有的地方更深,人迹罕至,不可能有那么多的车辆把路面上的雪轧平。再说,在偏僻的山林,哪有路哇!一个人要从一地到某地,必须趟着没膝的深雪,一步一个脚印地前进,每前进一步,都是一次用脚把雪踩平的活动,这需要做多少无用功啊! 如果人在雪面上行动,而不落到地面上来,那么冰雪表面与雪撬的摩擦力是很小的,不必很大的牵引力,也不必把雪压实去做无用功了。关键是雪能托得住人吗?这就看受力面积了。 我们知道,一个人双脚站立,对地面的压强可达到1.5×104帕,即1.5万帕。如人踩着又宽又大的雪撬,把人踩雪面的面积增大20倍,那么,人对雪的压强就减小到原来的20分之一,人就被托在雪的表面,人就几乎不受摩擦力而“畅行无阻”了。 其实,没有摩擦力并不美妙,也无法畅行无阻,反而有时简直寸步难行了。是吧!人光凭两条腿,在操场上可以疾走飞奔,在冰场上却前仰后合。这不就因为没有了摩擦力吗?人走路时靠后脚蹬地面的静摩擦力的反作用力作为前进的动力,靠前脚触地的滑动摩擦力和静摩擦力来导向,否则就走不稳。有了雪撬可以保证人不落入雪坑里,可以大大地减小摩擦力,却使人前进不得了。大家在电影中看到,著名间谍007邦德在冰雪上行走时,要持两支手杖,形如直直的拐杖,上端有个皮带环,套在手腕上,防止没握住时从手中滑脱,手杖的下端30厘米高处有两个圆环,这是为了雪太深时不必捅到底就可以得到反作用力。总之,有了手杖,向后支撑,人就可以前进了。 至于拐弯,可以用手杖在地面上支撑一下就拨正了航向,就如同一个顺水飘流的竹筏子,当它要向左拐弯时,只要把竹篙插进右侧的水里,点一下,利用反作用力,就向左了。在初中物理中解释说,这叫“力是改变物体运动状态的原因”。还有一种拐弯方法,运动员只要把身体微微左倾,这时人受的重力和雪对人的斜向上方的支持力的合力就使人产生了一个进行圆周运动的向心力,人就转弯了。 可是,善于联想的同学马上就蹦出了新的问题——即然如此,为什么滑冰就不用手杖?滑冰的冰刀不仅不会加长加宽,反而要开刃,要把冰刀磨得很锋利?其实,答案就包含在提问中了,或者说,只要仔细观察现象,就很容易分析出答案来。 滑冰、滑雪、行车、走路都必须有一个与地面的作用力,利用它的反作用力来作为前进的动力,至少是起动的力,因为没有这个力物体就会保持出发前的静止状态;运动起来之后,要尽量地减小阻力;同时,靠调整姿态或与地面的摩擦力来调整方向。(例如跳水运动员靠调整姿态,调整重心来改变运动;飞机靠调整尾翼和两机翼的水平情况来改变方向)。 滑冰一般不用手杖,它要靠运动员用冰刀蹬冰。要蹬冰,就只有用冰刀的刃去啃冰。刀刃必须很薄、很锋利。这样压强就大,就可以获得很大的阻力(摩擦力)。要注意,滑冰时重心必须放在前进的脚上,这样,另一只脚就可以做各种动作,比如蹬冰前进、调整方向和各种精彩美丽的动作。因此,重心所在的那只脚上,冰刀必须与前进方向一致,这样,刀与冰面几乎是没有摩擦力的。熟练的运动员可以很巧妙地掌握冰刀与冰面接触的位置,要蹬冰和要转弯时,尽量地利用锋利的刀刃,而滑行时则尽量避免更多地“吃冰”。 还有一个有趣的现象,冰刀在冰上划过之后,总会留下两道白色的痕迹。这是冰刀刻出来的。滑冰很微妙,没有刻痕不行,刻痕太重了也不行,做各种不同的动作要求的刻痕也不同。显然,运动员前进时,没有刻痕就不能控制方向;此外,冰刀的钢铁与冰面是有一定的摩擦的,刻痕处压强大,而冰是在压强增大时熔点降低,也就是说刻痕处由于刀刃的重压,冰熔化了,相当于在冰刀前进的道路上抹了一层水的润滑剂,从而减小了摩擦阻力。 速滑、花样和打冰球对动作要求不同,冰刀形状不同,刀刃的形状也不同。速滑要尽量地减小摩擦以保证速度,因而刀很长,只有在转弯时利用刀刃吃冰,刀刃形如桌子的棱角,是90°的。而打冰球,起动、停止、左躲右闪,转动腾挪,刀就要短些,刃要锋利些,槽要深一些。花样运动员离不开旋转翻飞和翩翩的舞姿,动作要求是小、快、灵、变化,而不要求直线运动速度,因此冰刀要短,刃槽要深,刃要更锋利,为了适应花样滑冰的急转急停,除了锋利的刀刃,还要在冰刀的前端加一排齿,以便更好地控制动作。 总之,工具是为人的需要服务的,人们掌握了物理规律,就根据不同的需要设计和改进它们,使之更好使,更得心应手。
第四章 简单机械和功 第四章 简单机械和功 本章教材所介绍的简单机械有两大类,一类是杠杆类简单机械,它包括:杠杆、轮轴、滑轮,另一类是斜面类简单机械,它包括:斜面、螺旋。另外,液压机也是简单机械。 简单机械的原理有杠杆平衡原理、功的原理。这些原理也是力矩(力与力臂的乘积)平衡,功能关系,能的转化与守恒定律等物理基本规律在简单机械上的具体应用。这些原理,规律又涉及到力、力臂、功、能、功率、效率等基本概念。 功和能是物理学中的基本概念,它为解决力学问题提供了另一种有效的方法,讨论力学问题,一是从物体静止或匀速直线运动状态下的二力平衡关系入手;二是从杠杆类简单机械的平衡条件入手;三是从压强求压力,从胡克定律求弹力,以及用阿基米德定律求浮力等方法入手。通过学习本章学生可以从功、功率、功的原理以及机械效率等角度去思考力学问题。这样可以补充和加深过去的力学知识,并为热和功,电功和电能的学习做好准备。功和能是紧密联系的。例如:用手抛出一个皮球,对皮球做了功,贮存在人体内的一部分化学能就转变为皮球的动能;又如举起一块石头,对石头做了功,贮存在人体内部的一部分化学能就转变成了石头的势能,放开了石头,石头在重力的作用下加速下落,重力对石头做了功,石头的势能又转化成它的动能。石头下落的路程越长,重力对它做的功就越多,势能转化为动能的量就越多。由此可以看出转化能量的多少,都可以由做功的多少来确定。因此可以说:功是能量转化的量度。本章预备知识是:1.杠杆:在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。 (1)杠杆的五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,要求会画杠杆示意图。 (2)杠杆平衡原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1·L1=F2·L2 (3)用杠杆平衡原理分析轮轴与滑轮的作用。 定滑轮是等臂杠杆,不省力,但可以改变力的方向。 动滑轮是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮可以省一半的力 滑轮组既能省力又能改变力的方向。重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重力的几分之一。(n为承担总重力的绳子段数)2.功和功率
好东西 很多时候,有很多学生会有这样的感觉,物理课上如果老师能在讲完枯燥无味的物理概念和规律之后,用物理定律分析几个生活中的现象,注意力会一下子被吸引过去。 啊!太有趣了。原来是这么回事啊!这时再看黑板上的那个表达式就不那么别扭了,油然升起一股喜悦。 是啊,小时候百思不得其解,百问不得其因的难题,却让黑板上这样一个简单的式子说明白了。物理学真是太伟大了! 是的,物理学的伟大不仅在于它能解释我们日常生活经验无法解释的现象,而且还在于它存在于我们生活的各个角落,无处不有物理规律在起作用。 仅是课堂上讲过的几个例子实在是太不够了,现在我们可以用手中的工具——物理知识,去分析自己生活中遇到的现象。 为什么爆米花的体积比原来的米的体积要大得多?
爱因斯坦给后人写信 一天,爱因斯坦正在撰写光电效应定律的论文,美国总统罗斯福打来电话,让他给5000年后的人们写一封信。爱因斯坦笑了,说:“总统,您真会开玩笑,要我写些什么呢?” 罗斯福非常郑重地说:“把我们这个时代人们的思想和科学的发展,告诉5000年后的人们,让他们对我们有所了解。”“这样的信,即使写了也没法寄啊!”爱因斯坦说,“没有这样的邮差。” “这个,我考虑过。”罗斯福成竹在胸,“有的。我们给他们做一个安全固定的信箱,5000年后,他们到那里去取就是了……”爱因斯坦饶有兴趣地点点头说:“还是总统有办法。” 罗斯福1933年任美国第32届总统,业绩辉煌。他所以叫爱因斯坦给5000年后的人们写信,要的是名人效应。爱因斯坦是伟大的科学家,在物理学的许多方面做出了卓越的贡献,特别是相对论,揭示了空间—时间的辩证关系,无论在科学上还是在哲学上,都具有重要的历史意义。 1938年8月10日,爱因斯坦写了《致后人书》—— “我们的时代富于创造思想。我们的发现本应该可以大大地使我们的生活轻松愉快。我们利用电能横渡大洋。我们使用电能来减轻人类的繁重的体力劳动。我们学会了飞行。我们利用电波很容易地把消息发到全球各地去。” “但是,虽然有着这一切,我们的商品的生产和分配是完全无组织的,人们必须生活在忧虑中,担心被人从经济生活中抛出,失去一切。除此之外,生活在不同国家中的人们每隔一个长短不等的时间就要进行互相杀戮,因此,每一个想到未来的人必然都生活在经常的忧虑中。” “我相信,我们的后人将怀着一种理所当然的优越感读上面这几行文字吧。” 爱因斯坦的这封给后人的信是用特制的墨水和纸写成的。与其它的文件一起装进一个特制的钢体里,埋入纽约当时准备动工兴建的国际博览会建筑地基下面15米的花岗岩洞内,地面立有一碑柱,要人们在5000年后,即公元6938年取出钢体内的东西。 爱因斯坦的《致后人书》,许多报刊上登过,5000年后的人们如果只想读到这封信,根本用不着去碰国际博览会地基下的那颗“定时炸弹”。 [1]
太阳耀斑发现反物质 能量足够全美国动力用两天 据美国天文学会发布的最新消息,科学家对太阳耀斑进行观测分析后发现,太阳耀斑在释放出大量能量的同时,产生了反物质,而且这些反物质与正常物质相遇并湮灭的地区与预期的地区不一样。 太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动,最大的太阳耀斑释放出的能量,相当于10亿颗100万吨级核弹的威力。美国航空航天局研究人员利用高能太阳分光镜成像卫星,于2002年7月23日拍摄了太阳耀斑的图像。研究人员发现,这次太阳耀斑产生了大约半公斤反物质,这个量足以满足全美国两天的动力需求。 反物质就是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生巨大爆炸,并产生巨大能量。由于反物质是在高速碰撞中产生的,因此研究人员推断,在太阳耀斑期间,被加速的高速粒子同太阳大气中的慢速粒子间的相互碰撞产生了反物质。 科学家们原来预期,反物质将在产生的瞬间与正物质相遇,并在同一地区迅速湮灭。但是,观测到的情况似乎不是这样。分析结果显示,2002年7月23日太阳耀斑产生的反物质可能在比反物质产生地区粒子密度低1000倍的地区湮灭。研究人员认为,反物质的这种反常行为可能是由太阳耀斑造成的,太阳耀斑使反物质在一个地区产生,但却在瞬间被带到另一个地区,与那里的正物质相撞湮灭。 这一研究结果将发表在10月1日出版的《天体物理期刊通讯》。
手机最怕什么 手机最怕什么 你知道手机最怕什么吗?大自然的迫害和你自己的疏忽不小心都是造成它缩短寿命的原因!在这里提供五个手机的最怕,供大家参考。 第一怕:潮湿的环境损害: 避免在潮湿的环境(海边/雨中)使用手机,以免大量水气侵入电路板形成水渍,造成短路,或使金属接口氧化。因为如果充电孔氧化,充电时易发生烧机的危险。应适度地使用手机,使其内部产生一定的温度,自然蒸发平常所累积的水气。而如果手机闲置长期不使用,需加以特别的防潮处理。泡水:很明显,什么玩意儿泡过水以后还能活蹦乱跳的? 硫磺:在硫磺重的地方应避免使用手机,以免加重金属氧化情形。 第二怕:碰撞造成的损害: 基本常识,机械碰撞容易受损。挤压:手机受力压迫,伤害虽不至于像摔机般直接,但某些屏幕出现黑点的情况,大多是液晶受挤压破裂流出所造成。因为液晶屏幕所能承受的压力相当有限,使用者千万要注意! 第三怕:温度环境的损害: 手机应避免受热曝晒。尤其是夏天汽车内的高温,容易让电路板或电池因高温产生变化,屏幕也容易因材质变化而扭曲变形。温差:手机进出空调房间时产生的温差,冷空气所凝成的水气可能会腐蚀电路板,造成电子零部件短路,影响手机寿命! 第四怕:关于电池使用不当的损害: 若非使用原厂电池,手机与电池间的接点密合度就不如原厂电池。长期晃动下来,有可能会有接点松弛,容易发生瞬间断电的情况。 充电:充电时不要开机,以免手机充电时的高温影响电路板。汽车充电器应在车子发动后再插上,以免发动时的瞬间高峰电流循电路回流到手机,对内部零件造成破坏。常出国的朋友最好多带一些备用电池,否则一定要使用原厂配套充电器,以免电压不同而伤机。 静电:人体带有静电,若手机的拆装动作未在可释放静电的平台进行,有可能让静电夹带杂质侵入机身,造成短路。 第五怕:灰尘,油脂的危害: 灰尘的累积也会妨碍电路板接点间的电流传导。 油脂:手机面板长期贴面使用,脸部的油脂有可能渗入机身,污染内部线路,造成
浅谈中考物理复习之策略 浅谈中考物理复习之策略 关键词:明确思想 课堂效率 讲练结合摘 要:中考复习,教师至关重要,要明确指导思想,改变教学理念,制定完整的教学计划;课堂教学要深化知识、优化方法;依“标”靠本、精选习题、画龙点睛。 中考前的复习是师生最紧张最辛苦的时候,复习的思路、策略直接关系到复习的成就,在此期间,教师的引导将起到至关重要的作用。 一、明确指导思想,改变教学理念,制定总复习计划。总复习可分为两个阶段:第一阶段是全面复习,要求教师站得高 看得远,要总揽全局,覆盖全部知识内容;知识点要再现一次,巩固对原有知识的理解和应用;要以课本为基本的复习材料,切记必免偏题、难题、怪题等题海战术,重视课文的重要叙述、例题的分析、各实验的基本作法、各图示的说明及练习题的解法等。要逐字逐句的让学生明白,这才是抓住了根本,复习的效益才能更高。第二阶段是重点复习和专题讲解阶段,教师要抓住关键,突出重点。分析教学大纲、分析往年的中考试卷,总结出各部分知识点出题的形式,强化部分重点题型。如力学中力和运动的关系、力的平衡是解决压强、浮力、机械功、机械能的关键,也是中考选择题将联系到的问题,可以做一个专题练习重点突破。电学中分析电路的变化是解决很多电学问题的第一步,而根据实际需要设计电路问题也要熟知电路的联接关系及电路的变化,可从几套模拟试题中多提炼一些电路变化问题,让学生反复熟悉,达到举一反三。二、上好复习课,提高课堂效率。 复习过程中要再现知识点、联系各知识点。课堂上切不可简单的重复知识,而是在学完力、热、声、光、电五大块知识后的再现,是在一定高度上的再现、是在一定知识层次上的再现。再现知识不是仅仅知道知识的结论,更要注意知识形成的过程,这也是学生由“学会”到“会学”的飞跃。譬如,做功是改变内能的一种方式,首先让学生认识做功是力做功,力做功的判断是力学中的内容,它可以使物体的内能增大或减小。这体现了力和热的联系,同时要认清做功只是改变内能的一种方式,并不是所有的做功过程都可以改变物体的内能。这样,学生对做功及内能的改变就有了一个新的认识,学生即可以分析实际现象。再如,复习测量时,测物体的长度有一个多次测量求平均值的问题,这时完全有必要与伏安法测电阻联系起来,使学生认识到一种实验方法并不一定只在一个实验中使用,同时感受到很多物理实验、物理结论的得出都有共性,从而达到举一反三。复习课中更要深化知识,优化方法。对于一些重要知识,复习时必须深化。如对测物质的密度、二力平衡、牛顿第一运动定律、欧姆定律、电功、电功率等综合应用问题,做深入的分析、延拓知识,深入理解它们,才能灵活运用。例如,牛顿第一运动定律(一切物体在不受任何外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态和静止状态)中,“不受外力作用”是受力的情况,而“保持匀速直线运动状态和静止状态”是运动状态,它重点阐述的是力和运动的关系,使学生理解物体不受力一样可以运动,认识到力是改变物体运动状态的原因。然后,再举出一些例子让学生分析其正误,如“物体运动一定受到力的作用、物体受力运动状态一定改变”等,真正做到错误让学生析、是非让学生辩,思路让学生讲、疑问让学生议。打破“教师讲、学生听”的旧模式,使学生自主化学习,掌握基本思路,总结解题方法,提高基本技能,达到“会学”的境界。三、讲练结合,着重课本,精选习题。课本是教学的依据,也是复习的依据,离开课本,复习就成了无本之木、无源之水。好的复习资料并不是没有,但它只是课本的补充,知识的深化及应用,对课本的延拓和引伸。因此,课本与好的资料相辅相成起着积极的作用,学生做题,讲究少而精,学生做后,一定要注意反馈,发现问题及时讲解,做十套题不如做好一套题、讲好一套题。学生做过的题一定要让学生明白,哪些做对了,为什么;哪些做错了,为什么;与此题相类似的题还做过哪几个,还有没有其它的解题方法。防止做后不会的还不会,会的不熟悉。而且,在引导学生复习过程中,不要为了懂知识而去讲知识、不要为了一道题的结果而去讲这一道题,讲题要有代表性,更重要的让学生理解各知识得来的过程与方法,使学生由“学会”达到“会学”。对新型试题多加练习,培养学生的应变能力。例如,新型的实验设计题、探究性实验题,解题方法不是一种,给出的器材相同但可做多个实验;给出不同的器材可得到相同的结论等。通过一题多解、多题归一等,培养学生思维的灵活度和广阔性,同时增强学生思维的求异性、独创性、发散性。在复习中要注意搞好纠错习题的强化与讲解。可进行常见错误专题化考试或常见错误专题课,集中纠正错误,提高纠错效率。课堂上有意识地设计学生误答的习题,等待学生误答的出现,经过学生的讨论、教师的分析,综合归纳把问题讲透。选择习题对学生进行规范化训练。例如:审题训练、解题思路训练、解题书写过程训练、字母表示物理量规范化训练、画图规范化训练。防止学生在考试中会做的题由于解题不规范而丢分,从而提高解题的正确率。总之,复习要以增强学生素质,提高学生的综合能力,发展学生的思维,培养学生的个性为目标,学生只要有了自己的思维、自己的方法,一定能考出好成绩。
实验与观察的针锋相对---亚里士多德与伽利略的论战 实验与观察的针锋相对---亚里士多德与伽利略的论战 亚里士多德是古希腊著名的科学家,由于时代的局限和科学条件的限制,提出了许多观点,当时被人们认为是正确的、后来又被科学实验否定,意大利科学家伽利略就是敢于挑战所谓权威的众多人之一,从下面仅供的两个例子中我们就可以看到科学与谬误针锋相对斗争的一个侧面一、关于运动与力1、亚里士多德。观察现象:马用力拉车,车前进;马停止用力,车就停止结论:力是维持物体运动状态的原因解释:物体受到力的作用,才能运动;不受力,物体就静止不动 2、 伽利略。理想实验:小球沿一个斜面的某一固定高度从静止开始滚下,如果没有摩擦力,小球将运动到另一个斜面上,其最后高度与小球原来静止时的高度相同。结论:力不是维持物体运动状态的原因解释:在水平面上运动的小球,之所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故;若没有摩擦力,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去。正确结论:力是改变物体运动状态的原因3、现代验证实验:气垫导轨模拟实验,在无摩擦的条件下,物体的运动与是否受力无关二、关于自由落体运动1、 亚里士多德。观察现象:石头与小木片从统一高度从静止开始往下落,结果石头先落到地面。结论:物体下落的快慢是由它们的重量大小决定,物体越重,下落的越快解释:物体的运动速率同物体所含的物质多少成正比,由于重的物体比轻的物体含的物质多,所以重的物体要先落地,即速度与重量成正比2、 伽利略。逻辑推论:假如速度与重量成正比,取一个大石头、一个小石头,从相同的高度同时从静止开始落,大石头下落的快,小石头下落的慢;如果将它们栓在一起,情况如何呢?结论一:快的会被慢的拖着而减速,慢的会被快的拖着而加速,因而它们将以比原来哪个较重的物体小一点、比较轻的快一点的速度下落。结论二:栓在一起后,它们的总重量大于大石头的重量,它们的下落速度应该比大石头的速度还快。焦点:两个结论很明显自相矛盾。分析:只有假定物体运动速度与重量无关才能消除这一矛盾。正确结论:无论轻重物体,只要只受重力作用,都是初速度为0的匀速直线运动3、后期验证实验:比萨斜塔实验,大小不同的两个金属球,从同一高度同时静止开始下落,结果同时落地。 由上面可以看出,亚里士多德尽管一生成就卓越,开拓了科学研究的新时代,但是由于只凭观察、推理,过分夸大了形式逻辑的作用,忽视了实验验证这一重要手段,导致了许多错误,在学习时,我们必须要坚持“实践是检验真理的唯一标准”,培养科学的世界观。
磁共振仪的发明 磁共振仪的发明 核磁共振仪广泛用于有机物质的研究,化学反应动力学,高分子化学以及医学,药学和生物学等领域。20年来,由于这一技术的飞速发展,它已经成为化学领域最重要的分析技术之一。 早在1924年,奥地利物理学家泡里就提出了某些核可能有自旋和磁矩。 "自旋"一词起源于带电粒子,如质子、电子绕自身轴线旋转的经典图像。这种运动必然产生角动量和磁偶极矩,因为旋转的电荷相当于一个电流线圈,由经典电磁理论可知它们要产生磁场。当然这样的解释只是比较形象的比拟,实际情况要比这复杂得多。 原子核自旋的情况可用自旋量子数I表示。自旋量子获得,质量数的原子序数之间有以下关系: 质量数 原子序数 自旋量子数(I) 奇数 奇数或偶数 1/2, 3/2 , 5/2…… 偶数 偶数 0 偶数 奇数 1,2,3…… 1>0的原子核在自旋时会产生磁场;I为1/2的核,其电荷分布是球状;而I≥1的核,其电荷分布不是球状,因此有磁极矩。 I为0的原子核置于强大的磁场中,在强磁场的作用下,就会发生能级分裂,如果用一个与其能级相适应的频率的电磁辐射时,就会发生共振吸收,核磁共振的名称就是来源于此。 斯特恩和盖拉赫1924年在原子束实验中观察到了锂原子和银原子的磁偏转,并测量了未成对电子引起的原子磁矩。 1933年斯特恩等人测量了质子的磁矩。1939年比拉第一次进行了核磁共振的实验。1946年美国的普西尔和布少赫同时提出质子核磁共振的实验报告,他们首先用核磁共振的方法研究了固体物质、原子核的性质、原子核之间及核周围环境能量交换等问题。为此他们两位获得了1952年诺贝尔物理奖。50年代核磁共振方法开始应用于化学领域,1950年斯坦福大学的两位物理学家普罗克特和虞以NH 4NO3水溶液作为氮原子核源,在测定14N的磁矩时,发现两个性质截然不同的共振信号,从而发现了同一种原子核可随其化学环境的不同吸收能量的共振条件也不同,即核磁共振频率不同。这种现象称为 "化学位移"。这是由于原子核外电子形成的磁场与外加磁场相互作用的结果。化学位移是鉴别官能团的重要依据。因为化学位移的大小与键的性质和键合的元素种类等有密切的关系。此外,各组原子核之间的磁相互作用构成自旋——自旋耦合。这种作用常常使得化学位移不同的各组原子核在共振吸收图上显示的不是单峰而是多重峰,这种情况是由分子中邻近原子核的数目,距离用对称性等因素决定,因此它有助于提示整个分子的。 由于上述成果高分辨核磁共振仪得以问世。开始测量的核主要是氢核,这是由于它的核磁共振信号较强。随着仪器性能的提高,13C,31P,15N等的核也能测量,仪器使用的磁场也越来越强。50年代制造出IT(特拉斯)磁场,60年代制造出2T的磁场,并利用起导现象制造出5T的起导磁体。70年代造出8T磁场。现在核磁共振仪已经被应用到从小分子到蛋白质和核酸的各种各样化学系统中。
噪声的作用 噪声的作用 噪声一向为人们所厌恶。但是,随着现代科学技术的发展,人们也能利用噪声造福人类。 噪声除草 科学家发现,不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理,人们制造出噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发,这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草,用“欲擒故纵”的妙策,保证作物的顺利生长。 噪声诊病 美妙、悦耳的音乐能治病,这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢?最近,科学家制成一种激光听力诊断装置,它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时,它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声,振动耳膜,然后微型电脑就会根据回声,把耳膜功能的数据显示出来,供医生诊断。它测试迅速,不会损伤耳膜,没有痛感,特别适合儿童使用。此外,还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。 有源消声 通常所采用的三种降噪措施,即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪,都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声,人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是:所有的声音都由一定的频谱组成,如果可以找到一种声音,其频谱与所要消除的噪声完全一样,只是相位刚好相反(相差180°),就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是:从噪声源本身着手,设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来,有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”
喊出来的奇观 湖南省新宁县万峰山下,有一个一喊就出水,不喊水不流的岩洞。岩洞高8米、宽4米,洞口稍高向内倾斜。进洞10米处有一高1.5米的石台,连着洞壁,上有1米长10厘米宽的缝隙,若有游人在面前大喊几声,2分钟后便有碗口粗的清水从缝隙中流出,时间可长达5分钟,如果再喊水再流,不喊水不流. 四川阿坝、松潘县终年积雪的雪山山脚下有喊瀑。游人只要对着突兀的巨石喊几声,巨石就会像被泪水湿透一般,尔后水珠慢慢地成串地下淌。喊声越大,水流越多。若喊声响亮,则会形成瀑布。喊声停止,瀑布就慢慢停止。 四川宝兴县与小金县之间的一个海子山中,每当云雾四合,山阴林暗,暴雨来临之际,游人若是高喊几声,便会形成局部下雨的奇观,喊声一停,雨滴随即无影无踪。这一喊雨奇观是可遇而不可求的,所以更为诱人。
为什么泡菜坛子的上方 要有一个环状水槽? 有一种制做泡菜的坛子,其外形结构如图所示。陶制的容器上方有环状水槽。把泡菜汤和需泡制的莱放进坛后,将碗倒扣在环状水槽上,并在水槽内加适量的水,就可以泡制泡菜了。 泡制泡菜是乳酸菌对菜进行加工的过程,乳酸菌是厌氧菌,也就是说腌制泡菜应在隔绝空气的条件下进行。环状水槽上倒扣一个碗,加适量水后,水槽被碗边分成了两个底都相通的容器,即连通器,根据连通器原理,碗边内外的水面相平。这样坛内外的空气被水隔开。空气不能进入坛内,保证了坛内的化学变化正常进行。 另外,坛内发生化学变化产生了气体,当坛内气压大于坛外大气压强时,这部分气体还可以通过环状水槽的底部的水排出坛外。 可见环状水槽起着隔绝空气和单向阀门两个作用,在泡制泡菜的过程中起着关键的作用。如果你家正在用泡菜坛子泡制泡菜的话,千万别忘了给环状水槽添水,因为水槽浅,盛不了多少水,很容易蒸发完,使泡菜坛内外气体相通,使泡菜汤发生霉变,长了一层白毛,只好将其全部倒掉,那多可惜呀!
水开后摸壶底,烫手吗? 水开了,这时你若迅速把壶提起来并勇敢地把手贴到壶底,发现壶底并不烫手,若过一会才把手贴向壶底,壶底反而又烫手了。为什么会出现这种现象呢? 壶底是离热源最近的地方,也是水汽化最集中的地方。水开后,在壶底产生一串串汽泡,并上升到水面,这就是沸腾。水沸腾要吸收大量的热,在水壶离开火炉后的一瞬间,水的沸腾仍在进行,所以此时壶底附近的热大量地被吸收,暂时降低了壶底的温度,因此壶底并不烫手。可是过一会儿后,水停止沸腾,不再冒汽泡,壶底和水温相同,壶底也就烫手了。
为什么“响水不开”, “开水不响”? 用水壶烧开水的时候,是不是非得掀起壶盖来,看一看水开了没有呢?不是的,我们可以根据听到的声音来判断水是否烧开了。在水沸腾之前,水壶里的水发出一种“嘶嘶嘶嘶”的声音,而且逐渐增强。随后这种声音消失,接着产生一种较粗暴的响声。当水开了的时候水的声音就变得柔和得多了。所以老百姓有句俗话叫做“响水不开,开水不响”。为什么会出现这种声音现象呢?当水壶里的水被加热的时候,在壶底形成了许多小气泡,每个气泡发出一个声音,汇合起来就变成了“嘶嘶”声。水壶被继续加热,小气泡体积膨胀离开壶底上升到较冷的水中,气泡破裂,发出了较强的噪声,这个过程持续一段时间,水温逐渐升高,气泡破裂的位置距水面越来越近。当水完全沸腾的时候,壶底的水气泡到达水面然后破裂,其声音反倒降低了,只有了较轻柔的溅水的声音。
华伦海特 华伦海特 华伦海特(DanielGabrielFahrenheit,1686~1736)物理学家。1686年5月24日生于但泽(现格但斯克,波兰)。曾在德国、英国、丹麦和瑞典旅行学习,拜访过许多科学家和仪器制造者,获得仪器制造者的职业。1717年移居荷兰阿姆斯特丹,在这里被核准为仪器制造专家。他建立了一个机械车间,制造温度计、气压计、液体比重计和其他物理学和天文学仪器,并潜心于气象学、物理学方面的研究。 华伦海特1709年发明了第一只实用酒精温度计。1714年又改用水银作测温物质制成水银温度计,定出了历史上第一个经验温标——华氏温标,使温度测量第一次有了统一的标准。从而使热学走上了实验科学的道路。最初华伦海特选用两个固定点:把水、冰和氯化氨或盐的混合物的温度作为一个固定点,定为零度,把健康人的体温作为另一个固定点,定为96度。后又把冰水的混合物作为第三个固定点,定为32度。后来华伦海特又扩展了他的温标,把水在标准大气压下的沸点作为一个固定点,定为212度。1724年正式确立了以他名字命名的温标,同年华伦海特被选为英国皇家学会会员。华氏温标规定冰点(标准大气压下冰与被空气饱和的水之间的平衡温度)为32度,水的沸点(标准大气压下水和水蒸气之间的平衡温度)为212度。历史上以华氏温标所定义的温度叫华氏温度。随着科学技术的进步,人们早就不再用华氏温标。现在一些国家(美国和加拿大等)在许多情况下仍继续使用华氏温度,但这已不是原来的华氏温标所定义的温度,而是按下列数学公式所定义的温度:tF=32+(9/5)t。tF是华氏温度的值,t是摄氏温度的值。华氏温度的单位为华氏度,常用符号是°F。1华氏度的大小恰好等于5/9摄氏度。 华伦海特还进行过一系列的实验研究。他发现了每一种液体都像水一样有一个固定的沸点,液体的沸点随气压的不同而变化,这一发现对精密的计温学是个很大的贡献。他研究了液体的沸点与压强和溶于其中的盐的含量关系,设计成功带气压表的温度计。1721年他发现了水在冰点以下仍保持液态即水的过冷现象。他设计成功新型比重计,编制了物体的比重表。这些为物质热学性质的进一步研究奠定了基础。 华伦海特于1736年9月16日在荷兰逝世。
乘飞机时,乘务员为什么要发给乘客口香糖? 当你乘飞机旅行时,乘务员总是要在飞机起飞前发给你口香糖,这是不是为了给你的旅行增加甜蜜的味道?不是,而是为了减轻你在飞行中的不适。我们知道大气层空气的密度是变化的,大气压强随着高度的增加而减少。虽然我们的大型民航客机的机舱是密封的,但是在飞机起飞、降落和航行中,机舱内空气的压强还是会有较大的变化。人在地面时,地面的大气压强为1个大气压左右,人的耳咽管及内耳道内空气的压强也是一个大气压左右,当飞机升入高空之后,机舱内的空气压强降低,而内耳及耳咽管封闭着一个大气压的气体,造成鼓膜内外有个压强差,使鼓膜受到从内耳向外耳的压力作用,使人感到头晕、恶心,甚至于出现呕吐等不舒服的症状。这时只要张开嘴,作咀嚼、吞咽动作,耳咽管就会开启与空气相通,使内耳中的空气压强与机舱内的气压相同,使加在鼓膜上的压强差消失。为了帮助你能打开你的耳咽管减轻乃至消除由于气压变化给你带来的不适,乘务员发给你口香糖,是为了让你轻松地、甜蜜地渡过这个难关。同学们从这个实例中可以知道,当你周围环境的气压作较剧烈变化的时候,主动张嘴,使内、外耳压强保持一致,是保护耳朵的好办法之一。
一个人站在一座台秤上,问在人下蹲的过程中,示树如何变?
为甚麼每天会出现两次潮涨,两次潮退? 潮汐的出现是因为地球受著月球不均匀的万有引力的影响。甚麼是不均匀的万有引力呢?根据牛顿的万有引力定律,万有引力与两个物体的距离之平方成反比,亦即是说,距离近些,引力会大些;距离远一点,引力就小一点。 请看看图一: A 点所受的月球引力比 B 点 (地球中心)大,潮水自然吸引向月球,形成涨潮;而 C 点所受的月球引力比 B 点小,所以相对於 B 点来说,水位也会涨起。所以 A 点和 C 点会潮涨,而 D 点和 E 点的水位较低,即是潮退。 地球在一天的自转中,月球的位置没有多大的改变,所以地球上某一地点将会经过两个发生潮涨的海水区域。因此我们每天会看见两次潮汐。
为甚麼晴天时天空是蓝色的?为甚麼夕阳是红色的? 这是太阳光被地球大气散射 (scattering) 的结果。当阳光进入地球的大气层後,空气和水蒸气的分子吸收部份阳光,再向四方八面辐射,这种现象称为散射。白色的阳光是由不同颜色的光波合成的,以蓝光波长最短,红光波长最长,波长短的蓝光较容易被散射。日落时夕阳接近地平线,阳光须穿过较厚的大气层才到达地面 (图一),大部份蓝光被散射,馀下红光,所以夕阳呈现红色(见附图)。另一方面,由於白天时太阳光只穿过较薄的大气层,蓝光被散射的程度减少,所以太阳看起来是白色的,同时由於天空充满了被散射的蓝光,所以整个天空呈现蓝色。 散射小实验工具∶手电筒一支、剩满清水的透明玻璃杯、少量牛奶。 将牛奶滴入剩满清水的透明玻璃杯中,然後搅伴液体至均匀为止。 隔绝其他光源,用手电筒照射水杯。 从水杯的不同方向去观察被散射的光线。 注意在接近光源的地方牛奶的乳悬液略带蓝色,远离光源的地方则略带红色,可见蓝光较易被散射。
绿色的太阳真的存在吗? 如果有人告诉你他看见太阳发出绿光,你一定会怀疑他是否色盲,又或是神经病!但是,真的有不少人见过绿色的太阳,而这现象更引起人们多年来的争论。究竟这是人眼的错觉,还是真有其事?直至发明了照相技术後,我们才知道真的有绿色的太阳。 在日出和日落时,当太阳只有一小部分在水平线之上,而空气又十分清新的话,绿太阳便会出现,维时仅仅数秒。我们知道,太阳光通过大气层时会被折射,正如三稜镜一样,把太阳光的白光折射为彩虹七色。波长较短的光线会被折射得较多,所以在日出或日落的一刻,我们最先或最後所看见的都应该是蓝光。但是,蓝色的光在空气中较易被散射,不易看见,而往往我们看见的,是比蓝光波长稍长的绿光,这便是绿太阳的由来。可是如果空气中有太多灰尘的话,就连绿光也会被散射开,我们就看不见绿太阳了。假如你有机会在天气好的时候到海边看日出,不要被绿太阳吓呆啊!
为甚麼在月全蚀时,月球看起来是红色的? 图一 阳光线经过地球表面大气层时被折射,使部分光线仍然可以到达地球的影子内。 相信大家都知道,当月球走进地球的影子便会发生月蚀。既然在影子里面,为甚麼会有光线被月球反射,而且还是红光呢?原来,这个现象是跟折射有关的。太阳的光线经过地球表面大气层的时候会被折射,因此一部分的光线仍然可以到达地球的影子。另一方面,由於大气层会把大部份蓝光散射(请参阅天空的颜色),所以有较多的红光到达月球 (图一)。红光被月球表面反射回来,所以看起来是红色而不是漆黑一片。希望你可以在下一次月全蚀时看到红月亮!
极光 生活在香港的我们,也许没有机会看见极光。但对於居住在极北或极南地域的人们,极光是一场神秘的夜空之舞。闪烁的浅绿色光弦形状在不断地变化,就像轻柔的窗帘,被微风所牵动,婉延在宁静而寒冷的夜空中。极光的光度会改变,当它最明亮的时候,多种颜色相继出现,璀灿悦目。极光到底是甚麼?很久以前,人们以为极光只是太阳光被天上微小的冰块反射而成的,但当科学家分析极光的光谱时,发现它与太阳的光谱并不相似,由此否定了这个说法。另一方面,极光的光谱却和一些气体在极高电压下放电的光谱有不少相似之处。事实上,极光是地球大气高层的气体分子或原子受来自太阳的高能电子碰撞後发射的。简单来说,分子或原子受电子碰撞後,会被激发至较高的能态,甚至被电离。当离子重新俘获电子,辗转回到基态的时候,便会被发射某些拥有特定波长的光波。这个模型解释了极光的颜色。来自太阳的紫外线把氧分子分解成原子,成为了大气最高层 (电离层) 的主要成份。当氧原子受电子激发後,便会发出极光那主要的浅绿色光芒。能量较高的电子则可深入大气层较低的地方,激发那里的中性氮分子,发出粉红色或紫红色的光辉。电离的氮分子则发出紫蓝色的光。这些次要的激发丰富了极光的颜色,为这道美丽的卷帘添上了悦目的花边。 极光与太阳活动有关吗?有关。产生极光的高能电子来自太阳。太阳是一个炽热的火球,在太阳的外层大气里,温度可超越一百万度。在这称为日冕的大气层里,原子 (主要是氢) 因为高温电离了,变成了一团充满了自由离子 (主要是质子) 和电子,既高温又非常稀薄的气体。太阳日冕的爆发不断把这些离子和电子抛射出太空,形成所谓太阳风。这些带电粒子带同太阳的磁场,走过了差不多两天的路程才来到地球。电子遇上了地球的磁场後又会被俘虏,最後被牵引至地球南、北极附近,与大气高层的粒子碰撞,形成绚丽的极光。因此,极光的出现与太阳的活动息息相关。太阳的活跃周期为十一年,即每隔十一年,太阳的活跃程度便会到达高峰。在这些太阳暴怒的时候,它的表面可能发生一些称为耀斑的高能爆发,伴随著爆发的是大量在日冕中的带电粒子被抛射出太空。这些极高能的粒子可能带来了比平时大千倍的能量,使极光变得非常灿烂,高度也增加了,甚至在美国也可看到。 图二 地球磁场的结构。 图三 太阳风与地球磁场的作用。 图四 从北极看地球磁顶。注意正负电极和主电流的形成。 太阳风如何与地球磁场作用?要明白太阳风遇到地球磁场後带电粒子的运动并不简单。图二显示了地球磁场与太阳风的磁场相互作用,产生了几个区域。地球磁场被太阳风的磁场塑造成彗星状的区域,两者的磁力线在区域的边沿 (称为磁顶) 交接。当太阳风经过磁顶时 (图三),带电粒子受磁场的磁力影响,质子会偏移至图四的右方,而电子则偏移至左方 (你还记得如何从右手法则决定带电粒子在磁场中的运动方向吗?) 这些电荷的分离造成了正负两个电极,产生了从正极流向负极的电流。但这电流并非直接流通两电极,而是绕过一条很有趣的路径:电流首先受地球磁场的影响,沿著磁力线回旋至电离层,在电离层形成一个椭圆状的导电通道,称为极光带,最後电流主要从椭圆的另一端离开,流至负极。极光就是在极光带里产生的,这个以北极为中心的环状区域由北纬 伸延至北纬 左右,在南极附近也有一个类似的区域。因此极光只有在极北或极南的地域才可看到,在赤道附近,很难看见。
海市蜃楼是甚麼?它是如何形成的? 在沙漠中,迷路的人缺水缺粮,忽然看见了绿洲,但走近了却发现原来只是海市蜃楼的幻像,空欢喜一场。这虽然是电影常用的桥段,但海市蜃楼是真有其事的,是大自然跟我们在玩光线的魔法。它的成因是光线在空气中被折射,再加上全内反射的结果。 如果要明白海市蜃楼的成因,首先要明白为甚麼光线在空气中会被折射。原来,不同温度的空气有不同的折射率,就好像许多不同的介质一样。靠近地面的空气较热,折射率较低。我们可以把空气想像为许多层的介质,而每一层的折射率都不同,越接近地面,折射率越低。因此光线在空气中行走时,路线便如图一所示。 另一方面,我们也要知道甚麼是全内反射。如果光线微微倾斜地从玻璃射进空气,一部分的光线会被反射回去,另一部分就会被折射,从玻璃中走出来。由於玻璃的折射率较空气高,所以折射角总是大於入射角 (图二)。当入射角越来越大,被折射的光线便会越来贴近空气与玻璃的界面,直至入射角大於临界角度,光线便只会被反射,而不会折射出去。这个现像叫做全内反射 (图三)。 图四显示海市蜃楼发生时,光线所走的路径。假设有个绿洲,它在 A 点发出的光线被空气折射,走一条弯弯的路径。在 B 点,光线发生全内发射,使光线往上走。之後,光线再次被空气折射,最後光线会进入站在 C 点那观测者的眼睛,使他形成错觉,误以为绿洲很接近他呢!很久以前,人类便发现了全内反射,更把这个现象加以应用,例如光纤、单镜反光照相机和双筒望远镜都应用了全内反射的原理。
谁来讲讲自己曾经的获奖记录。
高手请进!! 据说这是阿拉伯著名数学家花拉子密的遗嘱,当时他的妻子正怀着他们的第一胎小孩。遗嘱是这样写的: “如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承我2/3的遗产,我的妻子将得1/3;如果是生女儿,我的妻子将继承2/3的遗产,我的女儿将得1/3。” 而不幸的是,在孩子出生前,这位数学家就去世了。之后,发生的事更困扰大家,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,而问题就发生在他的遗嘱内容。 如何遵照数学家的遗嘱,将遗产分给他的妻子、儿子、女儿呢?
数学于美的探索 分形几何 普通几何学研究的对象,一般都具有整数的维数。比如,零维的点、一维的线、二维的面、三维的立体、乃至四维的时空。最近十几年的,产生了新兴的分形几何学,空间具有不一定是整数的维,而存在一个分数维数,这是几何学的新突破,引起了数学家和自然科学者的极大关注。 分形几何的产生 客观自然界中许多事物,具有自相似的“层次”结构,在理想情况下,甚至具有无穷层次。适当的放大或缩小几何尺寸,整个结构并不改变。不少复杂的物理现象,背后就是反映着这类层次结构的分形几何学。 客观事物有它自己的特征长度,要用恰当的尺度去测量。用尺来测量万里长城,嫌太短;用尺来测量大肠杆菌,又嫌太长。从而产生了特征长度。还有的事物没有特征尺度,就必须同时考虑从小到大的许许多多尺度(或者叫标度),这叫做“无标度性”的问题。 如物理学中的湍流,湍流是自然界中普遍现象,小至静室中缭绕的轻烟,巨至木星大气中的涡流,都是十分紊乱的流体运动。流体宏观运动的能量,经过大、中、小、微等许许多度尺度上的漩涡,最后转化成分子尺度上的热运动,同时涉及大量不同尺度上的运动状态,就要借助“无标度性”解决问题,湍流中高漩涡区域,就需要用分形几何学。 在二十世纪七十年代,法国数学家曼德尔勃罗特在他的著作中探讨了英国的海岸线有多长?这个问题这依赖于测量时所使用的尺度。 如果用公里作测量单位,从几米到几十米的一些曲折会被忽略;改用米来做单位,测得的总长度会增加,但是一些厘米量级以下的就不能反映出来。由于涨潮落潮使海岸线的水陆分界线具有各种层次的不规则性。海岸线在大小两个方向都有自然的限制,取不列颠岛外缘上几个突出的点,用直线把它们连起来,得到海岸线长度的一种下界。使用比这更长的尺度是没有意义的。还有海沙石的最小尺度是原子和分子,使用更小的尺度也是没有意义的。在这两个自然限度之间,存在着可以变化许多个数量级的“无标度”区,长度不是海岸线的定量特征,就要用分维。 数学家寇赫从一个正方形的“岛”出发,始终保持面积不变,把它的“海岸线”变成无限曲线,其长度也不断增加,并趋向于无穷大。以后可以看到,分维才是“寇赫岛”海岸线的确切特征量,即海岸线的分维均介于1到2之间。 这些自然现象,特别是物理现象和分形有着密切的关系,银河系中的若断若续的星体分布,就具有分维的吸引子。多孔介质中的流体运动和它产生的渗流模型,都是分形的研究对象。这些促使数学家进一步的研究,从而产生了分形几何学。 电子计算机图形显示协助了人们推开分形几何的大门。这座具有无穷层次结构的宏伟建筑,每一个角落里都存在无限嵌套的迷宫和回廊,促使数学家和科学家深入研究。 法国数学家曼德尔勃罗特这位计算机和数学兼通的人物,对分形几何产生了重大的推动作用。他在1975、1977和1982年先后用法文和英文出版了三本书,特别是《分形——形、机遇和维数》以及《自然界中的分形几何学》,开创了新的数学分支——分形几何学。分形几何的内容 分形几何学的基本思想是:客观事物具有自相似的层次结构,局部与整体在形态、功能、信息、时间、空间等方面具有统计意义上的相似性,成为自相似性。例如,一块磁铁中的每一部分都像整体一样具有南北两极,不断分割下去,每一部分都具有和整体磁铁相同的磁场。这种自相似的层次结构,适当的放大或缩小几何尺寸,整个结构不变。 维数是几何对象的一个重要特征量,它是几何对象中一个点的位置所需的独立坐标数目。在欧氏空间中,人们习惯把空间看成三维的,平面或球面看成二维,而把直线或曲线看成一维。也可以稍加推广,认为点是零维的,还可以引入高维空间,对于更抽象或更复杂的对象,只要每个局部可以和欧氏空间对应,也容易确定维数。但通常人们习惯于整数的维数。
请教有关建筑的数学知识?求助
怎样对准挂表 我今天清早醒来,看看墙上的挂钟停了,我家只有这个挂钟,声音机也 坏了。我得想办法把挂钟对准,于是起床后就到离我家隔两个街坊的朋友家 去。一到他家马上就看表,他家的表走得可准了。我和朋友闲聊一阵就告辞 了,临走时又看了看他家的表。我到家立即就把钟对准了,几乎没什么误差。 请你猜一猜,我是怎么对的钟?
谁都不肯扮“特务” 王一、王二和王三是孪生兄弟。有一次要做抓“特务”的游戏。三人都 不肯做特务,于是决定抽签。但他们三人又都说第一个抽签做“特务”的可 能性最大,不肯先抽,争了半天,没有结果。后来王一说:“我们争不清楚, 去问问同学吧!”他们知道你是数学爱好者,想请你说说,先抽签做“特务” 的可能性大,还是后抽的可能性大?
数学吧的高手们一般喜欢在哪里学习?还有有没有文理双全的两栖动物
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