生活中的物理校本課程

5/18/2020,1,游樂場中的物理,5/18/2020,2,大家都坐過過山車和跳樓機吧！那種奇妙的感覺真是讓人激動又害怕?？墒?，你有沒有想過，游樂場中許多的游戲都蘊含著物理知識。今天，就讓我們一起去探求一下吧！,5/18/2020,3,大家都坐過,先給大家看一些世界各地“有趣”的游樂場游戲！,5/18/2020,4,過山車,過山車,5/18/2020,5,最刺激娛樂項目：西班牙的“觀音坐蓮”,5/18/2020,6,最刺激娛樂項目：美國公園的“人肉螺旋漿”,5/18/2020,7,最刺激娛樂項目：美國大峽谷的“死亡電單車”,5/18/2020,8,最刺激娛樂項目：加拿大公園的“雲霄飛車”,5/18/2020,9,這樣的雲霄飛車不知是要飛去哪里,5/18/2020,10,這樣的遊戲你敢玩嗎?,5/18/2020,11,5/18/2020,12,最刺激娛樂項目：高空遊樂園,5/18/2020,13,最刺激娛樂項目：美國迪士尼公園的“升空電梯”,5/18/2020,14,最刺激娛樂項目：KB的“火山地獄艇”,5/18/2020,15,最刺激娛樂項目：美國最著名的“死亡跑道”,5/18/2020,16,最刺激娛樂項目：美國的“瀑布飛船”,5/18/2020,17,這種過山車你敢坐麼？,5/18/2020,18,5/18/2020,19,5/18/2020,20,5/18/2020,21,5/18/2020,22,5/18/2020,23,中國的過山車,是全球最昂貴的過山車和游樂設施。垂直過山車最高落差達80米，相當于30多層樓高，為美國境外垂直下落距離最高的垂直過山車，軌道全長超過1公里，為世界上最長的垂直過山車。,廣州長隆歡樂世界的垂直過山車,5/18/2020,24,中國的過山車,占地一萬平米、全長八百八十八米的懸掛式神舟過山車，堪稱亞洲最大,北京石景山游樂園的神舟過山車,5/18/2020,25,中國的過山車,谷木游龍：亞洲最長、中國首臺木質過山車。在長達約1.2公里的驚險征程中，木塊撞擊的轟鳴聲令人感受到穿越原始叢林,上海歡樂谷的木制過山車,5/18/2020,26,中國的過山車,南京浦口珍珠泉公園的過山車,這座彩色四環(huán)過山車，軌道全長688米，最高處33米，最大時速達到75公里。,5/18/2020,27,1美國皇家峽谷懸索橋蹦極，321米,蹦極,5/18/2020,28,2中國澳門旅遊塔蹦極，233米,蹦極,5/18/2020,29,跳樓機,5/18/2020,30,跳樓機,5/18/2020,31,跳樓機,5/18/2020,32,5/18/2020,33,5/18/2020,34,5/18/2020,35,5/18/2020,36,5/18/2020,37,5/18/2020,38,5/18/2020,39,5/18/2020,40,5/18/2020,41,過山車、蹦極、跳樓機、摩天輪中的物理知識,5/18/2020,42,過山車,5/18/2020,43,在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機”將是引力勢能，即由勢能轉化為動能、又由動能轉化為引力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。第一種能，即引力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的引力相互作用而產生的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時，它的勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但能量不會消失，而是轉化成了動能，也就是運動的能量。不過，在能量的轉化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產生了熱量，從而損耗了少量的機械能（動能和勢能）。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。,5/18/2020,44,過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過山車中部的質量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產生一種要被拋離的感覺，因為質量中心正在加速向。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去。車頭部的車廂情況就不同了，它的質量中心在“身后”，在短時間內，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”質量中心越過高點被引力推動。,5/18/2020,45,過山車的豎直立環(huán)是一種離心機裝置，當列車接近回環(huán)時，乘客的慣性速度筆直地指向前方。但車廂一直沿軌道行進，使乘客的身體無法按直線運動。于是重力推著乘客離開車廂的地板，而慣性則將乘客向地板方向擠壓。乘客本身的外向慣性產生慣性力，使乘客即使在頭朝下時也能牢牢地停留在車廂的底部。當然乘客需要某種安全護具來保證自己的安全，但在大多數(shù)大回環(huán)中，無論有沒有護具，乘客都會停留在車廂中。當列車沿著回環(huán)移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環(huán)的最底部，因為加速度朝上，所以軌道對游客向上的支撐力要大于重力，此時游客可以感覺到超重的現(xiàn)象，即感覺特別沉重。當一路沖上回環(huán)時，重力則把乘客向地板的方向推。所以乘客會感到重力將您向座位方向擠壓。,5/18/2020,46,在回環(huán)的頂部，乘客完全倒轉了過來，指向地面的重力以及軌道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力僅與離心力平衡，即提供運動所需的向心力，此時若是飛車的速度較小，小到所產生的離心力小于重力的話，飛車就會有掉落的危險，所以，在回環(huán)頂部的時候要求有一定的速度以保證安全。同時也是由于離心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客會產生失重現(xiàn)象，感覺身體變得極輕。等列車駛出回環(huán)，沿水平方向行進，乘客又會回到原來的重力。在大回環(huán)中，豎直加速度的強度是由兩個因素決定的：列車的速度和彎道的角度。當列車進入回環(huán)時，它擁有最大的動能，也就是說，它以最快的速度移動。在回環(huán)的頂部，重力已經在一定程度上降低了列車的速度，所以列車擁有更多的勢能，但動能減少了，也就是說它以較低的速度移動，但速度不能夠低于某一個安全行駛的速度。,5/18/2020,47,蹦極,5/18/2020,48,跳樓機,5/18/2020,49,我們在跳樓機中自由下落時，會感受到一種失重狀態(tài)，就好像航天員在穿梭機中漂浮著一樣。為甚么物體在引力下自由下落時會失去重力？這又與太空中的失重狀態(tài)有什么相似的地方呢？,5/18/2020,50,首先想一想為什么我們平日會感受到身體的重力。根據牛頓的萬有引力定律，地球對我們的身體產生引力。但原來地面對我們的身體也產生一個支持力，引力與支持力大小相等并互相平衡，我們才得以安然地站在地上不動。如果假想支持力消失，我們便會隨引力下落，掉進地球的中心了！這兩個方向相反的力對我們的身體組織產生一種壓力，使我們感受到自己身體的重力。,5/18/2020,51,早在17世紀，伽里略(Galileo)已經發(fā)現(xiàn)不同質量的物體在引力下會以相同的加速度自由下落。換句話說，如果我們可以忽略空氣阻力的影響，任何物體在同樣的高度會以相同的時間跌落地面。據說伽里略曾經在比薩斜塔頂端自由落下兩個大小相等但質量不同的圓球，發(fā)現(xiàn)它們同時到地，驗證了上述的原理。讓我們回到跳樓機的問題上。當跳樓機與你一同下跌時，跳樓機和你各自受到地球引力下落，加速度相同，因此跳樓機對你幾乎沒有產生任何作用力，沒有了地面或其它物體對你的支持力，你便會毫無束縛，完全感受不到身體的重力了。,5/18/2020,52,事實上，航天員在穿梭機中感受失重狀態(tài)，亦是因為他們在引力下自由下落的原故。在繞地球的軌道上，穿梭機與航天員之間相對靜止，于是航天員便可以在機倉中自由地漂浮著。與跳樓機唯一不同的是，穿梭機中的航天員是真正的失重，但是跳樓機的安全保險裝置把人體與機器綁定，整體下降水平牽