生活中的物理校本教材

銅梁一中物理校本課程生活中的物理銅梁一中物理校本課程生活中的物理第244頁(yè) 校本教材（物理學(xué)科）生活生產(chǎn)中的物理理生活生產(chǎn)中的物理理主編：郭光全編委成員：楊澤偉陸洪云肖楓冉建容黃傳雨楊瓊李成兵江孝濤王雪梅張祖義陳明佳蔣紅梅田豐兵張勇李永王林中熊在華謝明黃偉李云飛前言校本課程是高中教育課程改革的組成部分，是實(shí)施素質(zhì)教育的有效途徑。我校依據(jù)國(guó)家新課程實(shí)施要求，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。我們充分發(fā)掘利用生活生產(chǎn)中的教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，學(xué)以致用，培養(yǎng)一種科學(xué)探究事物規(guī)律的精神，積極做好我校高中物理校本課程開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)工作。人類生活是許多自然規(guī)律、人文知識(shí)的體現(xiàn)，而掌握自然規(guī)律知識(shí)的作用就在于其來(lái)源于生活而又作用于生活，進(jìn)而改變生活。物理作為一門自然科學(xué)在這一方面顯得尤為重要。物理規(guī)律現(xiàn)象可以說(shuō)處處貫穿于我們的生活中。而長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)教學(xué)中關(guān)于物理知識(shí)的應(yīng)用都忽略了生活生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)，以致使許多人認(rèn)為物理學(xué)而無(wú)用，因而對(duì)生活生產(chǎn)中的物理現(xiàn)象也就理所當(dāng)然的視而不見(jiàn)，從而造成了實(shí)際生活生產(chǎn)與書(shū)本知識(shí)的脫離?！渡钌a(chǎn)與物理》校本課程方案的擬定和課程的開(kāi)發(fā)是以“關(guān)注生活，勇于探究，學(xué)以致用，促進(jìn)發(fā)展”為宗旨，以生活生產(chǎn)為對(duì)象，以物理探究方法，積極組織引導(dǎo)全校學(xué)生親近生活，了解生活，探究生活。營(yíng)造良好的探究學(xué)習(xí)的氛圍，讓學(xué)生感到物理離我們很近，并會(huì)從日常生活生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)、并能應(yīng)用物理知識(shí)改善我們的生活。本課程以課改為載體，堅(jiān)持“科研興?！?，走探究式學(xué)習(xí)之路，以“關(guān)注生活，勇于探究，學(xué)以致用，促進(jìn)發(fā)展”為宗旨，全面落實(shí)素質(zhì)教育，讓師生與課改共同成長(zhǎng)。具體目標(biāo)如下：（1）知識(shí)與技能：使學(xué)生帶著物理的眼光走進(jìn)生活，激勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真研究生活，并在研究過(guò)程中積累知識(shí)，拓展視野，形成務(wù)實(shí)的探索精神。讓教師在校本課程開(kāi)發(fā)和實(shí)施中，發(fā)展教研和科研水平，形成一支良好的校本課程開(kāi)發(fā)和實(shí)施的教師隊(duì)伍。（2）過(guò)程與方法：通過(guò)提供信息資源，創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行課堂教學(xué)及課后活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理與生活生產(chǎn)的關(guān)系。掌握探究問(wèn)題的方法，學(xué)會(huì)素材收集整理，學(xué)會(huì)原理分析，提高處理信息的能力和解決問(wèn)題的能力。（3）情感與價(jià)值觀：積極營(yíng)造探究學(xué)習(xí)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣。目錄第一章生產(chǎn)生活中的力學(xué)第一節(jié)、生產(chǎn)生活中的摩擦……1課時(shí)第二節(jié)、生產(chǎn)生活中的慣性……1課時(shí)第三節(jié)、自行車中的物理知識(shí)……1課時(shí)第四節(jié)、過(guò)山車中的物理知識(shí)……1課時(shí)第五節(jié)、江河大堤與水庫(kù)大壩……1課時(shí)第六節(jié)、汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理………1課時(shí)第七節(jié)、交通中的物理學(xué)……1課時(shí)第八節(jié)、體育中的物理……1課時(shí)第九節(jié)、生產(chǎn)生活中的杠桿……1課時(shí)第十節(jié)、生產(chǎn)生活中的浮力……1課時(shí)第十一節(jié)、載人航天三大難題……1課時(shí)生產(chǎn)生活中的熱現(xiàn)象和聲音第一節(jié)、霧、露水、霜、雪的形成……1課時(shí)第二節(jié)、雷雨中的物理知識(shí)……1課時(shí)第三節(jié)、熱的傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射在生活中的應(yīng)用…………1課時(shí)第四節(jié)、鍋爐、蒸汽輪機(jī)的構(gòu)造及工作原理………………1課時(shí)第五節(jié)、柴油機(jī)、汽油機(jī)的構(gòu)造及工作原理………………1課時(shí)第六節(jié)、聲音的產(chǎn)生、傳播、分類……1課時(shí)第七節(jié)、超聲波的應(yīng)用……1課時(shí)第三章生產(chǎn)生活中的電學(xué)第一節(jié)、用電常識(shí)及其人觸電的實(shí)質(zhì)……1課時(shí)第二節(jié)、輸電線上的電能損失……1課時(shí)第三節(jié)、家用照明電路的安裝……1課時(shí)第四節(jié)、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用與防止……1課時(shí)第五節(jié)、電風(fēng)扇電吹風(fēng)工作原理……1課時(shí)第六節(jié)、電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識(shí)……1課時(shí)第七節(jié)、空調(diào)、冰箱的構(gòu)造及工作原理……1課時(shí)第八節(jié)、微波爐的工作原理……1課時(shí)第九節(jié)、無(wú)線電磁波的發(fā)射和接收以及生活中的應(yīng)用…1課時(shí)第十節(jié)、磁懸浮列車…………………1課時(shí)第十一節(jié)、GPS－全球定位系統(tǒng)……1課時(shí)第四章生產(chǎn)生活中的光學(xué)第一節(jié)、光的產(chǎn)生、傳播以及怎樣才能看見(jiàn)物體…………1課時(shí)第二節(jié)、身邊的光的反射、折射現(xiàn)象……1課時(shí)第三節(jié)、近視眼鏡、老光眼鏡的應(yīng)用原理………………1課時(shí)第四節(jié)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的構(gòu)造及使用原理………………1課時(shí)第五節(jié)、生活中的色散現(xiàn)象和單色光的獲取………………1課時(shí)第六節(jié)、激光的產(chǎn)生和應(yīng)用……1課時(shí)第七節(jié)、照相藝術(shù)……1課時(shí)第一章生產(chǎn)生活中的力學(xué)第一節(jié)生產(chǎn)生活中的摩擦我們學(xué)過(guò)：摩擦是在相互接觸的物體面上發(fā)生阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力叫做摩擦力，根據(jù)不同的情況摩擦分為靜摩擦、滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。摩擦在實(shí)際生活中的例子也很多，演奏二胡需要摩擦，抓住物體需要摩擦，皮帶傳動(dòng)需要摩擦，鐵釘固定在墻上也要靠摩擦。但摩擦也會(huì)給人帶來(lái)麻煩。例如：機(jī)器開(kāi)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)部件之間摩擦而浪費(fèi)動(dòng)力，還會(huì)使機(jī)器的部件磨損，縮短壽命。我們有時(shí)希望地球上從來(lái)就沒(méi)有摩擦力，但如果真的沒(méi)有摩擦力，人們的生活又會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？

假如沒(méi)有摩擦，早上你能從床上爬起來(lái)嗎？假如沒(méi)有摩擦，吃飯時(shí)你的筷子能夾起食物嗎？假如沒(méi)有摩擦，你能像平常一樣走路嗎？假如沒(méi)有摩擦，你能坐在教室里讀書(shū)寫字嗎？

……假如沒(méi)有摩擦，我們的生活將完全亂套，下面就舉一些生活中常見(jiàn)的摩擦加以說(shuō)明。一、教室里的摩擦課堂上，我們握住筆寫字時(shí)，手與筆間存在靜摩擦；學(xué)生用圓珠筆、鋼筆或者鉛筆寫字，老師用粉筆寫字，這些筆與紙（黑板）間就存在摩擦，而且圓珠筆尖與紙間的是滾動(dòng)摩擦，另外的是滑動(dòng)摩擦；當(dāng)寫了錯(cuò)字用橡皮或粉擦擦去時(shí)，橡皮（粉擦）與紙（黑板）間存在滑動(dòng)摩擦；用鉛筆刨刨鉛筆時(shí)鉛筆與鉛筆刨之的摩擦屬于滑動(dòng)摩擦；吸在磁性黑板上的各種圖標(biāo)與黑板間也有摩擦，而且是一種靜摩擦。打掃衛(wèi)生時(shí)，衛(wèi)生用具與地面墻面窗戶等的接觸面上也存在摩擦。二、自行車中的摩擦自行車的輪胎是圓形的，這使得在行駛時(shí)輪胎與地面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦，從而在一定程度上減小摩擦；把手和輪胎上都有花紋，這顯然是為了通過(guò)是接觸面變粗糙從而增大有益摩擦；車軸上加有潤(rùn)滑油，車輪軸上裝有滾動(dòng)軸承，則都有同樣的目的——減小摩擦；急剎車時(shí)剎車皮與鋼圈間是滑動(dòng)摩擦，而且剎車捏得越緊剎車皮對(duì)鋼圈的壓力就越大，兩者間的摩擦力也就越大。三、傳送帶上的摩擦傳送帶的轉(zhuǎn)軸處要經(jīng)常加潤(rùn)滑油，皮帶上也經(jīng)常要打皮帶蠟，這些都是為了使接觸面盡量光滑以減小摩擦；傳送帶在正常的傳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)輪與皮帶間存在靜摩擦；傳送帶打滑時(shí)，轉(zhuǎn)輪與皮帶間的摩擦則變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦。四、飯桌上的摩擦我們能夠拿起筷子或者刀叉，就是因?yàn)槭峙c筷子或刀叉間存在靜摩擦，要不我們就不能輕而易舉地完成這看似極其簡(jiǎn)單的舉動(dòng)了；我們能夠用筷子或叉子夾起叉起事物是因?yàn)槭挛锱c它們之間存在靜摩擦；我們?nèi)绻玫肚懈钍挛?，那么事物與刀之間便存在滑動(dòng)摩擦。五、體育場(chǎng)上的摩擦足球、籃球、鉛球等球類在地上滾動(dòng)時(shí)，與地面間存在滾動(dòng)摩擦；我們?yōu)槭裁纯梢员捡Y在田徑場(chǎng)上，這功勞應(yīng)該歸于鞋底與地面間的靜摩擦；投鉛球、擲標(biāo)槍時(shí)，手與它們接觸時(shí)因?yàn)橛心Σ敛挪粫?huì)滑出去；爬竿時(shí)，使人向上爬的力就是人與竿間的摩擦力；體操運(yùn)動(dòng)員在手上涂鎂粉是為了增大摩擦，做動(dòng)作時(shí)握杠不能太緊是為了減小摩擦；游泳時(shí)，人與水之間也存在摩擦。六、神州五號(hào)上的摩擦楊利偉在飛船上的一系列動(dòng)作也都離不開(kāi)摩擦；當(dāng)神州五號(hào)由太空返回地面進(jìn)入大氣層時(shí)，它與大氣層間也存在摩擦并能產(chǎn)生大量的熱，所以神州五號(hào)的外殼使用的是一種耐高溫的特殊材料。當(dāng)然，在實(shí)際生活中還存在著很多摩擦，可謂不勝枚舉。我們只要留心觀察，就不難發(fā)現(xiàn)摩擦就在我們身邊，物理就在我們身邊。摩擦力不然是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。在有些情況下，摩擦力是用于推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)所需的力?！蛭覀冏呗窌r(shí)，鞋底對(duì)地面向后施力，因摩擦而產(chǎn)生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行時(shí)，則因摩擦力過(guò)小而難走動(dòng)?！蚴忠源笮〔蛔冎樟ξ兆A柱形空玻璃杯，使林口保持水平向上并逐漸將開(kāi)水注入。若杯子始終呈靜止，則手之握力、變化的杯重、與摩擦力間有何關(guān)系？試詳述其理由。拿筷子挾鹵蛋，筷子之表面必須稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力幫忙把鹵蛋送入口中；磨刀石與刀子間適當(dāng)?shù)哪Σ亮Σ拍苁沟蹲幽サ糜挚煊至?。◎有許多機(jī)械的設(shè)計(jì)也都利用摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力，例如汽車內(nèi)的飛輪是利用皮帶和輪槽間的摩擦來(lái)傳動(dòng)，用於驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)等。為避免打滑，這些皮帶的內(nèi)面還鑄成齒狀，以增強(qiáng)摩擦。那么影響摩擦力大小有什么因素呢？1、摩擦力的大小與接觸面間的壓力大小有關(guān)，接觸面粗糙程度一定時(shí)，壓力越大摩擦力越大。生活中我們有這樣的常識(shí)，當(dāng)自行車車胎氣不足的時(shí)候，騎起來(lái)更費(fèi)力一些。

2、摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)，壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大。

比如鞋底和輪胎的花紋。汽車在路面行駛時(shí)，輪胎與粗糙的柏油路面接觸，這樣摩擦力就能增大。汽車行駛在雪、水的路面，摩擦力就會(huì)減小。所以雨、雪天就要注意安全。汽車也是利用輪胎與地面之間的摩擦力而得以行進(jìn)。當(dāng)汽車的引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子和地面的接觸點(diǎn)對(duì)地面向后施力，因此輪子獲得一向前的摩擦力，推動(dòng)汽車前進(jìn)。情景1：普通汽車（驅(qū)動(dòng)輪在后）勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，前輪和后輪所受的摩擦力方向分析。⑴驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪分析：如果把普通汽車支起，開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，知道前、后輪如何運(yùn)動(dòng)嗎？(后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪不動(dòng)。)如果對(duì)汽車不太熟悉，大家可以想一下自行車，把自行車支起，騎車時(shí)，兩輪如何運(yùn)動(dòng)？(后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪不動(dòng)。)后輪是主動(dòng)地轉(zhuǎn)，是驅(qū)動(dòng)車子前進(jìn)的輪，我們稱為驅(qū)動(dòng)輪，前輪是從動(dòng)輪。⑵前輪摩擦力方向分析：(雖然滾動(dòng)摩擦的本質(zhì)是力矩，但在中學(xué)范圍內(nèi)仍可等效為一個(gè)力。)滾動(dòng)的足球所受的摩擦力是什么方向？(向后。)根據(jù)什么判斷？(物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化)前輪所受的摩擦力是什么方向？(向后。)⑶后輪摩擦力方向分析：汽車開(kāi)動(dòng)時(shí)，后輪與地面之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)嗎？汽車在什么情況下后輪才打滑，這時(shí)汽車還能前進(jìn)嗎？(雪地里、沙灘上、泥坑里，打滑時(shí)汽車不能前進(jìn)。)后輪與地面的摩擦是滑動(dòng)摩擦還是靜摩擦？(靜摩擦。)如果是靜摩擦，必定存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，汽車相對(duì)于地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是什么方向？現(xiàn)在請(qǐng)大家把手團(tuán)成圓形，在海綿上轉(zhuǎn)，看到什么？說(shuō)明什么？(海綿向后傾斜，說(shuō)明車輪相對(duì)于地面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。)車輪對(duì)地及地對(duì)車輪的摩擦力方向如何？(車輪對(duì)地的摩擦力方向向后，地對(duì)車輪的摩擦力方向向前。)大家的分析是否正確，我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下.提供以下器材:玩具汽車1輛,木板1塊,圓柱形鉛筆若干。情景2：賽車分析⑴賽車特性分析：賽車與普通汽車有什么區(qū)別？(賽車四個(gè)輪子都是驅(qū)動(dòng)輪。)請(qǐng)用玩具賽車做一演示。⑵賽車前，后輪摩擦力方向分析：賽車前，后輪所受的摩擦力是什么摩擦？(靜摩擦。)前、后輪所受的摩擦力方向如何？(均向前。)情景3：關(guān)閉油門后的汽車前后輪的摩擦力方向分析關(guān)閉油門后的汽車前后輪的特點(diǎn)是什么？(都是從動(dòng)輪。)所受摩擦是什么摩擦，摩擦力方向向哪？(均為滾動(dòng)摩擦，方向向后。)煞車系統(tǒng)大家都可能注意到火車或游覽車、貨車等較重車輛煞車停止時(shí)，都會(huì)發(fā)出巨大類似嘆氣之響聲。這一響聲是來(lái)自動(dòng)力煞車系統(tǒng)，于煞車完成后釋放壓縮空氣所造成。動(dòng)力煞車系統(tǒng)有真空動(dòng)力煞車系統(tǒng)與壓縮空氣動(dòng)力煞車系統(tǒng)兩種，它們都能造成巨大壓力，并將其傳遞到輪子之煞車鼓(或煞車碟)的接觸面積上。因?yàn)閴毫?qiáng)度越大正向接觸力就越大，此接觸方便產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，終使車輪能于短時(shí)間內(nèi)停止?jié)L動(dòng)，而改以滑動(dòng)摩擦的方式來(lái)阻止車子之前進(jìn)。如何防止煞車失靈

摩擦?xí)鸁幔m然設(shè)計(jì)上及材料上都考慮了散熱效果，但在緊急煞車或下坡路段長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用煞車時(shí)，溫度的升高仍然經(jīng)常造成煞車失靈現(xiàn)象，為維持煞車之正常運(yùn)作，有些車輛裝有噴水設(shè)施來(lái)降溫，而有經(jīng)驗(yàn)的駕駛在緊急煞車時(shí)都會(huì)采用連踩數(shù)腳的煞車動(dòng)作來(lái)防止。火車在啟動(dòng)時(shí)為何要先倒車在通常情況下，若火車各節(jié)車廂之間的掛鉤拉得很緊。牽引力必須克服整列火車與鐵軌的最大靜摩擦力才能啟動(dòng)。當(dāng)火車很重時(shí)，最大靜摩擦力很大，啟動(dòng)困難。若先倒車，可使車廂之間的掛鉤松弛，再往前開(kāi)動(dòng)時(shí)，車廂是逐節(jié)被啟動(dòng)的。當(dāng)?shù)谝还?jié)車廂被啟動(dòng)時(shí)，只需克服第一節(jié)車廂的最大靜摩擦力，所需的牽引力??；當(dāng)?shù)诙?jié)車廂啟動(dòng)時(shí)，只需克服第二節(jié)車廂的最大靜摩擦力和第一節(jié)車廂的滾動(dòng)摩擦力，由于滾動(dòng)摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，即滾動(dòng)摩擦力小于最大靜摩擦力，所需的牽引力小于同時(shí)啟動(dòng)兩節(jié)車廂的最大靜摩擦力。依此類推，當(dāng)最后一節(jié)車廂被啟動(dòng)時(shí)，只需克服最后一節(jié)車廂的最大靜摩擦力和前面車廂的滾動(dòng)摩擦力，所需的牽引力小于整列火車的最大靜摩擦力，因此容易使火車開(kāi)出。火車頭能做得輕便些嗎？這可不行！原因倒不是因?yàn)椴牧虾图夹g(shù)不允許，而是，火車頭一旦做的輕了，它對(duì)后面車廂的拉力就會(huì)明顯減少?；疖囶^對(duì)車廂的拉力來(lái)源于火車車輪和鐵軌之間的摩擦力。當(dāng)火車前進(jìn)時(shí)，車輪向后推鐵軌，鐵軌反過(guò)來(lái)向前推車輪。這個(gè)相互推的力產(chǎn)生在車輪與鐵軌相接觸的地方，叫做摩擦力。摩擦力的大小與兩物體（車輪與鐵軌）壓緊的力的大小有關(guān)，若是火車頭做的輕便了，那么這個(gè)壓緊的力就減小了，火車就拉不動(dòng)后面的車廂了。流體的摩擦1.和流體的性質(zhì)有關(guān)，例如物體在水中時(shí)的摩擦力就比在空氣中時(shí)為大。2.和固體摩擦力不同的是：流體摩擦力與物體在流體中的運(yùn)動(dòng)速度與接觸面積的大小有關(guān)。物體的速度愈大，或接觸面積愈大，則所受到的流體摩擦力就愈大。3.機(jī)車、汽車、火車、飛機(jī)等在高速行駛時(shí)，空氣之摩擦力或空氣阻力就變得很重要，其克服的方法為將運(yùn)動(dòng)體作流線型化的設(shè)計(jì)。可是要使其能安全煞車停止，就又必須依靠摩擦性質(zhì)作出妥善的煞車設(shè)計(jì)。第二節(jié)生活中的慣性慣性是物體的一種特性，是指物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。生活中有很多應(yīng)用，如通過(guò)拍打可以讓衣服運(yùn)動(dòng)，而灰塵由于慣性將離開(kāi)衣服；洗衣機(jī)脫水時(shí)，水由于慣性而被甩出，錘頭松了，錘柄在地上撞幾下，錘頭就緊緊套在錘柄上等；同樣，慣性在生活中也會(huì)產(chǎn)生很多危害，如汽車剎車總要前進(jìn)一段距離才能停下，車內(nèi)的人將會(huì)向前沖出等，故為了防止慣性的危害我們要采取一定措施，如車前排的乘客要系好安全帶，雨雪天要減速慢行等。慣性現(xiàn)象在日常生活中十分常見(jiàn)，在學(xué)習(xí)中要注意細(xì)心觀察，認(rèn)真領(lǐng)會(huì)，用所學(xué)慣性知識(shí)解決相關(guān)的物理問(wèn)題．在充分利用慣性為我們生活服務(wù)的同時(shí)，也要防止因?yàn)閼T性給我們帶來(lái)的危害．如射衛(wèi)星所需的推力不但與衛(wèi)星所受重力和發(fā)射的傾角有關(guān)，而且還與發(fā)射方向和發(fā)射地點(diǎn)的緯度有關(guān)。按照赤道上某點(diǎn)計(jì)算，地球由西向東以460m/s的速度轉(zhuǎn)動(dòng)．如果火箭向東發(fā)射，就可以利用地球自轉(zhuǎn)的慣性節(jié)省推力．隨著地球緯度的變化，各處轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度也不一樣，地球轉(zhuǎn)動(dòng)線速度在赤道處最大，而在南北極最小，幾乎為零．所以，發(fā)射地點(diǎn)的緯度越高，所需火箭推力也越大。在赤道附近順著地球自轉(zhuǎn)的方向發(fā)射最為省力．怎樣利用物理方法，判斷一只雞蛋是生的還是熟的？（一）把雞蛋放在桌上，用手把雞蛋迅速扭動(dòng)。離手后觀察它的轉(zhuǎn)動(dòng)情形：如果雞蛋轉(zhuǎn)動(dòng)得很順利，則為熟雞蛋；反之，如果轉(zhuǎn)動(dòng)得不順暢的，則為生雞蛋。因?yàn)槭斓氨慌?dòng)時(shí)，蛋白蛋黃全部一同被扭動(dòng)，故轉(zhuǎn)得順利。反之，生蛋被扭動(dòng)時(shí)，只是蛋殼受力，而蛋白和蛋黃幾乎未受力。由牛頓第一定律（慣性定律）可知，蛋白和蛋黃因慣性幾乎停留不動(dòng)。于是，蛋殼的轉(zhuǎn)動(dòng)就被蛋白拖慢了。（二）待雞蛋轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間之后，突然按停雞蛋瞬間，并立即縮手。如果縮手后不再轉(zhuǎn)動(dòng)的，則為熟蛋；反之，縮手后能自動(dòng)再轉(zhuǎn)幾下的，則為生蛋。因?yàn)槭斓氨话赐r(shí)，蛋殼、蛋白和蛋黃都全部停止，縮手后就繼續(xù)靜止。反之，生蛋在按停時(shí)，只是蛋殼暫時(shí)停止，但蛋白和蛋黃因慣性仍然轉(zhuǎn)動(dòng)。故縮手后，能帶動(dòng)蛋殼重新再轉(zhuǎn)幾下。慣性會(huì)改變之謎物體不但平動(dòng)的時(shí)候有慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候也有慣性。比如，花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在冰上作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，兩腿停止用力以后，身子還能疾速地轉(zhuǎn)個(gè)不停。這就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，芭蕾舞演員也常常利用轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，使身子旋轉(zhuǎn)起來(lái)。進(jìn)一步觀察，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的大小是可以改變的?；踊\(yùn)動(dòng)員在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，速度可以加快，也可以放慢。運(yùn)動(dòng)員收攏雙臂和懸著的那條腿，轉(zhuǎn)動(dòng)速度就加快；平伸雙臂，腿也伸開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度明顯地慢了下來(lái)。你知道這是什么原因嗎？平動(dòng)物體慣性的大小僅與物體質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大慣性也大，質(zhì)量小慣性也小。轉(zhuǎn)動(dòng)物體的慣性，不但與質(zhì)量的大小有關(guān)，而且與質(zhì)量的分布有關(guān)，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)動(dòng)軸遠(yuǎn)，慣性就大，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)動(dòng)軸近，慣性就小?；踊\(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，兩臂平伸，伸開(kāi)一條腿的時(shí)候，身體的一部分質(zhì)量就轉(zhuǎn)移到離轉(zhuǎn)動(dòng)軸比較遠(yuǎn)的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性增大，旋轉(zhuǎn)速度就慢；收攏手臂和腿的時(shí)候，這部分質(zhì)量就轉(zhuǎn)移到離轉(zhuǎn)動(dòng)軸比較近的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性減小，旋轉(zhuǎn)速度就明顯地加快。慣性新說(shuō)所謂慣性新說(shuō)，不是否定和揚(yáng)棄傳統(tǒng)的慣性理論，再炮制一套新的東西，而是在原有慣性理論的基礎(chǔ)上，對(duì)慣性理論作修正錯(cuò)誤的論斷和補(bǔ)充新的內(nèi)容。自從伽利略、笛卡兒、牛頓等科學(xué)大家，提出、創(chuàng)立了慣性理論，為牛頓三定律打下了理論基礎(chǔ)，最終成就了牛頓力學(xué)。然而，我們應(yīng)用牛頓力學(xué)時(shí)，總感到有一種說(shuō)不清、叫不硬、繞不過(guò)的東西存在于慣性理論中。這不能不說(shuō)是慣性理論還不完善，還有需要探究和解決的問(wèn)題。需要指出，現(xiàn)在慣性理論中的問(wèn)題對(duì)牛頓力學(xué)的應(yīng)用影響不大，但有問(wèn)題不解決總不是科學(xué)自身的態(tài)度和訴求。再者，學(xué)物理就涉及慣性，而慣性知識(shí)在力學(xué)中是個(gè)老大難問(wèn)題，教師難教，學(xué)生難學(xué)，教師和學(xué)生都存在著難以釋懷的疑問(wèn)和困惑，最后大家被標(biāo)準(zhǔn)答案壓制服從而不能化解疑問(wèn)，其結(jié)果不能不說(shuō)有磨滅青少年的探索欲望和創(chuàng)新精神的可能。一、理論解釋中的問(wèn)題在各種中學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)書(shū)及慣性理論的論文中，關(guān)于慣性的表述是有變化和差別的，綜合一下，大體上可歸結(jié)為下面所述的慣性定義和解釋：慣性的定義：一切物體都有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫做慣性。慣性的解釋（或推論）：1、慣性是物體的固有屬性，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況無(wú)關(guān)。2、慣性不是力，即不是反抗物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的力。3、當(dāng)物體所受的外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變；當(dāng)物體所受的外力不為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為外力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度。4、物體的慣性大小是由質(zhì)量惟一決定的，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。本文認(rèn)為：慣性的定義沒(méi)有問(wèn)題；慣性的解釋有一些問(wèn)題，具體表現(xiàn)為論斷有錯(cuò)誤和表述不恰當(dāng)。有關(guān)慣性問(wèn)題可陳述為下列疑問(wèn)：（一）慣性大小是由物體質(zhì)量惟一決定的疑問(wèn)：設(shè)甲乙兩物體的質(zhì)量比為1比10，加速度比為10比1，顯而易見(jiàn)，兩物體上的外力相等，也就是外力改變兩物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難易程度相同，如何解釋這兩個(gè)物體的質(zhì)量不同卻有相等的慣性大小？（二）慣性在物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變和變化的過(guò)程中始終相同的疑問(wèn)：物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從不變到變的某一連續(xù)過(guò)程中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變時(shí)，是因?yàn)槲矬w有慣性，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)，物體上的慣性還是原先的慣性嗎？若還是原先的慣性，但物體已經(jīng)不是原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，慣性保持物體原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)如何體現(xiàn)？（三）慣性不表現(xiàn)為力（慣性表現(xiàn)為力不等于說(shuō)慣性是力）的疑問(wèn)：慣性若不表現(xiàn)為力，它又怎么使外力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)有難易程度？它如何反抗物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變？二、慣性在兩種情況下表現(xiàn)不同當(dāng)物體不受外力（合力為零）作用時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變；當(dāng)物體受外力（合力不為零）作用時(shí)，慣性表現(xiàn)為外力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度。這就是說(shuō)，一個(gè)物體的慣性，在兩種情況中有不同的表現(xiàn)：一是物體不受力時(shí)的慣性表現(xiàn)；二是物體受力時(shí)的慣性表現(xiàn)。多少年來(lái)，關(guān)于慣性的認(rèn)識(shí)和理解存在著模糊和偏頗，癥結(jié)就在這里：一是把兩種情況混為一談，籠統(tǒng)地說(shuō)慣性；二是也區(qū)分兩種情況，但認(rèn)為兩種情況是同一慣性。因此，不把慣性分為兩個(gè)層面來(lái)研究，分兩種情況來(lái)討論，就不能正確認(rèn)識(shí)慣性。先說(shuō)第一種情況，物體在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，慣性的“任務(wù)”是保持這種狀態(tài)不變，這是一種純粹的性質(zhì)使然，不需要力或別的什么參與。此時(shí)的慣性就是一種事物性質(zhì)，談不到它的大小，也說(shuō)不出慣性它是有什么方法、什么手段、什么力量來(lái)“保持”運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的。再看第二種情況，慣性是外力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度這句話表明，外力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度就不是“大”與“小”兩個(gè)字所能概括，而是一個(gè)有變量的函數(shù)。同一個(gè)物體，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變小就容易，需用的外力就?。晃矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變大就難，需用的外力就大。這是因?yàn)閼T性要保持物體原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就要抵抗外力對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，此時(shí)的慣性發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)化為“慣性力”。慣性保持物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，只能在不受外力的情況下，物體受外力后，慣性就不能保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)了。慣性在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)被迫改變時(shí)它要做的事：不使外力的侵犯行為不付出代價(jià)——它要受到慣性反抗的對(duì)等的力。因此，慣性在物體運(yùn)動(dòng)的兩種情況中的“保持”，應(yīng)該是表示慣性的存在，不是維持的意思。對(duì)于第二種情況中的慣性表現(xiàn)，有的書(shū)中也用“維持”表述，但終究不能明確而合理地說(shuō)明問(wèn)題。物體受外力作用時(shí)，若外力不變，慣性保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力也不變；若外力加大（或變?。?，慣性保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力也變大（或變?。?。慣性是如何轉(zhuǎn)化為慣性力的，請(qǐng)看下面例子：許多人都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，松動(dòng)的錘頭在硬地面上蹾幾下，錘頭就能套緊在錘柄上。手拿錘頭與錘柄同時(shí)向下蹾，錘柄遇障礙突然停止運(yùn)動(dòng)，錘頭沒(méi)遇障礙因慣性還要向下運(yùn)動(dòng)，但錘柄與錘頭間要產(chǎn)生摩擦力阻礙錘頭運(yùn)動(dòng)。這個(gè)摩擦力就是改變錘頭原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外力。錘頭的慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就轉(zhuǎn)化為克服摩擦力的慣性力作用在錘頭上（相當(dāng)于別物體敲擊在錘頭上），從而使錘頭套緊在錘柄上。三、慣性的大小表現(xiàn)為力在一個(gè)光滑的平面上用手推一物體，若物體的慣性只是某種性質(zhì)而與力無(wú)關(guān)，那么推物體的力就不成立。因?yàn)榱偸浅蓪?duì)的互相作用，不存在無(wú)反作用力的單獨(dú)的力。若慣性不表現(xiàn)為力的作用，推任何質(zhì)量的物體也跟出手打空拳一樣，沒(méi)有被推物輕重的感覺(jué)，也就無(wú)從談起用多大力了。認(rèn)為慣性只是物體的一種性質(zhì)，又何談它的大小呢？慣性有大小是肯定的，但不能無(wú)原則地說(shuō)慣性的大小與質(zhì)量有關(guān)。既然慣性的大小與速度的大小無(wú)關(guān)，那就與物體靜止時(shí)的質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，因?yàn)槲矬w的靜止與勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性是“相同”的。實(shí)際上，用質(zhì)量大小來(lái)衡量慣性大小是有條件的，只有在兩物體的加速度相等時(shí)才能成立，可是卻沒(méi)有在“慣性大小由質(zhì)量惟一決定”的論斷中發(fā)現(xiàn)加速度的蹤影。在地面上靜止的兩個(gè)物體，一個(gè)質(zhì)量為1千克，另一個(gè)為10千克。一個(gè)人用力分別拉它們，使它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化相同，即在相同時(shí)間內(nèi)保持相同的速度。顯而易見(jiàn)，他拉大的物體感到難而用力大，拉小的物體感到易而用力??；若他用同樣的力拉它們，當(dāng)然他感到難易程度相等，但二者的速度不能相同，顯然質(zhì)量大的速度小，質(zhì)量小的速度大。這個(gè)例子可以證明，物體受外力作用，其慣性保持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度，不僅與質(zhì)量有關(guān)，而且與加速度有關(guān)。慣性的大小既然與加速度和質(zhì)量都有關(guān)系，也就是與牛頓第二定律有關(guān)系，或者說(shuō)慣性的大小決定于牛頓第二定律，其定量描述必然順理成章。慣性與慣性的大小是兩個(gè)不同的概念，慣性的“性質(zhì)”不可以量度，慣性的大小可以量度。相同質(zhì)量的兩輛汽車，以不同的速度行駛。假設(shè)一車的速度為每秒1米，另一車的速度為每秒5米，兩車同時(shí)剎車，若兩車用相等的剎車力，則兩車的加速度相同，慣性大小相同，但快車的剎車距離要大；若兩車的剎車距離相等，則快車的剎車力大，加速度大，其慣性也大。這個(gè)例子同樣證明，當(dāng)質(zhì)量相同的兩車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化相同時(shí)，兩車的慣性大小相同；當(dāng)兩車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化不同時(shí)，兩車的慣性大小不同，毫無(wú)疑問(wèn)，加速度大的慣性大，加速度小的慣性小。上面的例子也就是人們常說(shuō)的速度快的車慣性大，這樣說(shuō)當(dāng)然是不正確的，因?yàn)閼T性的大小與速度無(wú)關(guān)。但我們也要理解這是一種習(xí)慣的省略的說(shuō)法（就像把上醫(yī)院看病說(shuō)成看醫(yī)生一樣），人們說(shuō)慣性大小的本意還是指剎車時(shí)的慣性表現(xiàn)，因?yàn)槠嚥荒芸偸且阅骋凰俣刃旭?。四、慣性理論的補(bǔ)充慣性問(wèn)題之所以存在許多混亂，是因?yàn)閼T性理論除了有錯(cuò)誤的論斷外還有表述麻煩問(wèn)題。本文為解決這個(gè)問(wèn)題，針對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變和受外力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的兩種狀態(tài)及慣性的不同表現(xiàn)，引入“慣性常態(tài)、“慣性變化態(tài)”、“慣性原因”、“慣性作用”等新概念來(lái)簡(jiǎn)化并準(zhǔn)確表述。物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫做慣性常態(tài)。這是物體慣性的基本狀態(tài)。物體在這種狀態(tài)下，若沒(méi)有外力的作用，將永遠(yuǎn)保持這種狀態(tài)。物體在慣性常態(tài)下的慣性只能作定性描述，不能定量描述，因?yàn)闊o(wú)法衡量慣性的大小。物體在慣性常態(tài)時(shí)，慣性的大小與速度（直線勻速）的大小無(wú)關(guān)，不因不同的速度有不同的物理量；與物體靜止時(shí)的質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，不能說(shuō)質(zhì)量大者慣性大，質(zhì)量小者慣性小。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)，慣性反抗改變的狀態(tài)叫做慣性變化態(tài)。物體處于慣性變化態(tài)時(shí)，慣性要反抗物體原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)被外力改變就要產(chǎn)生與外力對(duì)等的力（反作用力）。只有處于慣性變化態(tài)的物體的慣性，才能具體地說(shuō)出慣性的大小，作定量描述。慣性變化態(tài)隨物體上的外力消失而消失，回到慣性常態(tài)。物體的兩種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的兩種狀態(tài)）用兩種慣性狀態(tài)表述，不過(guò)是簡(jiǎn)化語(yǔ)言的等效代換，若使慣性在物體的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下不同的慣性表現(xiàn)易于區(qū)分，還要用新的概念來(lái)表述。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變時(shí)的慣性表現(xiàn)，可稱為“慣性原因”，即物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因是慣性；物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)的慣性表現(xiàn)，可稱為“慣性作用”，即物體反抗外力改變自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是慣性的作用。這樣，既區(qū)分了兩種不同狀態(tài)的慣性，也不因慣性反抗成為慣性力而忽略了慣性。五、慣性與牛頓三定律長(zhǎng)期以來(lái)，人們似乎認(rèn)為慣性僅與牛頓第一定律有關(guān)。實(shí)際上，慣性與三個(gè)定律都有關(guān)系。牛頓第二定律表示力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，實(shí)際上還有另一種關(guān)系——外力與慣性力的關(guān)系。前面說(shuō)過(guò)，物體受外力時(shí)，慣性反抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變轉(zhuǎn)化為慣性力。慣性力始終伴隨外力，因外力的存在而存在，因外力的變化而變化。牛頓第二定律的表達(dá)式既是外力作用的表達(dá)式，也是慣性力的表達(dá)式。從這個(gè)意義上說(shuō)，慣性與第二定律的關(guān)系不遜于慣性與第一定律的關(guān)系。如果說(shuō)牛頓第一定律也叫做慣性定律，那么牛頓第二定律除叫做運(yùn)動(dòng)定律外，也可以叫做慣性力定律。慣性與第三定律的關(guān)系也很密切，使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的外力與慣性轉(zhuǎn)化的慣性力之間正是一對(duì)作用力與反作用力的關(guān)系。人們總抱怨慣性力找不到反作用力（這也是說(shuō)慣性力是虛擬力的理由之一），卻忽略了使物體有加速度的外力沒(méi)有反作用力（不承認(rèn)有慣性力時(shí)）?？梢哉f(shuō)，慣性與牛頓三定律密切相關(guān)，它是牛頓三定律的理論基礎(chǔ)。六、關(guān)于慣性力慣性力問(wèn)題，也是一個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問(wèn)題。在中學(xué)《物理》和大學(xué)《普通物理學(xué)》課程中，不承認(rèn)有慣性力。在大學(xué)機(jī)械專業(yè)及其他有關(guān)專業(yè)中，有一門叫做《理論力學(xué)》的課程，其中有“慣性力”并且是重要內(nèi)容。但依據(jù)傳統(tǒng)說(shuō)法的《理論力學(xué)》不承認(rèn)慣性力是一個(gè)真實(shí)的力，說(shuō)它是一個(gè)虛擬的假想的力。這種認(rèn)識(shí)的依據(jù)是：慣性力不符合力的定義。誠(chéng)然，把握概念離不開(kāi)定義，但如果力的定義是一個(gè)狹義的定義，就不要受其束縛而應(yīng)該從廣義的角度來(lái)考慮?！独碚摿W(xué)》中慣性力的定義：物體受外力作用而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體的慣性反抗這種改變而對(duì)施力物體的反作用力，叫做慣性力。結(jié)束語(yǔ)慣性與我們每個(gè)人都有關(guān)系，甚至說(shuō)與我們生活和工作都密切相關(guān)。你駕馭機(jī)動(dòng)車，你站在行駛的公交車內(nèi)，你在光滑的冰雪地面上行走，你從事體育運(yùn)動(dòng)等等，都能感受到慣性和慣性力的作用?？梢哉f(shuō)，不管從事何種工作，明確清晰地理解慣性和慣性的作用，對(duì)我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中的安全是有益而無(wú)害的。本文最后申明：一、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變和變化的兩種狀態(tài)中，慣性的表現(xiàn)不同；二、慣性有具體的大小，它的大小由質(zhì)量與加速度共同決定；三、慣性不是力，但能夠轉(zhuǎn)化為力——慣性力。注：本文中所說(shuō)的外力沿用牛頓第一定律中的外力之說(shuō)，當(dāng)然是指物體受到的合外力。第三節(jié)自行車中的物理知識(shí)眾所周知，中國(guó)是世界上自行車擁有量最多的國(guó)家，是公認(rèn)的“自行車王國(guó)”。自行車是人們普遍使用的“綠色”交通工具，作為一種最普及最方便的代步工具，它與我們的生活息息相關(guān)。就我們中學(xué)生而言，也與自行車結(jié)下了不解之緣，說(shuō)起騎車，或許我們都會(huì)，但要系統(tǒng)、詳盡地解釋其中的物理知識(shí)，未必人人都能夠做到。在它的“身上”運(yùn)用了許多物理知識(shí)，通過(guò)研究自行車上的物理知識(shí)，了解自行車的結(jié)構(gòu)，以及每一個(gè)零件的作用，使人們更好的認(rèn)識(shí)、利用自行車，讓自行車更好的為人類服務(wù)。（一）自行車的有關(guān)原理車體設(shè)計(jì)原理Ａ：手把連接前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)制是輪軸的運(yùn)用，一般女裝車手把大多比較寬，就是因?yàn)榘选拜啞钡陌霃郊哟?，可以更省力，騎起來(lái)很優(yōu)雅．Ｂ：剎車把手是一個(gè)簡(jiǎn)單的杠桿，使用者用很小的力就可對(duì)剎車片產(chǎn)生很大的壓力．Ｃ：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時(shí)在接地點(diǎn)產(chǎn)生向后的摩擦力來(lái)使車體減速．以前輪夾式剎車和傳統(tǒng)后輪軸心的盤式剎車來(lái)比較，對(duì)同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長(zhǎng)，會(huì)比后者有較大的力矩，效果較佳．Ｄ：接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進(jìn)，剎車也是同樣道理．Ｅ：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來(lái)減少摩擦，提高傳動(dòng)效率．Ｆ：踏板是輪軸的運(yùn)用．Ｇ：前后齒輪是利用鏈條傳動(dòng)的齒輪系統(tǒng)，因?yàn)榍按蠛笮?，所以費(fèi)力而省時(shí)，可以把車子加速到很快．Ｈ：后齒輪傳動(dòng)給后輪是一種作用力施在軸上的輪軸系統(tǒng)．Ｉ：有些座墊下方是以彈簧為避震器，是彈簧在日常生活中除了做為彈簧秤外，另一大用途．Ｊ：新型自行車有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運(yùn)用．二、為何自行車剛騎動(dòng)時(shí)手把會(huì)不自覺(jué)轉(zhuǎn)動(dòng)？自行車基本上是兩點(diǎn)著地，騎動(dòng)時(shí)可以不倒下是因?yàn)閮奢啙L動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水平方向的角動(dòng)量；當(dāng)車子幾乎靜止時(shí)角動(dòng)量消失了，質(zhì)心要通過(guò)底座(人和車體在地面的投影)的機(jī)會(huì)非常少，不可避免就要倒下，此時(shí)若轉(zhuǎn)動(dòng)手把就會(huì)產(chǎn)生垂直方向的角動(dòng)量，使車子保持平衡，這點(diǎn)和飛盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以保持平穩(wěn)飛行有異曲同工之妙，但因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐很久．三、變速原理設(shè)前齒輪半徑a、后齒輪半徑b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費(fèi)時(shí)，所以車騎得不快，一般在起動(dòng)時(shí)會(huì)把a(bǔ)/b調(diào)小一點(diǎn)，比較容易克服最大靜摩擦力，之后再把比值變大．一輛十段變速的自行車有兩個(gè)不同半徑的前輪，后面有五個(gè)，以共有十種組合．四、剎車原理從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)看，急剎車車子可能向前翻倒．先考慮前輪剎死的情形：此時(shí)以前輪著地點(diǎn)為支點(diǎn)，因車子有向前的慣性(人車的質(zhì)心明顯在支點(diǎn)右上方)，很容易有向前翻的情形發(fā)生；那后輪剎車的情形又如何呢?如果后輪剎死了車子的慣性一樣向前，但此時(shí)前輪對(duì)地面的壓力會(huì)增大，相對(duì)減少后輪的下壓力，所以翻車的機(jī)會(huì)較少，當(dāng)然若是向前的慣性實(shí)在太大，車子一樣會(huì)以前輪為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)而使后輪會(huì)上蹺．綜合以上可知：自行車最好不要單獨(dú)剎前輪，若只有一個(gè)剎車系統(tǒng)應(yīng)裝在后輪，當(dāng)然兩輪一起剎車最理想．不論用那一輪剎車，前輪的下壓力一定會(huì)增大，后輪的一定減少，所以前輪的剎車摩擦力比后輪的大．所以在機(jī)車或汽車上，效果較佳(當(dāng)然也較貴)的碟式剎車裝在前輪，后輪再裝鼓式剎車，此即常在汽車廣告中聽(tīng)到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎車一定同時(shí)作用，以免翻車．（二）自行車中的物理知識(shí)圖1和圖2是兩種常見(jiàn)的自行車，在其中涉及到很多物理知識(shí)，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強(qiáng)、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識(shí)，下面具體來(lái)分析一下．一、力學(xué)知識(shí)1．摩擦方面(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度．增大摩擦力．(2)車軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來(lái)減小摩擦力．(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來(lái)減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便．(4)剎車時(shí)，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力；自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力．2．壓強(qiáng)方面(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，自行車對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.5×104Pa．(2)在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來(lái)增大受力面積，減小壓強(qiáng)．(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)，(4)自行車的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量越大，壓強(qiáng)越大．(5)自行車的車座做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)身體的壓強(qiáng)．3．輪軸方面(1)自行車的車把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車把相當(dāng)于輪，前軸為軸，是一個(gè)省力杠桿，如圖3所示．(2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸，實(shí)質(zhì)為一個(gè)省力杠桿．(3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸．4．杠桿方面：自行車的剎車把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿．5．慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車后，自行車仍然向前走，是由于它有慣性．(2)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后再捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去．6．能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車下坡時(shí)，速度越來(lái)越快，是由于下坡時(shí)人和自行車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動(dòng)能．(2)當(dāng)人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來(lái)增大人和自行車的動(dòng)能，這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，能上得更高一些．7．齒輪傳動(dòng)方面(1)線速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，設(shè)齒輪邊緣的線速度為v，齒輪的半徑為R，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，則有v=ωR．二、熱學(xué)知識(shí)在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因?yàn)閷?duì)于質(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，若超過(guò)了輪胎的承受能力，就會(huì)發(fā)生爆胎的情況．三、光學(xué)知識(shí)在日常生活中，自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它的設(shè)計(jì)很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個(gè)相互垂直的平面鏡組成一個(gè)立體直角，用其內(nèi)表面作為反射面，這叫角反射器．當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時(shí)，會(huì)使后面的人很容易看到．在夜間，當(dāng)汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無(wú)論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機(jī)觀察到．四、新式自行車第四節(jié)過(guò)山車中的物理知識(shí)過(guò)山車是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂(lè)工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無(wú)險(xiǎn)的快感令不少人著迷。如果你對(duì)物理學(xué)感興趣，那幺在乘坐過(guò)山車的過(guò)程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實(shí)際上，過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理，人們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)山車時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理。如果能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺(jué)真是妙不可言。這次同物理學(xué)打交道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了，當(dāng)然，如果你的身體條件和心理承受能力的限制，無(wú)法親身體驗(yàn)過(guò)山車帶來(lái)的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀察過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)。1、能量守恒在過(guò)山車上的應(yīng)用在開(kāi)始旅行時(shí)，過(guò)山車的小列車是靠一個(gè)機(jī)械裝置的推力推上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒(méi)有任何裝置為它提供動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿著軌道行駛的惟一的"發(fā)動(dòng)機(jī)"將是引力勢(shì)能，即由引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能，這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程構(gòu)成的。第一種能，即引力勢(shì)能是物體因其所處位置而自身?yè)碛械哪芰?，是由于它的高度和由引力產(chǎn)生的加速度而來(lái)的。對(duì)過(guò)山車來(lái)說(shuō)，它的勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到"山丘"的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過(guò)山車開(kāi)始下降時(shí)，它的勢(shì)能就不斷地減少（因?yàn)楦叨认陆盗耍?，但它不?huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)能。不過(guò)，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于過(guò)山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）。這就是為什幺要設(shè)計(jì)成隨后的小山丘比開(kāi)始時(shí)的小山丘要低的原因：過(guò)山車已經(jīng)沒(méi)有上升到像前一個(gè)小山丘那樣的高度所需要的機(jī)械能了。2、圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在過(guò)山車中的應(yīng)用過(guò)山車最后一節(jié)小車廂里是過(guò)山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過(guò)山車的尾部車廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過(guò)山車中部的質(zhì)量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種要被拋離的感覺(jué)，因?yàn)橘|(zhì)量中心正在加速向下。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達(dá)頂峰附近時(shí)，小車廂就可能脫軌甩出去。車頭部的車廂情況就不同了，它的質(zhì)量中心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要"等待"質(zhì)量中心越過(guò)高點(diǎn)被引力推動(dòng)。到達(dá)“瘋狂之圈”時(shí)，沿直線軌道行進(jìn)的過(guò)山車突然向上轉(zhuǎn)彎。這時(shí)，乘客就會(huì)有一種被擠壓到軌道上的感覺(jué)，因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)生了一種表觀的離心力。事實(shí)上，在環(huán)形軌道上由于鐵軌與過(guò)山車相互作用產(chǎn)生了的一種向心力。這種環(huán)形軌道是略帶橢圓形的，目的是為了"平衡"引力的制動(dòng)效應(yīng)。當(dāng)過(guò)山車達(dá)到圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，事實(shí)上它會(huì)慢下來(lái)，但如果彎曲的程度較小時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)減弱。一旦過(guò)山車走完了它的行程，機(jī)械制動(dòng)裝置就會(huì)非常安全地使過(guò)山車停下來(lái)。減速的快慢是由氣缸來(lái)控制的。第五節(jié)江河大堤與水庫(kù)大壩一般江河大堤和水庫(kù)大壩的橫截面如圖1甲、乙所示．圖1比較上面兩圖，不難發(fā)現(xiàn)，它們的共同之處都是上窄下寬，不同的是江河堤的迎水面坡度緩，背水面坡度陡，而水庫(kù)壩則恰恰相反，擋水面坡度陡，背水面坡度緩．一、為什么江河大提與水庫(kù)大壩都修成上窄下寬無(wú)論是江河大堤，還是水庫(kù)大壩都修成上窄下寬，其目的主要是為了“三防”．1．防水壓根據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式ｐ＝ρｇｈ可知，堤壩內(nèi)的水越靠近堤壩底，水深ｈ越大，水產(chǎn)生的壓強(qiáng)也越大．堤壩下寬能承受較大的水壓，確保堤壩的安全．2．防滲漏堤壩下部受水的壓強(qiáng)越大，水越容易滲進(jìn)壩體．把下部修得寬些，就可以延長(zhǎng)堤壩內(nèi)水的滲透路徑，增大滲透阻力，從而提高堤壩的防滲透性能．

3．防滑動(dòng)

堤壩內(nèi)水的壓力總有將大堤向外水平推動(dòng)和將大壩推向下游的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，堤壩基底需要有與之抗衡的靜摩擦力，才能保持堤壩平衡．將堤壩下部修寬既可增大壩體的重力，也可增大迎水面（擋水面）上水對(duì)壩體豎直向下的壓力，因此，可以增強(qiáng)壩體與壩基間的最大靜摩擦力，達(dá)到防止堤壩滑動(dòng)的目的．

二、為什么江河大堤和水庫(kù)大壩兩邊的坡度陡緩狀況修得恰恰相反

對(duì)于兩岸攔水的大堤來(lái)說(shuō)，奔騰的江河水的沖擊力方向朝下游，水對(duì)堤壩的作用力主要是壓力，如圖2甲、乙所示，水的壓力垂直于堤面，根據(jù)力的分解知識(shí)有，Ｆｘ＝Ｆｓｉｎθ，Ｆｙ＝Ｆｃｏｓθ，因此，對(duì)于同樣大小的水的壓力Ｆ，坡度平緩的堤面所受橫向水平壓力較小，即Ｆｘ＜Ｆｘ′；所受豎直向下的壓力較大，即Ｆｙ＞Ｆｙ′．所以對(duì)于江河大堤，迎水面坡度緩，水對(duì)大堤水平向外的推力Ｆｘ小．同時(shí)豎直向下的力Ｆｙ大，有利于增大堤壩基底與堤壩的靜摩擦力，即可以防滑．圖2圖2圖4圖3對(duì)于水庫(kù)大壩受力分析，如圖3所示，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式ｐ＝ρｇｈ，水庫(kù)大壩的擋水面各處承受的壓強(qiáng)跟水深成正比，呈三角形分布，故總水壓力通過(guò)壓強(qiáng)的三角形分布距壩底Ｈ／3．設(shè)水庫(kù)大壩的總重力為Ｇ，重心在Ｏ′處，為便于分析，設(shè)水庫(kù)中水對(duì)大壩的總壓力Ｆ水平向外（大壩外側(cè)），如圖4所示．因受水的壓力Ｆ的作用，壩體會(huì)以水庫(kù)外側(cè)大壩的壩腳Ｏ為支點(diǎn)有沿順時(shí)針?lè)较騼A覆的趨勢(shì)，其傾覆力矩為ＭＦ＝Ｆ×Ｈ／3．而大壩依靠自身的重力Ｇ產(chǎn)生的抗傾覆力矩ＭG＝Ｇｄ．把壩體修得沿背水面坡度緩一些，能夠達(dá)到既增大重力，又增大力臂ｄ的效果，從而達(dá)到增大抗傾覆力矩ＭG的效果．

由此可見(jiàn)，在不增加建設(shè)大堤和大壩的土石方，用料及造價(jià)相同的前提下，迎水面比背水面緩的江河大堤更牢固，擋水面比背水面陡的水庫(kù)大壩更穩(wěn)定第六節(jié)汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理隨著高速公路的發(fā)展和汽車性能的提高，汽車的行駛速度越來(lái)越快，特別是由于汽車擁有量的迅速增加，交通越來(lái)越擁擠，使得事故更為頻繁，所以汽車的安全性就變得尤為重要。

安全氣囊發(fā)展史

安全氣囊從1952年就取得了專利，但在應(yīng)用推廣中經(jīng)歷了幾上幾下的波折，足足走過(guò)了30多年的漫長(zhǎng)路途。直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208)在美國(guó)經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開(kāi)始實(shí)施，其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時(shí)還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今，這個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品，種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國(guó)生產(chǎn)的中高級(jí)轎車，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國(guó)內(nèi)，隨著CMVDR294碰撞安全法規(guī)的開(kāi)始實(shí)施，國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來(lái)越高，但目前除了極少數(shù)高級(jí)車裝備了側(cè)面氣囊之外，大部分車型還只是安裝了正面氣囊。

安全氣囊系統(tǒng)組成

駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內(nèi)，因此，當(dāng)您看見(jiàn)方向盤上標(biāo)有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車裝有安全氣囊。安全氣囊系統(tǒng)主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號(hào)；氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。氣囊裝在方向盤轂內(nèi)緊靠緩沖墊處，其容量約50至90升不等，做氣囊的布料具有很高的抗拉強(qiáng)度，多以尼龍材質(zhì)制成，折疊起來(lái)的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起在爆發(fā)時(shí)被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時(shí)氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過(guò)量或囊內(nèi)壓力超過(guò)一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷；氣囊中所用的氣體多是氮?dú)狻?/p>

安全氣囊的工作原理

典型的氣囊系統(tǒng)包括二個(gè)組成部分：探測(cè)碰撞點(diǎn)火裝置(或稱傳感器)，氣體發(fā)生器的氣囊(或稱氣袋)。當(dāng)傳感器開(kāi)關(guān)啟動(dòng)后，控制線路即開(kāi)始處于工作狀態(tài)，并借著偵測(cè)回路來(lái)判斷是否真有碰撞發(fā)生。如果訊號(hào)是同時(shí)來(lái)自兩個(gè)傳感器的話才會(huì)使安全氣囊開(kāi)始作用。由于汽車的發(fā)電機(jī)及蓄電池通常都處于車頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統(tǒng)皆具有自備的電源以確保作用的發(fā)揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之后，控制回路便會(huì)將電流送至點(diǎn)火器，借著瞬時(shí)快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進(jìn)劑點(diǎn)燃。在近乎爆炸的化學(xué)反應(yīng)快速發(fā)生的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)害的以氮?dú)鉃橹鞯臍怏w，將氣囊充氣至飽滿的狀態(tài)，并借著強(qiáng)大的沖擊力，氣囊能夠沖開(kāi)方向盤上的蓋而完全展開(kāi)，以保護(hù)駕駛者頭部不受傷害。同時(shí)在推進(jìn)劑點(diǎn)燃的過(guò)程之中，點(diǎn)火器總成中的金屬網(wǎng)罩可冷卻快速膨脹的氣體，隨即氣囊可由設(shè)計(jì)好的小排氣口排氣，以發(fā)揮逐漸緩沖功能，并避免在車身仍繼續(xù)移動(dòng)時(shí)阻礙碰撞后的視線。

需要特別說(shuō)明的是，傳感器只有在滿足了一定的條件下才會(huì)工作。安全氣囊的傳感器的設(shè)計(jì)有很多種，有一部分是采用擺錘或杠桿式開(kāi)關(guān)，還有的是彈簧負(fù)載的轉(zhuǎn)輪式，此外還有用水銀開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品。但不論感測(cè)器開(kāi)關(guān)型式如何，都必須有足夠的撞擊力才能使得開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，同時(shí)這個(gè)撞擊力必須來(lái)自正的方向才行。通常這個(gè)撞擊力約等于以時(shí)速２５公里至５０公里左右碰撞固定物所產(chǎn)生的結(jié)果。當(dāng)汽車受到這種高速碰撞時(shí)，裝在車前端的碰撞傳感器和裝在汽車中部的安全傳感器，就可檢測(cè)到車速突然減速，并將這一信號(hào)迅速傳遞給安全氣囊系統(tǒng)的控制電腦，電腦在經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)之后，才會(huì)引爆安全氣囊包內(nèi)的電熱點(diǎn)火器，使氣囊發(fā)生迅速膨脹。

據(jù)計(jì)算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的0.01秒內(nèi)微處理器開(kāi)始工作，0.03秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，0.05秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入氣囊，0.08秒內(nèi)氣囊向外膨脹，0.11秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會(huì)撞上氣囊。

可見(jiàn)，氣囊的打開(kāi)與否與撞擊角度和撞擊速度都有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)在汽車翻轉(zhuǎn)、輕微碰撞、側(cè)面碰撞或后面碰撞時(shí)，氣囊均不會(huì)打開(kāi)，比如桑塔納2000升級(jí)版在車身正面左右各30度以內(nèi)受到重創(chuàng)時(shí)才會(huì)打開(kāi)安全氣囊。再有一點(diǎn)，對(duì)于撞擊速度而言，安全氣囊系統(tǒng)測(cè)定的是撞擊后車輛的減速度，因此，在做安全碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般都是讓車筆直地撞在不能移動(dòng)且不能變形的墻上。

安全氣囊的安全性

安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對(duì)于在遭受正面撞擊時(shí)，的確能有效保護(hù)乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時(shí)，可降低乘客受傷的程度高達(dá)64％，甚至在其中有80％的乘客未系上安全帶！至于來(lái)自側(cè)方及后座的碰撞，則仍有賴于安全帶的功能。

此外，氣囊爆發(fā)時(shí)的音量大約只有130分貝，在人體可忍受的范圍；氣囊中78％的氣體是氮?dú)?，十分安定且不含毒性，?duì)人體無(wú)害；爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤(rùn)滑粉末，對(duì)人體亦無(wú)害。

萬(wàn)事都是一把雙刃劍，安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據(jù)計(jì)算，若汽車以60km的時(shí)速行駛，突然的撞擊會(huì)令車輛在0.2秒之內(nèi)停下，而氣囊則會(huì)以大約300km/h的速度彈出，而由此所產(chǎn)生的撞擊力約有180公斤，這對(duì)于頭部、頸部等人體較脆弱的部位就很難承。因此，如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯(cuò)，就有可能釀出一場(chǎng)“悲劇”。

安全氣囊在近幾年得到了飛速的發(fā)展，價(jià)格大幅度下降，裝備了安全氣囊的轎車也從過(guò)去的中高級(jí)轎車向中低級(jí)轎車發(fā)展。同時(shí)，有些轎車前排安裝了乘客用的安全氣囊（即雙安全氣囊規(guī)格），乘客用的安全氣囊與駕車者用的安全氣囊相似，只是氣囊的體積要大些，所需的氣體也多一些而已。進(jìn)入90年代以來(lái)，安全氣囊的安全性能已被人們普遍接受，并被視為一種現(xiàn)代化和高檔次的安全裝置。了解安全氣囊的工作原理及注意事宜對(duì)我們更好的保護(hù)自己有很重要的作用，但對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，安全駕駛才是第一位的，這是任何先進(jìn)的安全裝置都無(wú)法替代的！

安全氣囊是怎樣發(fā)明的？

安全氣囊為一次性產(chǎn)品

每個(gè)氣囊只能使用一次，也就是說(shuō)氣囊只要引爆就不再有下一次保護(hù)的能力，也不能塞回去再使用，引爆后須回廠換一個(gè)新的氣囊。在美國(guó)，重新裝置一套新氣囊和感應(yīng)系統(tǒng)及整組電腦控制器，一般需要3000美元左右，雖說(shuō)比較貴，但為了生命安全，這倆錢還是不能省的！

安全氣囊需與安全帶配合使用

由于氣囊是通過(guò)爆發(fā)起作用，而設(shè)計(jì)者往往是從大多數(shù)、正常的碰撞模擬試驗(yàn)中尋找最佳方案，但生活中，每一位乘駕者都有自己乘駕習(xí)慣，這就造成了人與氣囊會(huì)有不同的位置關(guān)系，也就決定了氣囊工作的不穩(wěn)定性。因此，要保證安全氣囊真正起到安全的作用，駕乘人員一定要養(yǎng)成良好的駕乘習(xí)慣，保證胸部與方向盤保持一定距離。而最有效的措施就是系好安全帶，安全氣囊只是輔助安全系統(tǒng)，需與安全帶配合使用才能發(fā)揮最大的安全保護(hù)效果。不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品

注意不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，因?yàn)樵诰o急時(shí)刻這些物品有可能防礙氣囊充氣或被拋射出去，造成更大的危險(xiǎn)。在車室內(nèi)安裝收音機(jī)、CD機(jī)等附件時(shí)，要遵照汽車廠的規(guī)定，不要隨意修改屬于安全氣囊系統(tǒng)的零件及線路，否則會(huì)影響氣囊工作。何時(shí)需要修理氣囊？

要注意觀察位于儀表盤上的安全氣囊警告燈。在正常情況下，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“ACC”或“ON”位置時(shí)，警告燈會(huì)亮大約6秒鐘，進(jìn)行自檢，然后熄滅，若警告燈一直亮，則表明安全氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)立即進(jìn)行修理。否則，有可能出現(xiàn)氣囊不起作用或誤彈出的情況。第七節(jié)交通安全中的一些簡(jiǎn)單物理知識(shí)快速列車、高速公路、立交橋、地鐵、輕軌、先進(jìn)的空運(yùn)、海運(yùn)構(gòu)筑的現(xiàn)代交通網(wǎng)遍布全球，它與現(xiàn)代人的生活密切相關(guān)。現(xiàn)代交通中的許多問(wèn)題都跟物理知識(shí)有關(guān)。自然只賦予每個(gè)人一次生命的機(jī)會(huì)，生命是多么的可貴.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出了各種各樣的交通工具，給人類的生活帶來(lái)了便利，同時(shí)也成為掠奪生命的工具,.交通工具是物理知識(shí)應(yīng)用的結(jié)晶，應(yīng)用物理知識(shí)能夠認(rèn)識(shí)交通肇事成因以及預(yù)防方法，從而將交通安全根固在頭腦中.我們每天都會(huì)行走在路上，對(duì)于道路兩邊的標(biāo)志可能熟視無(wú)睹了，其實(shí)有些標(biāo)志中蘊(yùn)含了許多物理知識(shí)，現(xiàn)舉例說(shuō)明：1、“上、下陡坡”標(biāo)志（圖1）：蘊(yùn)含了動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，考試時(shí)還可能假設(shè)沒(méi)有其它能量轉(zhuǎn)化時(shí)，則機(jī)械能守恒。2、“向左或右急轉(zhuǎn)彎”標(biāo)志（圖2）：蘊(yùn)含了慣性的知識(shí)，可能會(huì)考查轉(zhuǎn)彎時(shí)坐在車中的乘客或物體會(huì)向哪側(cè)傾斜。3、“易滑”標(biāo)志（圖3）和“路滑慢行”標(biāo)志（圖4）：蘊(yùn)含了摩擦力的知識(shí)，地面光滑摩擦力變小，同時(shí)也可結(jié)合慣性知識(shí)考查，如由于地面易滑，由于慣性行駛的車輛在剎車后會(huì)繼續(xù)前行一段距離，故應(yīng)在此路段減速慢行。4、“禁止鳴喇叭”標(biāo)志（圖5）：蘊(yùn)含了聲現(xiàn)象知識(shí)，在市區(qū)或?qū)W校、醫(yī)院附近通常會(huì)有此標(biāo)志，意思是鳴喇叭會(huì)產(chǎn)生噪音，影響人們的生活和學(xué)習(xí)，考查點(diǎn)是噪音及其預(yù)防為主。5、“限制速度”標(biāo)志（圖6）：蘊(yùn)含了運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，意思是該路段限制速度是40km/h，可以結(jié)合路程或時(shí)間考查速度方面的計(jì)算。6、“限制質(zhì)量”標(biāo)志（圖7）：蘊(yùn)含了質(zhì)量的知識(shí)，意思是此路（橋）面承受的最大質(zhì)量是10噸，可以考查質(zhì)量、壓強(qiáng)及過(guò)載造成路（橋）面毀壞等方面的問(wèn)題?！纠?008年6月6日《海峽都市報(bào)》刊登了《貨車超限超載、國(guó)道不堪重負(fù)》一文，報(bào)道了“104國(guó)道設(shè)計(jì)使用年限為15年以上，但使用5年后就大修，現(xiàn)已傷痕累累……”（如圖所示）。有些運(yùn)輸單位和個(gè)人只顧自己的利益，不顧國(guó)家利益，讓汽車成倍的超載是損壞路面的直接原因。請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋汽車嚴(yán)重超載加快路面損壞的原因（只需答出一種合理的原因即可）。答（1）力的作用效果會(huì)使物體形狀發(fā)生改變，汽車成倍超載，對(duì)地面壓力成倍增加，路面的形變加大，容易引起路面斷裂。（2）車成倍超載，對(duì)地面壓力成僧增加，輪胎個(gè)數(shù)不變，接觸面積基本不變，根據(jù)壓強(qiáng)公式P＝F/S可知，車對(duì)地面壓強(qiáng)成倍增加，對(duì)路面破壞加重。（3）車輪與路面的粗糙程度不變，車成倍超載，對(duì)地面壓力成倍增加。路面受到的摩擦力也就成倍增加，導(dǎo)致路面磨損加快。7、“車距確認(rèn)”標(biāo)志（圖8）：蘊(yùn)含了運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，意思是讓車輛確認(rèn)一下彼此的間距，以保持安全間距，防止由于慣性發(fā)生追尾等交通事故。8、“里程碑”標(biāo)志（圖9）：蘊(yùn)含了運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，意思是距某地還有多少公里，可以結(jié)合汽車的行駛速度考查速度方面的問(wèn)題。近年來(lái)道路相繼改建成一、二級(jí)公路，大大地促講了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給人們出行帶來(lái)了方便。遺憾的是在某些岔路口，人車相撞的交通事故有所增加。有人猜想事故的出現(xiàn)與行人橫過(guò)公路時(shí)的錯(cuò)誤判斷有關(guān)。(1)某同學(xué)準(zhǔn)備橫過(guò)公路時(shí)，正好有一輛汽車從距岔路口1O0m處以72km／h的速度駛過(guò)來(lái)，如果公路寬12m，問(wèn)該同學(xué)以1．2m／s的正常步行速度能否在汽車到達(dá)岔路口前完全通過(guò)公路?(2)為了減少在岔路口發(fā)生人車相撞事故，請(qǐng)你分別向交警部門(或公路建設(shè)部門)、汽車司機(jī)和過(guò)路的行人，各提一項(xiàng)合理的建議。分析：v車＝72km／h＝20m／s汽車到達(dá)岔路口的時(shí)間：t車＝5s該同學(xué)完全通過(guò)公路所需時(shí)間：t人＝10s因?yàn)閠人＞t車所以該同學(xué)不能完全通過(guò)公路，有人車相撞的危險(xiǎn)。建議：交警部門：例：(1)設(shè)立警示標(biāo)志，提醒注意岔路口。(2)設(shè)立強(qiáng)制減速帶。汽車司機(jī)：例：(1)通過(guò)岔路口時(shí)要減速慢行。(2)注意觀察，避讓行人。過(guò)路行人：例：(1)正確估計(jì)車速和車距，保證足夠過(guò)路時(shí)間。(2)寧停三分，不搶一秒。為保證行車安全，我國(guó)制定了《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》。該條例對(duì)不同車型有不同的最高車速限制：在高速公路上行駛的小型載客汽車最高車速120km/h其他機(jī)動(dòng)車不得超過(guò)100km/h，摩托車不得超過(guò)80km/h。機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛，車速超過(guò)100km/h時(shí)，應(yīng)當(dāng)與同車道前車保持100m以上的距離，車速低于100km/h時(shí)，與同車道前車距離可以適當(dāng)縮短，但最小距離不得小于50m。該條例還規(guī)定，當(dāng)實(shí)際道路限速標(biāo)志標(biāo)明的車速與條例中關(guān)于車道行駛車速的規(guī)定不一致時(shí)，應(yīng)按照實(shí)際道路限速標(biāo)志標(biāo)明的車速行駛（如圖所示）。在很多情況下，需要避免碰撞。例如，駕駛汽車一定要控制行駛速度，如果行駛速度太大，汽車的動(dòng)量會(huì)很大，駕駛員很難在短時(shí)間內(nèi)剎住汽車，就有可能出現(xiàn)撞車、撞人等惡性交通事故（如圖1所示）。為保證駕乘人員的安全，車內(nèi)人員都必須系上安全帶，有的汽車在相關(guān)部位還裝了安全氣囊。這些設(shè)施可以起緩沖作用（延長(zhǎng)作用力的作用時(shí)間），減輕交通事故對(duì)車內(nèi)人員的傷害（如圖2所示）。思考與討論安全帶和頭枕汽車中安全措施之一是座位上設(shè)置有安全帶和頭枕。安全帶是一種斜系在乘員身上的帶子，它在緩慢拉動(dòng)時(shí)很松動(dòng)，在迅猛抽動(dòng)時(shí)則被卡住，不能拉伸；頭枕處在座椅上方乘員的頭部位置，是一個(gè)固定且表面松軟的枕頭。當(dāng)突然發(fā)生撞車事故時(shí)，乘員會(huì)發(fā)生什么情況？為什么？安全帶和頭枕分別在什么情況下起作用？試討論一下。

科學(xué)漫步認(rèn)識(shí)道路交通信號(hào)燈道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。s150標(biāo)準(zhǔn)型警示/指示燈LED（發(fā)光二極管）是近年來(lái)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一種新型光源，具有耗電小（電流只有10~20mA）、亮度高（光強(qiáng)可達(dá)上萬(wàn)個(gè)mcd）、體積?。ㄖ睆阶钚】蛇_(dá)3mm）、重量輕（一顆發(fā)光二極管僅重零點(diǎn)幾克）、壽命長(zhǎng)（平均壽命10萬(wàn)小時(shí)）等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)已逐步代替白熾燈、低壓鹵鎢燈制作道路交通信號(hào)燈。信號(hào)燈-發(fā)展歷史俗稱紅綠燈。19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來(lái)，英國(guó)倫敦議會(huì)大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德·哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來(lái)在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。從此，城市的交通信號(hào)燈被取締了。直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過(guò)，這時(shí)已是“電氣信號(hào)燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛(ài)迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過(guò)去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過(guò)，嚇了他一身冷汗?；氐剿奚?，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。信號(hào)燈-中國(guó)情結(jié)中國(guó)最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號(hào)燈在科學(xué)化、自動(dòng)化上不斷地更新、發(fā)展和完善。信號(hào)燈-公路交通信號(hào)燈公路交通信號(hào)燈的種類有:機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,人行橫道信號(hào)燈,非機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,方向指示信號(hào)燈,移動(dòng)式交通信號(hào)燈,太陽(yáng)能閃光警告信號(hào)燈,收費(fèi)站天棚信號(hào)燈。信號(hào)燈鐵路信號(hào)燈鐵路信號(hào)分為視覺(jué)信號(hào)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)，可以說(shuō)是有聲有色，多姿多彩。它們是指示列車運(yùn)行和調(diào)車作業(yè)的命令，有關(guān)行車人員必須嚴(yán)格執(zhí)行。鐵路信號(hào)是人們?cè)趯?shí)踐中逐步發(fā)明和完善的。早期的鐵路開(kāi)始行車時(shí)，是由鐵路職工騎馬在前面引導(dǎo)列車運(yùn)行。為了醒目，他們帶著禮帽，身穿黑大衣和白色褲子，用手信號(hào)指揮列車前進(jìn)或停止。當(dāng)時(shí)鐵路僅限于白天行車，列車很少，速度大約每小時(shí)6～16公里，所以由人騎馬來(lái)指揮，安全上沒(méi)什么問(wèn)題。以后，列車對(duì)數(shù)多了，速度也快了，騎馬已跑不過(guò)火車，跟在火車后面打信號(hào)還有什么用？為了確保安全，人們開(kāi)始研究固定的信號(hào)設(shè)備：用一塊長(zhǎng)方形的板子，橫向線路是停車信號(hào)，順向線路是進(jìn)行信號(hào)。可是順向線路的板子實(shí)際上很難看見(jiàn)，所以又在頂端加塊圓板。當(dāng)必須在晚間開(kāi)車時(shí)，就以紅色燈光表示停車信號(hào)，白色燈光表示進(jìn)行信號(hào)。隨著列車速度的不斷提高，要求從遠(yuǎn)方就能準(zhǔn)確看到信號(hào)的顯示。人們發(fā)現(xiàn)，在面積相等的情況下，圓形、方形和長(zhǎng)方形相比，以長(zhǎng)方形看得最遠(yuǎn)。因此，1841年英國(guó)人戈里高利提出用長(zhǎng)方形臂板作為信號(hào)顯示，裝設(shè)在倫敦橋車站。這是鐵路上首次使用的臂板式信號(hào)機(jī)。這種臂板式信號(hào)機(jī)有兩種顯示：水平位置表示停車信號(hào)，向下傾斜45度表示進(jìn)行信號(hào)。夜間仍用紅色燈光表示停車，用白色燈光表示進(jìn)行。但是，后來(lái)發(fā)現(xiàn)白色燈光容易和鐵路附近的家用燈光混淆，就改用了綠色燈光。第八節(jié)體育課中的一些簡(jiǎn)單物理知識(shí)大家都喜愛(ài)體育活動(dòng)，通過(guò)體育鍛煉能提高身體素質(zhì)。平時(shí)同學(xué)們?cè)隗w育課中進(jìn)行各種各樣的體育活動(dòng)。然而，在我們進(jìn)行體育活動(dòng)時(shí)，不知你有沒(méi)有想過(guò)，每一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)中都滲透著許多物理知識(shí)，體育活動(dòng)中也包含許多物理知識(shí)呢！體育與物理形同兄妹般親密。下面介紹幾個(gè)最常見(jiàn)的用到物理學(xué)原理的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象：一跑的力學(xué)跑是不斷重復(fù)的周期性運(yùn)動(dòng)。波動(dòng)的速率與頻率及波長(zhǎng)的關(guān)系如下式：速率=頻率×波長(zhǎng)，同理，跑的速率與步頻（每秒鐘所跑的步數(shù)）和步長(zhǎng)（每跑一步的距離）的關(guān)系如下式：速率=步頻×步長(zhǎng)要增大跑的速率，就要設(shè)法增大步頻和步長(zhǎng)。例如一短跑者平均步頻為每秒4.6步，平均步長(zhǎng)為1.8步，早其平均速率為8.28米／秒。如果以此速率跑100米，就要12.秒。設(shè)有體力相同的A、B兩人，分別采用圖（a）和（b）兩種跑步方式：（a）的起步角較（b）為大，則（a）每跑一步由于把身體升得較高，要費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間才能著地跑一下步。這樣，步頻自然較小。另一方面，由于（a）的起步角較大，升高身體的分速度較大而水平向前的分速度較小，故步長(zhǎng)就較短。故（a）跑得比（b）為慢。每跑一步的速度，是由前一步保留下的的速度（慣性）以及下一步有力后所補(bǔ)充的速度的向量和。每跑一步所補(bǔ)充的速度，同由腳向蹬地面而獲得，如圖（c）所示。腳后蹬的力為F，則地面也給人體一個(gè)大小等于F的反作用力，人體由于這個(gè)力在后蹬時(shí)間內(nèi)獲得補(bǔ)充的速度。F與地面的夾角α叫做后蹬角。F可分解為F1和F2兩分力。F1使人獲得水平前進(jìn)的加速茺，而F2則獲得垂直上升的加速度。后蹬角α決定F1和F2的分配。后蹬角不應(yīng)過(guò)大，否則力量F用在升高身體太大而用在前進(jìn)太小，這就減小了步頻和步長(zhǎng)。短跑的后蹬角應(yīng)在52°～60°之間，視體力與技術(shù)而定。完成后蹬動(dòng)作之后，人體就向前拋騰一步。接著，另一腿由擺動(dòng)腿轉(zhuǎn)為支撐腿而著地，如圖（d）所示，這動(dòng)作叫做前蹬。前蹬地面的力R和地面的夾角β叫做前蹬角。人腳受到地面的反作用力和R大小相等而方向相反。前蹬時(shí)，應(yīng)腳掌著地，以減小作用力R。由圖可知，R是斜向后的，會(huì)減小前進(jìn)速度。因此，前蹬角β宜大，也就是腳掌不要太早著地，要擺至接近身體下方才著地，這就要以減小R向后的分力。二鉛球、投籃、乒乓球、足球等球類中的物理知識(shí)（一）鉛球投遠(yuǎn)速度：速度快，瞬間爆發(fā)力，投得就遠(yuǎn)。因?yàn)槌跛俣仍酱螅瑒?dòng)能越大，投擲的也越遠(yuǎn)。據(jù)物理知識(shí)知道S=v2Sin2a/g，當(dāng)a不變v越大S也越大。當(dāng)v不變時(shí)，a=45°時(shí)，S最大。（二）投籃：角度成450角投進(jìn)的成功率較高距離越近，投進(jìn)的成功率高。碰板時(shí)，幾度打過(guò)去，會(huì)幾度彈回來(lái)。據(jù)物理相關(guān)的知識(shí)我們作出的解答是：在碰板中，若以幾度打過(guò)去，就會(huì)以幾度返回來(lái)，這道理與光的反射定律是相似的。對(duì)于投籃距離越近，投中率越高，是因?yàn)榍蛟谇斑M(jìn)過(guò)程中還一邊不斷地下落，若距離近一些，下落的距離也會(huì)小一些，這樣命中率也就大了。（三）乒乓球中的物理知識(shí)接球，擊球時(shí)球從運(yùn)動(dòng)→靜止，靜止→運(yùn)動(dòng)。力能使物體發(fā)生形變，球擊中網(wǎng)，網(wǎng)會(huì)發(fā)生變形。氣體的熱脹冷縮現(xiàn)象，當(dāng)乒乓球癟了，放入熱水中一燙，就會(huì)恢復(fù)原狀。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，從高出落下，再回升，勢(shì)能→動(dòng)能→勢(shì)能。越高的地方落下，轉(zhuǎn)化成的動(dòng)能越大，被反彈上去越高。（四）足球中的物理知識(shí)1．球越滾越慢。在球場(chǎng)上踢出的球越滾越慢，最終停下來(lái)。這是因?yàn)樘叱龅淖闱蛴捎趹T性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，沿原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)滾動(dòng)；而在運(yùn)動(dòng)方向上只受到了滾動(dòng)摩擦力的作用，這個(gè)阻力改變了足球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，阻礙足球滾動(dòng)，使球越滾越慢，所以球最終停止運(yùn)動(dòng)。2．守門員接球。當(dāng)隊(duì)員大腳射門時(shí)，球速可以高達(dá)100千米/小時(shí)。如果守門員用胸部停球，那么胸部所受到的沖力將高達(dá)1500牛；如果用手接球，沖力要減少到500牛。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)手臂的運(yùn)動(dòng)可使球的制動(dòng)距離延長(zhǎng)3倍的緣故。3．守門員撲點(diǎn)球。守門員撲點(diǎn)球時(shí)，撲住的成功率一般只與守門員的判斷反應(yīng)能力有關(guān)，為什么呢？因?yàn)辄c(diǎn)球的位置距球門只有9．15米，射門時(shí)球速可以高達(dá)100千米/小時(shí)，這樣球到球門的時(shí)間大約是0．32秒，而人腦的反映時(shí)間大約是0．6秒，這樣足球到球門的時(shí)間就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人腦的反映時(shí)間，所以守門員根本沒(méi)有時(shí)間調(diào)整自己的意識(shí)，因此點(diǎn)球的撲住與否跟守門員對(duì)進(jìn)球方向的預(yù)先判斷直接有關(guān)。正是由于這種原因我們?cè)诳袋c(diǎn)球大戰(zhàn)時(shí)，球明明向球門左邊飛去而守門員卻撲向右邊就不足為奇了。4．運(yùn)動(dòng)員絆倒時(shí)前傾?？焖俦寂艿倪\(yùn)動(dòng)員被對(duì)方運(yùn)動(dòng)員的腳或身體絆住時(shí)，都是向前傾倒。出現(xiàn)這種情況的原因是：人的下半身由于被絆住而停止了運(yùn)動(dòng)，上身卻由于慣性仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是奔跑的運(yùn)動(dòng)員絆倒時(shí)向前傾倒。5．噴霧療傷。在足球比賽中，運(yùn)動(dòng)員相互碰撞跌倒后，?？吹竭\(yùn)動(dòng)員雙手抱腿，在地上翻滾。這時(shí)，隊(duì)醫(yī)就會(huì)迅速進(jìn)場(chǎng)，從藥箱中取出一只瓶子，對(duì)著球員的傷痛處噴出一股白霧，一會(huì)，傷員疼痛消失，就可以重新入場(chǎng)比賽了。實(shí)際上這是因?yàn)槠恐醒b的是“冷氣霧鎮(zhèn)痛”，它是由氟氯甲烷配一些鎮(zhèn)痛治傷藥組成，這種藥液從噴嘴噴到傷處時(shí)，迅速汽化成霧狀。由于汽化要吸收大量的熱量，運(yùn)動(dòng)員受傷處溫度將急劇下降，血管收縮，神經(jīng)麻痹，于是痛感就很快消失。6．“香蕉球”的奧秘如果你經(jīng)常觀看足球比賽的話，一定見(jiàn)過(guò)罰前場(chǎng)直接任意球。這時(shí)候，通常是防守方五六個(gè)球員在球門前組成一道“人墻”，擋住進(jìn)球路線。進(jìn)攻方的主罰隊(duì)員，起腳一記勁射，球繞過(guò)了“人墻”，眼看要偏離球門飛出，卻又沿弧線拐過(guò)彎來(lái)直入球門，讓守門員措手不及，眼睜睜地看著球進(jìn)了大門。這就是頗為神奇的“香蕉球”。為什么足球會(huì)在空中沿弧線飛行呢？原來(lái)，罰“香蕉球”的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員并不是拔腳踢中足球的中心，而是稍稍偏向一側(cè)，同時(shí)用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進(jìn)的同時(shí)還不斷地旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，一方面空氣迎著球向后流動(dòng)，另一方面，由于空氣與球之間的摩擦，球周圍的空氣又會(huì)被帶著一起旋轉(zhuǎn)。這樣，球一側(cè)空氣的流動(dòng)速度加快，而另一側(cè)空氣的流動(dòng)速度減慢。物理知識(shí)告訴我們：氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小（伯努利方程）。由于足球兩側(cè)空氣的流動(dòng)速度不一樣，它們對(duì)足球所產(chǎn)生的壓強(qiáng)也不一樣，于是，足球在空氣壓力的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了。乒乓球中，運(yùn)動(dòng)員在削球或拉弧圈球時(shí)，球的線路會(huì)改變，道理與“香蕉球”一樣。三拔河中的物理知識(shí)在拔河比賽中，許多人會(huì)認(rèn)為：哪隊(duì)的力氣大哪個(gè)隊(duì)就能贏。實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題并不那么簡(jiǎn)單。根據(jù)牛頓第三定律（即當(dāng)物體甲給物體乙一個(gè)作用力時(shí)，物體乙必然同時(shí)給物體甲一個(gè)反作用力，作用力與反作用力大小相等，方向相反，且在同一直線上），對(duì)于拔河的兩個(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(jiàn)，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)分別進(jìn)行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于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。根據(jù)摩擦力的大小與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)成正比，與接觸面的壓力成正比。所以隊(duì)員先要穿上有凹凸花紋的鞋子，能夠增大摩擦系數(shù)，是摩擦力增大；還有就是隊(duì)員的體重越重，對(duì)地面的壓力越大，摩擦力也會(huì)大。大人和小孩拔河時(shí)，大人與小孩受