高中物理学习方法：生活中的物理

四节生活中的物理朋友，你是否知道生活中的各种现象都包含着奇妙的物理知识。

下面，请随我一起，进入多彩的物理世界。

马路上的物理现象我们都有这样的经验：站在马路旁，当一辆鸣笛的汽车向我们开来时，听到的声音会越来越高，这就是多普勒效应。

为什么会产生多普勒效应呢？我们知道，声音是一种波，由于声源产生的声波能引起人耳膜振动。

声音振动的频率越高，人听到的音调就越高，反之就越低。

1、波源接近观察者波源接近观察者时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大；波源远离观察者时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。

2、观察者接近波源观察者接近波源时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。

观察者远离波源时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。

3、观察者和波源没有相对运动在波源和观察者没有相对运动时，单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，观察者接收到的频率等于波源的频率。

多普勒效应不仅适用于声波，他也适用于所有类型的波，包括光波，电磁波等等。

多普勒效应看似简单，却有着非凡的用处。

例如光波的多普勒效应，又称多普勒-斐索效应。

因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释：如果恒星远离我们而去，光的谱线就向红光方向移动，成为红移。

如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，成为蓝移，并指出了，利用这种效应测量恒星相对运动的方法。

研究完了多普勒效应，下面让我们来看看光的其他现象。

晴天天空为什么是蔚蓝的，晚霞为什么又红又黄？太阳光先经过地球的大气层才能到达地面，大气层的空气与水蒸气，会把阳光向四面八方分散的发射，这叫做散射。

空气分子对波长越短的光，就越容易散射。

当太阳光经过大气层时，波长短的蓝，靛，紫光就被散射，在地球上日间的人（B 点）看到这些散射光，天空就呈蔚蓝；红，橙，黄光波长较长，不容易被散射，就能通过较厚的大气到达A 点（黄昏），所以A 点的人看到红橙黄的晚霞。

磨砂玻璃湿了水后为什么变得透明？磨砂玻璃只能透过光线而不能看透景象，好像蜡纸一样是半透明的，但是，当磨砂玻璃湿了水以后就变得透明而能看清楚景象了。

因为磨砂玻璃的表面是凹凸不平的，当光线到达这凹凸不平的表面时，就向不同的方向凌乱的折射，人眼看到这些光线时就只能见到光，而看不见景象。

当磨砂玻璃湿了水后，表面就变得平滑了，由于水的折射率和玻璃相差不大。

所以光线在凹凸表面的折射程度减小，光线就能保持规则的折射，就能看到景象了。

在生活中，只要留心观察生活中的现象，就会有许多意想不到的收获。

让我们踏着物理大师们的足迹，继续精彩的物理旅程。

游乐场中的物理现象游乐场是人们休闲娱乐的好去处，其中的游乐项目惊险刺激，让人回味无穷，最著名的要数过山车了，那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。

实际上，过山车的运动包含很多物理原理。

人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理，从而使乘坐时的感觉妙不可言。

为什么过山车一个坡比一个坡矮呢？开始时，机械装置推动过山车达到最高点，之后就没有任何装置对它提供动力了，这时势能最大，动能最小。

随着高度突然下降，引力势能大部分转化为动能，一部分由于摩擦产生热量，消耗了少量机械能。

此时，过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。

所以，过山车要设计成后面的小山丘比前面的小山丘低。

当过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车减速并停下来。

减速的快慢是由气缸来控制的。

经历了一次如此惊心动魄并充满物理知识的旅程，相信热爱物理的你一定会感到十分有趣吧。

下面继续我们的旅程。

饮食中的物理现象中国在厨艺上是世界闻名的，八大菜系的各种招牌菜，都是色、香、味俱全的精品，而在厨房中也包含着不少的物理知识。

我们做饭中经常要用到鸡蛋，那么如何判断鸡蛋是生的还是熟的呢？把鸡蛋放在桌上，用手把鸡蛋迅速扭动，离手后观察它的转动情形。

如果鸡蛋转动得很顺利，就是熟蛋。

反之，如果转动得不顺畅的，就是生蛋。

因为熟蛋被扭动时，蛋白蛋黄同时一起被扭动，它转得很顺利。

生蛋被扭动时，只是蛋壳受力，而蛋白和蛋黄几乎未受力。

由牛顿第一定律（惯性定律）可知，蛋白和蛋黄因惯性几乎停留不动，于是，蛋壳的转动就被蛋黄拖慢了。

如果鸡蛋转动一段时间后，突然按停鸡蛋，并立即缩手，缩手后不再转动的，是熟蛋；缩手后能自动再转几下的是生蛋。

因为熟蛋被按停时，蛋壳、蛋白和蛋黄都全部停止，缩手后就继续静止。

如果生蛋被按停时，只是蛋壳暂时停止，但是蛋白和蛋黄因惯性仍然转动，缩手后，能带动蛋壳重新再转动几下。

在做饭时，当我们买来或者从冰箱中取出冻肉、冻鸡时，用什么方法解冻最好呢？凡有经验的人都会知道应该将肉放在水中。

因为同等情况下，水比空气导热能力强，更容易使冻肉解冻。

而用什么温度的水解冻效果最好呢？有人会认为，用温度较高的水可以放出较多热量，从而使肉快速解冻。

但是，事实并非如此，用接近0℃的冷水最好。

原因是什么呢？冻肉温度是在0℃以下，若放在热水里解冻，冻肉从热水里吸收热量，其外层迅速解冻，而使温度很快升到0℃以上，此时肉层之间便有了空隙，传递热的本领也就下降，使内部的冻肉不容易再吸热解冻，从而形成硬核。

若将冻肉放在冷水中，则因其吸热而使冷水温度很快降到0℃，且部分水还会结冰，因为1克水结冰时可放出80卡热量，而相对地，1克水降温时只放出1卡热量水结冰放出的如此之多的热量被冻肉吸收后，使肉外层的温度较快升高，而内层又容易吸收热量，这样，整块肉的温度也就较快升到0℃，如此反复几次，冻肉就可以解冻了。

从营养角度分析，这种均匀缓慢升温的方法也是科学的。

解冻后，就可以用肉制作美味的菜肴了。

加热凉粥或冷饭时，国内发出“扑嘟，扑嘟”的声音，并不断冒出气泡来。

一尝，粥或饭并不热，这是为什么呢？把凉粥或饭加热与烧开水是不一样的。

虽然水是热的不良导体，对热的传导速度很慢，但水具有很好的流动性，当锅底的水受热时，它就要膨胀，密度减小就上浮，周围的凉水就流过来填补，通过这种对流，就把锅底的热不断地传递到水的各个部分而使水变热。

而凉粥或饭既流动性差又不易传导热，所以，当锅底的粥或饭吸热后，温度就很快上升，但却不能很快地向上或四周流动，大量的热就集中在锅底而将锅底的粥烧焦。

因热很难传到粥的上面，所以上面的粥仍然是凉的，因此加热凉粥或饭时，要在锅里多加一些水，使粥变稀，增强它的流动性。

此外，还要勤搅拌，强制进行对流，这样可以将粥进行均匀加热，过一会就能喝到热腾腾的粥了。

冰棍和冰激凌是世界各国人们都喜欢的止渴解暑食品。

当你吃到凉甜可口的冰棍和冰激凌时，你是否想过，早期的冰棍和冰激凌是怎样制作出来的呢？我国是冰棍和冰激凌的故乡。

早在3000年以前，我国就有用冰解暑的记载。

后来皇宫里就有了用奶和糖制成的冰棍。

到了元世祖忽必烈时代（大约700多年前），皇宫里又有了类似现在冰激凌的食品，叫做冰酪。

那时，元朝统治者禁止王室以外的人制作冰酪。

直到意大利旅行家马可·波罗离华回国前，元世祖才让人把这种珍品的制作方法教给他。

马可·波罗回去后，又把这种制作方法传给了意大利王室，意大利王室把这种方法保密了约300年，到1533年，法国国王和意大利人结婚以后，制作冰酪的方法才由意大利传入法国。

1777年美国纽约大街上才有了冰激凌广告。

我国古代劳动人民的解暑食品是冰核。

直到清代，每当盛夏到来之际，北京大街上还有人买冬天入窖保存下来的天然冰块冰核。

大约在1935年，北京有人想出了“绝招”：先把天然冰放进一个大木桶里，加入适量的食盐，这样的木桶就成了一个“土冷冻室”。

再准备许多圆柱形小铁筒，每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水，并插上一根木棍。

然后把一个个装满糖水的小铁筒放进“土冷冻室”大木桶里，封闭起来冷冻。

经过半小时后，小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。

由于这种解暑食品很受顾客的欢迎，所以很快就在前门大街出现了专售冰棍的商店。

为什么把食盐放到天然冰里混合后能使水结冰呢？这是因为许多纯净物质一旦掺入杂质，它的凝固点就会降低。

放在大木桶里的天然冰，加入适量的食盐，就会因凝固点降低而融解；冰融解时要从小铁筒里的水中吸热，小铁筒的水就会放热冻结成冰。

这就是制作冰棍的道理。

当然，在现代，人们已经能用各种先进的制冷设备来制造冰棍和冰激凌等冷食了。

冰屋中的物理现象冰是冷的象征，一提到它，人们就会不寒而栗。

但是，在冰雪凛冽的冬天，生活在北极圈里的爱斯基摩人，却凭着用冰垒成的房屋，熬过严寒的冬天。

在北极圈内，有取之不尽的冰，又有用之不竭的水。

每当冬天到来之前，爱斯基摩人都要建造冰屋。

他们就地取材，先把冰加工成一块块规则的长方体，这就是“砖”；用水作为“泥”。

材料准备好以后，他们在选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰块，再泼一些水，再垒一些冰块；前边不断地垒着，后边不断地冻结着，垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋。

这种房屋很结实，被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作。

爱斯基摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢？首先，由于冰屋结实不透风，能够把寒风拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒风的袭击。

其次，冰是热的不良导体，能很好地隔热，屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。

再次，冻结成一体的冰屋，没有窗子，门口挂着兽皮门帘，这样可以大大减少屋内外空气的对流。

正因为如此，冰屋内的温度可以保持在零下几度到十几度，这相对于零下５０多度的屋外，要暖和多了。

爱斯基摩人穿上皮衣，在这样的冰屋里完全可以安全过冬了。

当然，冰屋里的温度比起我们冬天的室内温度要低得多，而且冰屋里也不允许生火取暖，因为冰在０℃以上就会融解成水。

气体和液体的“怪脾气”1912年秋天，在当时算是数一数二的远洋巨轮“奥林匹克”号，正在波浪滔滔的大海中航行着。

很凑巧，离开这“漂浮的城市”。

100米左右的海面上，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号，同它几乎是平行地高速行驶着，像是要跟这个庞然大物赛个高低似的。

忽然间，那“豪克”号似乎是中了“魔”一样，突然调转了船头，猛然朝“奥林匹克”号直冲而去。

在这千钧一发之际，舵手无论怎样操纵都没有用，“豪克”号上的水手们一个个急得束手无策，只好眼睁睁地看着它将“奥林匹克”号的船舷撞了一个大洞。

究竟是什么原因造成了这次意外的船祸？在当时，谁也说不上来，据说海事法庭在处理这件奇案时，也只得糊里糊涂地判处船长制度不当呢！后来，人们才算明白了，这次海面上的飞来横祸，是伯努利原理的现象。

就是气体和液体都有这么一个“怪脾气”，当它们流动得快时，对旁侧的压力就小；流动得慢时，对旁侧的压力就大。

这是力学家丹尼尔·伯努利在1726年首先提出来的，因此就叫做伯努利原理。