电影中的物理学 PPT

裂变是一个极复杂的核过程，研究 这一过程有助于原子核物理学的发展。 在裂变发现后，很快就弄清楚了， 裂变时不但释放出巨大的能量，而且同 时还发射出几个中子。既然中子能引起 裂变，裂变又产生更多的中子，因此可 以通过链式反应（见裂变反应堆）在宏 观尺度上使原子核释放出能量来。这就 找到了大规模利用核能的途径。除了巨 大的核能在军事和能源方面的实际应用 之外，随着反应堆的建立，放射性同位 素开始大规模生产并广泛应用于工农医 等各部门。从发现衰变到掌握原子能， 是20世纪科学史上的重要一页。 裂变是核的大形变集体运动的结果， 弄清它的机制，了解裂变过程的各种复 杂的现象，到现在仍然是一个需要继续 努力研究的方向。因此对于核物理本身， 裂变也具有很重要的意义。此外，自发 裂变是决定最重的那些核素的稳定性的 重要因素；裂变产物提供了大量的丰中 子远离β稳定线的核素；裂变研究又提 供了原子核在大形变条件下的各种特性 （如变形核的壳效应）等等。所有这些 都说明裂变是核物理的一个重要研究领 域。
核裂变
• 核裂变(Nuclear fission)又称核分裂，是一个原子核分 裂成几个原子核的变化。 • 裂变只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ) 和钚（bù）等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收 一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核， 同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子 核接着发生核裂变„„，使过程持续进行下去，这种过程 称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能 量称为原子核能，俗称原子能。1千克铀-235的全部核的 裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电 站运转1,000小时)，与燃烧2500吨煤释放的能量一样多。
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核辐射主要是α、β、γ三种射线：α 射线是氦核，β射线是电子，这两 种射线由于穿透力小，影响距离比 较近，只要辐射源不进入体内，影 响不会太大。γ射线的穿透力很强， 是一种波长很短的电磁波。电磁波 是很常见的辐射，对人体的影响主 要由功率（与场强有关）和频率决 定。通讯用的无线电波是频率较低 的电磁波，如果按照频率从低到高 （波长从长到短）按次序排列，电 磁波可以分为：长波、中波、短波、 超短波、微波、远红外线、红外线、 可见光、紫外线、X射线、γ射线。 以可见光为界，频率低于（波长长 于）可见光的电磁波对人体产生的 主要是热效应，频率高于可见光的 射线对人体主要产生化学效应。
浅谈电影《变形金刚3》 中的物理知识
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频
空间通信
定义： 以航天器(或天体)为对象的无线电通信。包括地球站和航天器之间的通信、 航天器互相之间的通信和通过航天器转发或反射电磁波进行的地球站之间的 通信。 方式： 空间目标是运动的，因而在必要时接收天线应对目标定向连续跟踪。航天器 的发射机输出功率受到限制，地球站须使用大口径天线和低噪声放大器。深 空通信中地面使用高增益的、指向可控的抛物面天线，最常用的天线口径为 18米和27米。航天器的通信设备必须重量轻、体积小、抗辐射、寿命长,能 经受冲击和振动,而且可靠性高。空间通信使用的频段很宽，从超长波段到毫 米波段，乃至激光。卫星通信常用的频段是1～15吉赫,并已开始使用更高频 段。 分类： 空间通信按传递信息的形式分为模拟通信和数字通信。模拟通信传输的是模 拟信息。数字通信对传递的各种信息进行数字编码，再调制到副载波上进行 传递。数字通信与计算机连接使用：如采用约定的编码方案，还易于实现保 密通信，所以数字通信是现代空间通信的主要形式。空间通信按照传递的信 息内容分为话音通信、图像通信和遥测或指令信息传输等。地球与载人航天 器之间的话音通信大多使用甚高频和超高频频段。
核辐射
核辐射，或通常称之为放射性，存 在于所有的物质之中，即包括你喝 的水和我呼吸的空气，这是亿万年 来存在的客观事实，是正常现象。 所以我们不是讨论有没有放射性， 而是讨论在日常生活中有哪些物质， 在一定条件下，有偏高或高的放射 性，并足以对人造成伤害。核辐射 可以使物质引起电离或激发，故称 为电离辐射。电离辐射又分直接致 电离辐射和间接致电离辐射。直接 致电离辐射包括质子等带电粒子。 间接致电离辐射包括光子、中子等 不带电粒子。
折射的应用
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激光切割
该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使 不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束，工作 功率为500～2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所 需要的功率还低，但是，通过透镜和反射镜，激光束聚集 在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热， 使不锈钢蒸发。此外，由于能量非常集中，所以，仅有少 量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形。 利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料，所切割的 坯料不必再作进一步的处理。
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飞行服
飞行服是飞行员在执行飞行任务时穿着的军服， 是保证飞行人员在飞行中，特别是在高空低气压、 缺氧等情况下能正常工作和生命安全的重要装备。 按穿用季节，飞行服分为春秋季、夏季和冬季飞 行服。通常上衣为夹克式，下衣为马裤式。中国 人民解放军航空兵冬季飞行服的面料是羊皮革， 夏季飞行服外衣通常采用薄布料，具有防寒、防 风、保暖性、透湿透气性和轻便的特点。
人工辐射源包括放射性诊断和放射 性治疗辐射源、放射性药物、放射 性废物、核武器爆炸的落下灰尘以 及核反应堆和加速器产生的照射等。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方 向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。 光的折射与光的反射一样都是发生在两种介 质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射 光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同 的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处 传播方向发生变化，这就是光的折射。
月球上的脚印为什么不消失？
月球上没有空气，不可能有大气活动，不会有风。只有“太阳风”能 “吹”到月球上。 太阳风指的是从太阳大气最外层的日冕，向空间持 续抛射出来的物质粒子流。 很早以前，人们看到彗星的尾巴老是背着 太阳，猜想这大概是从太阳“吹”出来的某种物质造成的。1958年， 通过人造卫星上的粒子探测器，探测到了太阳上有微粒流发出。美国 科学家帕克给它取名为“太阳风”。这种微粒流是从日冕的冕洞中喷 射出来的。 太阳风有两种。一种持续不断地辐射出来，速度较小，在 飞到地球附近时，平均速度约为每秒450千米；粒子含量也比较少， 每立方厘米含质子数为1-10个。这种太阳风称为“持续太阳风”或被 科学家们称作“宁静太阳风”。另一种是在太阳活动时辐射出来，速 度比较大。在飞到地球附近时，速度可达每秒1000-2000千米，粒子 含量也比较多。每立方厘米含质子数为几十个。这种太阳风称为“扰 动太阳风”，高速太阳风对地球的影响很大，当它抵达地球时，往往 引起很大的磁暴与强烈的极光，同时也发生电离层骚扰。 太阳风的主 要成分是氢粒子(质子和电子)和氦粒子(氦原子核与电子)，其中质子约 占91%，氦核约占8%。此外还含有微量的电离氧、铁等元素。
应用领域
⑴采用三维激光切割系统或配置工业 机器人，切割空间曲线，开发各种三 维切割软件，以加快从画图到切割零 件的过程。 ⑵为了提高生产效率，研究开发各种 专用切割系统，材料输送系统，直线 电机驱动系统等，目前切割系统的切 割速度已超过100m/min。 ⑶为扩展工程机械、造船工业等的应 用，切割低碳钢厚度已超过30mm， 并特别注意研究用氮气切割低碳钢的 工艺技术，以提高切割厚板的切口质 量。因此在中国扩大CO2激光切割的 工业应用领域，解决新的应用中一些 技术难题仍然是工程技术人员的重要 课题。
航天飞机的组成：航大飞机的总长度56 m，翼展24m。起飞总质量2 000t。航 大飞机由以下三个部分组成：固体火箭助推器、外置燃料箱、轨道器。 固体火箭助推器：在升空初期提供推力。长度46 m。，直径3．7 m，质量 590t。推力11 700 kN，在升空中占总推力的71％。在使用后分离出去，依靠 降落伞减速，降落在海上，可以回收再用。 外置燃料箱：储存主发动机所需的燃料。长度48 m，直径8．4 m，总容积2 ×l06L，可容纳燃料719t。箱内分隔成两部分：前储箱容纳液体氧，后储箱容 纳液体氢。采用涡轮泵式输送系统。在使用后被抛弃，最后在大气中烧毁。 轨道器：航天飞机的主体。外形像飞机。在固体火箭助推器和外置燃料箱分离 出去以后，航天飞机就是轨道器。所以往往也把轨道器叫做航天飞机。它主要 由以下几部分组成。
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航天飞船
载人航天是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空 从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞 行活动，其目的在于突破地球大气的屏障和克服地 球引力，把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层 扩展到太空，更广泛和深人地认识地球及其周困的 环境，更好地认知整个宇宙；充分利用太空和载人 航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动，开发 太空及其丰富的资源。根据飞行和工作方式的不同， 载人航天器可分为载人飞船、空间站和航天飞机三 类。
优点： 切割质量好 切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高 （一般孔中心距误差0.1--0.4mm，轮廓尺寸误 差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra 为12.5--25μm），切缝一般不需要再加工即可 焊接。 切割速度快 例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳钢切 割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度 为3.5m/min，热影响区小，变形极小。 清洁、安全、无污染 大大改善了操作人员的工作环境。当然就精 度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可 能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰 和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点 足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部 分传统的切割工艺方法，特别是各种非金属材 料的切割。它是发展迅速，应用日益广泛的一 种先进加工方法。九十年代以来，由于中国社 会主义市场经济的发展，企业间竞争激烈，每 个企业必须根据自身条件正确选择某些先进制 造技术以提高产品质量和生产效率。因此CO2 激光切割技术在中国获得了较快的发展。
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空间折叠
• 空间折叠是一种因为强大的引力使空间发生扭曲 的现象。这种现象是真实存在的，因而在理论上 只要能达到一定的引力就能使空间发生弯曲，就 好比要从一张平整的纸一端到另一端除了走两点 间的直线外，还可以直接把纸叠起来，让两点靠 近。因此人们普遍认为黑洞能够穿越遥远的空间， 因为黑洞具有无法比拟的巨大引力，连光都不可 避免的被它巨大的引力吸引，那么在这样的引力 下空间也有极大的可能被折叠，这也就使得以不 超越光速却能在短时间内进行宇宙旅行成为了可 能。
费马原理
1．光沿着光程为极值的路径传播．设某空间介质的折射率连续变化，光由A 点传播到B点就必循一曲线，如图所示它的总光程为根据变分法原理，光程为 极值的条件为此式即为费马原理的数学表达式．由费马原理可以推导出反射 定律和折射定律，并可证明它们的光程为极值． 2．费马用演绎方法导出折射定律 费马在前人发现折射定律的基础上对光的折射定律又有了新的发展．费马认 为，导出折射定律可以采取另一种截然不同的思考方法．他假定不同媒质对 光的传播表现出不同的阻力，他首先指出，光在不同媒质中传播时，所走路 程取极值，即遵从费马原理．即是说，光从空间的一点到另一点，是沿着光 程为极值（最小、最大或常量）的路程传播的．借助于光程这个概念可将光 在媒质中所走过的路程折算为光在真空中通过的路程，这样便于比较光在不 同媒质中所走路程的长短．1661年费马运用费马原理成功地导出了折射定 律．
飞行服的原理很简单：在双臂和臀部之间以及 双腿之间安装双层飞行翼布，分别为前翼和后 翼。前后翼上均开有透气孔，前翼的透气孔开 在腋窝处，而后翼的透气孔则开在臀部下方。 透气孔的作用是使前后翼在飞行时充满气体， 这样飞行翼就能充分舒展，而气体在排出飞行 翼时，方向被转变为向下，这样就能增加飞行 时的升力。 决定飞行服在飞行过程中能够产生多大升力， 关键因素是双臂在飞行过程中能够展开的角度。 角度越大——双臂抬得越高——飞行人的体表 面积就越大，产生的升力也就越大；不过，飞 行翼展开的越大，飞行人就要费更多力气来控 制它，而到了一定程度，飞行翼产生的升力会 太大而超过飞行人能够控制的范围。库斯马和 派克尼克在对飞行服进行了多次改进之后，最 终把前翼的最大张角设定在78度，后翼的最大 张角设定在35度。