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物理现象在生活中的体现

2013-12-27程俊

数理化学习·教育理论版 2013年10期
关键词:现象物理兴趣

程俊

摘要:学习过程中,学生的学习兴趣对于能否学好一门学科是至关重要的,特别是物理.物理是一门和生活联系十分紧密的学科,在生活中能够观察到很多和物理有关的现象,而能够对这些物理现象培养起好奇心,则对物理学习大有裨益.本文主要讲述了生活中出现的一些有趣的物理现象,并对其做一些物理方面的分析,以能够展示物理学的魅力,旨在提高学生的物理学习兴趣,对物理教学起到积极的作用.

关键词:物理;现象;生活;兴趣

用寓教于乐的气氛激发大家学习物理的兴趣,并积极引导大家发现生活中的物理现象,尝试用自己学习过的知识进行解释和分析,而遇到不能解释的问题要能够积极的求教或是深入的思考,从而就会有深入继续学习的激情.将被动灌输转变为主动探索,对于学生的学习是大有裨益的.

下面针对不同方面的几个生活中的物理现象做一些简单的分析,部分揭开生活奇妙现象的神奇面纱.

一、光学

下雨天放晴之后,地面上会有很多大大小小的水塘.在水面上有些会有五颜六色的花纹,并且还会随风变化,甚是好看.大家都知道这是因为水面上飘着一层油膜,风吹动水面,油膜也会随之飘动,所以图案会发生改变,但是为何油膜浮在水上会导致表面有美丽的花纹呢?

当油滴在水面上时会形成一层很薄的油膜,油膜的上下表面都会反射光线,两束光会发生相互干涉.随着反射角度的变化,油膜底层的反射光线会经过不同厚度的油膜,发生干涉的光波波长会发生变化,反射的光便会呈现不同的颜色,从而使得油面上出现五颜六色的图案,其实这就是光的薄膜干涉现象.

二、热学

在过桥的时候,往往会觉得要颠几下,低头一看,桥上总有几处贯穿桥面的缝隙.这些又会影响桥面美观又影响行驶的舒适度的缝隙到底有什么用呢?

其实道理很简单,热胀冷缩的道理很基本,但是在生活中的应用就可能不会注意的很多了.在桥面上保留的这个缝隙就叫做伸缩缝,保证桥在冬夏天季节气温变化导致的桥的长度变化不会影响到桥的结构的稳定性,使得桥梁保证一定的伸缩性,保证桥的安全性.

三、声学

在中国北方,冬天常常会下雪,一帮大雪之后,天地间银装素裹,甚是好看.在雪后,人们往往都会觉得万籁俱寂,整个世界都安静了很多,身心都十分的放松.但是为什么雪后的世界会显得安静很多呢?甚至,下雪之后,人们往往会比较兴奋,特别是小孩子,各种堆雪人,打雪仗的活动让生活增色不少,但是为什么喧嚣反而减少了呢?

刚下过的雪是蓬松的,它的表面有很多的小气孔.声音是以声波的形式进行传播的,当外界的声波传入这些小气孔时,就会在气孔的内壁上不断发生反射,而后再返回至空气中.而气孔的结构往往是内部大而口径小,因此声波在里面会经过很多次反射才会返回大气.在每次反射的过程中,都会有一部分能量被吸收而损耗掉了,反射次数越多损失的能量越大,仅有很少部分声波的能量能够通过小孔的口径反射回来,而大部分的能量在反射过程中被吸收而损耗掉了.这个小孔就类似于模拟的黑体,只是吸收的从光变成了声波而已.生活中的声音大部分都被这个雪的表面层的蓬松结构而吸收掉了,因此就会显得整个环境安静很多.而在下完雪后一段时间,雪被扫开或是踩实了,丧失了表面蓬松结构,雪吸声的效果就会消失,雪后的宁静就会消失.

四、量子力学

最后再讲一个有趣的故事,那就是薛定谔的猫.这是一个很经典却又很难理解的故事,众所周知,薛定谔是不确定关系和波动方程的奠基人,薛定谔方程更是物理学上的一大里程碑.

薛定谔的猫是关于量子力学的一个理想实验.内容是将一只猫放进一个不透明的盒子里,然后把盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置.设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能发生衰变,如果发生衰变,将会发射出触发实验装置的粒子.打开装有毒气的容器从而杀死这只猫.

根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是如果一个小时后打开盒子,就会看到“衰变的原子核和死猫”或是“未衰变的原子核和活猫”两种情况.但是哥本哈根派学说表示,在没有进行测量之前,一个粒子的状态是处于各种可能性的混合叠加,只有测量了才会随机的选择一种状态出现.这个实验将原子的“衰变和未衰变叠加态”和猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观的不确定性,使微观的混沌变为宏观的荒谬.未打开盒子时,猫处于活与不活的叠加态,而只有打开盒子的一瞬间,猫的波函数立刻收缩到本征态,才能决定猫之生死.

以上举出了物理学声光热力四个方面的生活中有趣的物理现象,对于一些其他的方面,比如,电学和力学方面,也有很多有趣的物理现象,在此就不多做赘述.

身边事物是取之不竭的,对与现实生活联系紧密的物理学科来说,只要仔细观察,更是时时会接触得到.用身边的有趣的现象来引出话题,用所学知识来解释物理规律,学生则听起来更为熟悉,并更有兴趣,接受和学习也就更加主动积极了.作为教师,应该激发并保持学术的兴趣,通过对身边物理现象的探索,揭示其原因,并将其运用于生活实际;在教学上也应该注重培养学生探索的乐趣以及初步的科学实践能力,这才能达到事半功倍的效果.

参考文献:

[1]罗从武. 取材生活激活高中物理课堂[J]. 现代阅读,2012(7):90[江苏省扬州市教育学院附属中学 (225001) ]

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